潮流能作为海洋能中可再生能源的重要部分，近年来受到越来越多的关注。作为潮流能开发的主要装置，潮流能水轮机的研究也逐步深入，在水轮机中应用形式最广的是水平轴式水轮机，本文在国家海洋公益性行业科研专项项目的基础上，针对水平轴水轮机功率系数偏低且功率输出不稳定等特点，进行了变桨距机构设计，并对水轮机变桨距机构进行流体动力学、强度及机构动力学等方面研究。在水轮机基本原理的基础上，对水轮机变桨距基本原理及运行特点进行分析，设计了以“电机-齿轮-叶片”为核心的变桨距机构传动方案，对变桨距机构进行了总体结构设计。对水轮机变桨力矩进行理论分析，运用流体分析软件CFX对水轮机叶轮进行了水动力环境下的数值模拟，分析叶轮在不同流速、不同转速下载荷、功率系数、扭矩系数等参数变化情况，验证了理论计算的正确性并获得载荷数据。依据载荷参数对变桨距机构的齿轮、轴承、密封、电机及减速器等部件进行了详细设计，并结合有限元分析软件ANSYS对变桨距机构进行了强度分析，验证了机构强度满足理论要求。基于虚拟样机技术，对变桨距机构进行了动力学仿真分析，实现了Pro/E和ADAMS之间的数据交换，并通过定义碰撞接触力和利用SPLINE函数模拟叶片上的载荷，构建了虚拟仿真样机。对变桨过程中速度和加速度等动态特性及齿轮啮合力、轴承受力和输出扭矩等载荷进行了仿真分析，掌握其在变桨过程中的变化规律，仿真分析验证了机构的准确性和合理性，为水轮机变桨距机构研究提供了参考，同时为水轮机研究中的多软件联合应用提供了一种途径。