潮流能发电水轮机作为一种潮流能量转换装置，目前尚处于初期研究阶段。它与传统的筑坝式潮汐能发电设备截然不同，对海洋环境危害性极小。目前研究的直驱式潮流能发电水轮机具有体积小、噪音低、散热好等优点，是未来水轮机发展的趋势。主轴作为直驱式潮流能发电水轮机的关键联接部件，起着传递叶轮扭矩、承受水平轴向推力和水轮机传动部件自重的作用，它的损坏将严重影响机组的正常工作。本文对一种水平轴直驱式潮流能发电水轮机的主轴进行了结构分析和研究。根据青岛斋堂岛选址的实际工况条件，对200kW潮流能发电水轮机进行了结构设计，运用动量理论及叶轮的最大能量捕获理论对机组中的叶片翼型进行水动力学特性分析，得出潮流能发电水轮机在额定流速条件下的叶轮功率、转矩和轴向推力等主要设计参数，为主轴的强度、刚度、疲劳寿命和模态分析提供了数据支撑。对一种水平轴潮流能发电水轮机进行了结构设计，该水轮机采用直驱变桨式，主要由变桨机构、主轴传动机构、刹车装置和发电机组成。在水动力环境下进行了叶轮载荷分析，得出叶轮的功率、转动力矩和轴向推力。对主轴结构进行了理论设计与计算，得出各轴段的轴径尺寸。以实际海洋环境下叶轮所受潮流载荷为基础，基于ANSYS有限元分析软件，对主轴强度和刚度进行了校核分析，分析结果表明设计的主轴结构满足强度要求。运用Palmgren-Miner线性累积损伤理论，建立了主轴疲劳分析模型、设置主轴材料属性和疲劳载荷谱，计算主轴在潮流载荷冲击作用下的疲劳累积损伤，分析结果表明主轴满足15年的疲劳寿命要求。由机械动力学中的振动理论推导出主轴的振动方程，考虑叶轮质量及叶轮旋转产生的离心力，对主轴进行了模态分析。分析结果表明主轴的前十阶固有频率与外部载荷激振频率相差较远，故主轴在工作状态下不易发生共振，主轴是在安全条件下运行。该论文将为大功率级潮流能发电水轮机的自主研发提供理论支撑，同时也对机组的零部件设计分析有很大的工程实用价值。