潮流发电作为一种可循环利用的能源提供方式,应对能源结构调整、发展低碳经济和气候变暖等问题创造了一条重要的途径,近年来越来越受到关注。正如水电站一样,潮流发电也需要把水的动能转化为电能的设备,而随着对潮流能的不断开发研究,潮流能水轮机也从诞生开始逐步走向了成熟。目前,水平轴潮流能水轮发电机在发电装置中的应用形式广泛,本文在国家海洋公益性行业科研专项项目“典型海岛综合开发利用技术研究与示范”课题的基础上,针对水平轴潮流能水轮机输出功率偏低且发电机组与基础结构之间存在不稳定性等问题,进行了水平轴水轮机自对流换向机构和机械锁紧机构设计,并对机构进行水动力学、强度和机构运动学等方面研究。在潮流能发电理论和水轮机结构原理的基础上,对水轮机承载机构基本原理及运行特性进行分析,针对相关问题,设计了以自对流换向机构和机械锁紧机构为主体的支撑传动系统,并详细设计了一套承载机构。分析计算水轮机外部载荷,并应用流体水动力学仿真分析对叶轮模型进行真实流域的模拟,设置水轮机在极限流速下,转速达到最大时的载荷大小,获取机构设计所需的外部载荷数据。依据发电站设计参数和载荷要求,对水轮机自对流换向机构和机械锁紧机构进行详细结构设计,利用ANSYS软件对关键零部件进行有限元方法的强度分析,数学计算软件MATLAB确定位移、速度、转角等机构设计参数,并对其结构进行改进和优化,以确保机构的安全可靠,同时对水轮机基础结构、密封及连接部件等的类型进行分析研究和选择。以虚拟样机技术为基础,建立对机械锁紧机构传动系统的机构运动学仿真分析。利用ADAMS模拟真实的运转工况,验证机构能够按照设计要求的速度、位移良好的运转,并保证了传动比恒定。本文设计的机构通过强度分析和运动学分析后,工作连续平稳,自启动性能良好,能量捕获效率较高,并且其原理可以通用任意类型的潮流能水轮发电机,实现了多软件联合仿真设计,为工程实际提供了良好的推广前景。