虚拟样机具有传统开发模式所无法替代的优势,它可以显著地提高设计质量、降低产品开发成本。由于灯泡贯流式发电机是目前低水头发电设备的主流产品,具有结构复杂、技术含量高等特点,因此属于典型复杂机械产品范畴。本文所研究的轴系转动部件是水轮机组关键部件之一,由于轴系转动部件(尤其是转轮)所处工作环境非常复杂,存在许多未知因素,因此运用虚拟样机技术对轴系系统进行建模分析研究,具有十分重要的意义。本论文的研究工作主要包括以下几个方面。(1)分析了在复杂产品开发及研制阶段虚拟样机技术的应用,阐述了串并行相结合的新型产品开发模式;通过层次化信息分解,提出了复杂产品虚拟样机数学表示方式。对ADAMS虚拟样机仿真软件的求解方法及相关理论做了详细的分析。(2)结合水轮发电机转轮的技术特点及相关参数,指出了水轮机转轮强度及模态分析重要意义,对4种工况下转轮的应力应变分布进行深入研究。最后对水轮机转轮的动力学模态做了分析研究。(3)基于虚拟样机建模理论,结合灯泡贯流式水轮发电机组轴系系统的开发、制造特点,研究了复杂产品虚拟样机建模技术的理论基础。通过对整个转动轴系的仿真计算,得出了在额定转速条件下,组合轴承及支撑轴承所承受支反力的变化规律,验证了轴承强度。并且得到了水轮机从静止状态到飞逸状态的过渡过程中,两个轴承受力变化规律。对轴系转动部件的振动性能进行了探索性的研究,得出了在不同刚度的轴承组合方案下,轴系系统的固有频率及临界转速的变化。