随着机械制造技术的不断进步,现代焊接工艺将逐渐走向高速化、精密化和智能化,利用机器人替代人工焊接作业已经成为制造业智能化发展的必然趋势。现有焊接机器人机构主要包括串联式和并联式两类机构。串联式焊接机器人一般将驱动元件安装于关节处,其结构和控制都相对简单,工作空间较大,但刚度和负荷能力较低;而并联焊接机器人则采用多支链结构,结构较为复杂,工作空间受限,但刚度较高,可以得到较好的焊接精度。本文结合两类焊接机器人机构特点,设计出一种新型焊接机器人机构,以二活动度的并联式杆系作为基座,以串联式开链作为焊接头,并采用滑块改变机架杆长,增加焊接机器人的工作空间,对其进行设计分析及动态性能研究,其主要内容包括:根据焊接机器人机构的设计要求确定原始胚图方案,运用胚图插点法枚举得到胚图的全部类型组合,根据图论理论选择最优化的二活动度九连杆机构作为初始胚图,并转化得到运动链图与机构简图,确定本文新型焊接机器人机构的构型方案;对焊接机器人机构进行尺度分析,定量分析杆件之间的杆长约束条件,得到焊接机器人机构的设计方案。基于螺旋理论对设计的焊接机器人机构进行自由度计算,得到其工作自由度数目。运用D-H参数法建立焊接机器人基座的连杆坐标系,通过矩阵变换求解出机构系统输出端的运动学正解和逆解;通过计算机构系统的雅克比矩阵分析其奇异位置;对机构末端点的正解方程及速度方程进行数值仿真,得到焊接机器人机构的得到机构关键点的位置曲线,速度和加速度曲线以及两种不同工况的工作空间,为工程中工况合理选择提供参考。基于运动学分析,采用拉格朗日法构建机构系统的动力学方程,并利用四阶龙格-库塔法对得到的动力学方程进行数值求解;将焊接机器人各构件视作弹性体,采用有限元法建立焊接机器人机构系统弹性动力学数学模型,并利用纽马克法对弹性动力学模型进行了解析,分析了机构系统弹性动态性能,并给出算例。建立新型焊接机器人机构虚拟样机模型,进行运动学及动力学虚拟仿真分析,并与对应数值仿真分析结果对比,验证理论分析的合理性。