在轮胎制造业领域,轮胎硫化工序中装卸轮胎的生产过程仍存在很多需要改进的地方,其一:在轮胎硫化的过程中由于人工辅助机械搬运轮胎或者轮胎搬运机械手抓取轮胎胎坯导致轮胎因局部变形或者整体均匀性降低造成的轮胎废品率过高的问题;其二,应企业的需求,该企业所采用的人工辅助机械的生产方式效率低,生产成本大,从整个轮胎生产领域看,目前的轮胎硫化时的搬运机械手多为圆柱坐标型机械手,工作效率较低。针对上述两个问题,本文以205/60R16型号的汽车轮胎为研究对象,结合合作单位的需求,主要从事了以下几个方面的研究:(1)根据合作单位的要求,结合轮胎硫化工序中轮胎的装卸过程,本文设计出一种关节型轮胎硫化抓取装置,为使轮胎受力均匀避免抓起后轮胎发生侧偏以及局部受力过大对轮胎造成损害,特别对其末端执行器的夹持装置进行结构设计,运用Pro/E三维绘图软件建立轮胎硫化抓取装置的各个零件的三维模型并将其组装成整体的三维模型,并初步计算了对轮胎的夹持力的大小。(2)采用坐标变换的方法对轮胎硫化抓取装置进行运动学分析,首先对轮胎硫化抓取装置建立了连杆坐标系并求解了坐标变换矩阵,通过D-H法推算了轮胎硫化抓取装置的运动学正解和逆解,运用MATLAB对建立的正逆解函数表达式进行仿真验证,验证正逆解的正确性,为轮胎硫化抓取装置的轨迹规划奠定了基础。(3)为了实现对轮胎硫化抓取装置的精确控制,运用直线插补和圆弧插补的方法对轮胎硫化抓取装置进行路径规划,并通过MATLAB仿真软件对规划的路径进行求解。运用S型加减速控制算法进行速度规划,并运用MATLAB软件进行编程计算得到规划的速度、加速度和加加速度曲线,实现轮胎硫化抓取装置的末端按合理的速度与轨迹运行,从而减小振动和冲击。(4)运用拉格朗日方程法对轮胎硫化抓取装置建立动力学方程,并通过ADAMS软件进行仿真实验,求解在规划的轨迹运行情况下轮胎硫化抓取装置的驱动器所必须提供给各主动关节的随时间变化的广义驱动力和各关节在X、Y、Z方向上的受力,为各个关节的为各关节驱动电机的合理选型提供参考也验证了轨迹规划的合理性,同时为轮胎硫化抓取装置的动力控制提供理论支撑。(5)基于ANSYS Workbench有限元仿真软件对轮胎硫化抓取装置进行静力分析,为了避免共振的发生,并对末端的执行器进行了预应力下的六阶模态分析。为了检验轮胎硫化抓取装置的工作性能,对硫化轮胎进行非线性静力学有限元分析,模拟了硫化轮胎在被抓取过程中的应力和变形的情况,验证轮胎硫化抓取装置的结构的可靠性和设计的合理性。本文通过研究得到以下结论:第一,对轮胎硫化抓取装置的轨迹规划速度和加速度大小合理,能有效的减小机械冲击;第二,关节的驱动力矩和在X、Y、Z方向上的受力变化平稳,验证了轮胎硫化抓取装置的结构和轨迹规划的合理性;第三,设计的轮胎硫化抓取装置结构的刚度强度均符合要求,夹持轮胎并运行时的夹持力和轮胎的惯性力对轮胎均未造成损伤。本文所研究的轮胎硫化抓取装置能有效的提高工作效率,并且可以降低轮胎的废品率。