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目前，国内已经建成规模较大、拥有多方面核心技术的加氢反应容器、核电站主设备生产体系，这些设备是由一些整体顶盖、大筒节、锥形过渡节、特厚管板、圆顶封头等焊接而成；部件形状结构复杂，单重可达300吨，直径可达6700mm，轴向长度可达5400mm，导致部件在立车加工、焊接装配、无损探伤等加工制造过程的姿态变位工序成为制约生产率提升与工件表面质量改善的重要因素之一，然而国内外关于核电大型件翻转机的研发鲜有报道。本文研究的翻转机耗资近千万，是于2013年6月设计研发后应用到实际生产制造的首台，目前处于总装阶段，准确的理论分析对设备结构优化设计及投产后首次试运行非常必要，课题研究意义重大。本课题基于参与开发设计的中国第一重型机械集团核电大型件翻转机项目，应用多体动力学解析理论与运动仿真方法，分析计算了极限300吨工件180°翻转变位运行过程中，翻转机危险运动节点复杂力学状态及主传动链轮扭矩动态变化值，分析了翻转车体总重心位置改变对主传动链轮的冲击影响，评估了翻转车体安全运转性能；研究制定了径向尺寸为2800mm-6700mm、轴向长度为135mm-2500mm的不同规格筒节件、管板件翻转工艺。基于动力学分析结果，应用ABAQUS有限元软件仿真分析了翻转机承载极限载荷时，危险运动节点的最大应力场，提出了确保设备安全的优化意见；应用疲劳分析理论预测了链传动系统的疲劳寿命；分析评估了翻转机首次完成300吨重载件180°翻转的安全可靠性与设备结构设计的合理性。本文最后提出一种可实现锥形过渡节、圆顶形封头、特厚管板和矮筒节180°变位的翻转机新方案，分析研究了设备运行的关键动力学参数，对比分析两种翻转机优缺点，论证了设计方案的可行性与实用价值。