近年来,随着工业机器人技术的快速发展与传统制造业亟需向智能制造转型升级,工业机器人已经成为我国制造业当中不可替代的重要装备和手段。由于机器人自身的刚度较大,在进行精密装配作业时,微小的位姿偏差也会产生较大的接触力,从而导致装配作业失败,甚至可能会损坏装配工件以及整个装配系统。针对装配作业中出现的这一问题,本文设计了一种面向轴孔装配作业的具有四自由度的新型被动柔顺关节,该关节能够有效补偿轴孔之间存在的微小位姿偏差,顺利完成轴孔装配作业。主要工作内容如下:（1）分析了主动柔顺装配技术与被动柔顺装配技术的优劣,设计了一种具有四自由度的新型被动柔顺关节。根据轴孔装配作业的实验环境与实际需求,确定了被动柔顺关节的设计要求与技术指标,拟定了被动柔顺关节的总体设计方案,分析了其工作原理,重点对其中的水平移动副与球副进行了机械结构设计,对被动柔顺关节中的核心构件压缩弹簧进行了选型计算,得到了压缩弹簧的中径、钢丝直径、弹簧刚度等主要参数。利用Solidworks建模软件完成了被动柔顺关节的三维虚拟装配,得到了被动柔顺关节中X与Y向移动副的行程范围为±6mm,以及球副绕X与Y轴转动的角度范围为±11°。（2）分析了轴孔装配四个阶段出现的位置偏差、姿态偏差以及位姿偏差,利用ADAMS仿真软件对不同偏差状态下的轴孔装配作业进行了动力学分析,得到了被动柔顺关节中X与Y向移动副的位移变化曲线图和球副绕X与Y轴转动的角度变化曲线图,分析了被动柔顺关节补偿不同偏差时的运动姿态,验证了被动柔顺关节能够在其工作空间内,有效补偿轴孔在X与Y轴上存在的±1mm位置偏差和绕X与Y轴存在的±1°角度偏差,满足了技术指标中的位姿补偿要求。同时,通过ADAMS仿真软件,得到了轴孔装配作业在X、Y、Z三个方向上接触力大小的变化曲线图,为被动柔顺关节及关键零部件的有限元仿真分析提供了边界条件。（3）运用ANSYS仿真软件,对被动柔顺关节在轴孔装配作业最大接触力作用下进行了有限元仿真分析,得到了被动柔顺关节在该受力情况下的总变形云图、等效应变云图以及等效应力云图,对被动柔顺关节中的轴承内圈、X向燕尾滑块以及Y向燕尾滑块等关键零部件进行了强度、刚度校核。云图结果显示,被动柔顺关节中的关键零部件在轴孔装配作业接触力最大时的应力均小于材料的屈服强度,满足实际工作需求,验证了被动柔顺关节设计的合理性。同时,针对被动柔顺关节在装配作业中可能存在的共振问题,对被动柔顺关节进行了模态分析,得到了其前6阶的振型和固有频率,分析了被动柔顺关节在各阶固有频率下的变形情况,为轴孔装配作业避开共振频率提供了依据,保证了关节工作的安全性和稳定性。（4）制造调试了被动柔顺关节样机,将样机安装在立式加工中心上,搭建了轴孔装配实验平台,对不同初始偏差状态下的圆形轴孔与方形轴孔进行了装配作业实验。实验结果表明,被动柔顺关节样机能够有效补偿轴孔在X与Y轴上存在的±1mm位置偏差和绕X与Y轴存在的±1°角度偏差,验证了被动柔顺关节样机设计的正确性和装配作业的可行性。