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随着工业自动化程度的不断提高,柔性生产线应用越来越广。机械手在铸造线以及其它工业领域的应用逐渐增多,机械手的应用,不仅提高了工作效率,减少了人工,节省了成本,同时也提高了工作中的定位精度和使用可靠性。本文是以济南圣元机械工程有限公司研发的汽车发动机缸盖清洗上料机械手为研究对象,综合应用理论研究、虚拟样机技术、以及有限元分析技术,研究机械手的静态、动态等各项性能,以提高设备工作稳定性为目标,对机械手进行结构的优化。本文主要作了如下方面的工作:(1)通过Solidworks软件建立起汽车发动机缸盖清洗上料机械手各部件及整机的三维模型,对各部件的组成及功能进行了分析,确定了机械手的动作运动方式,求解计算了X向运动、Z向运动机构的速度、加速度值。(2)以动力学分析软件ADAMS为工具,建立了机械手的虚拟样机模型,根据实际运动特点,对X向运动、Z向运动机构进行仿真分析,输出了速度、加速度曲线,验证了计算的准确性。对X向运动、Z向运动机构齿轮齿条啮合力、转矩进行了仿真分析,分析发现,齿轮齿条啮合产生较大冲击振动,使设备运动的稳定性变差,为静态、动态分析做准备。(3)运用有限元软件ANSYS Workbench建立了机械手各部件及整机的有限元模型,对关键部件及整机进行了静力分析,找出薄弱环节。并对整机在两种工况条件下进行满载荷静力分析,找到了结构不稳定姿态,结构在该姿态下,对机械手关键结构及整机进行了模态分析,通过振型结果分析,找出机械手刚度差的部件,为后续的结构优化指明了方向。(4)对立柱、横梁及其机械手的整机进行了结构优化设计,基于ANSYS Workbench中的Design Exploration来实现产品的结构优化,运用试验设计优化技术,对立柱参数化建模,并进行优化分析。对立柱、横梁和机械手整机优化前后静态性能和动态性能相比较,虽机械手整机的质量较改进前略有增加,但立柱、横梁以及机械手整机的静动态性能有了显著提高,表明优化取得了良好的结果。本文对机械手静动态性能的分析与结构优化改进,可为实际工程设计提供有效参考,具有一定的理论和工程实践意义。