单洞双线隧道是目前地下交通工具施工中主要采取的隧道结构形式,在盾构机贯通隧道之后,需要安装中隔墙将隧道分隔为两个车道。为了提高单洞双线隧道施工中安装中间隔墙工作的效率及精度,需设计一种隧道中隔墙拼装机进行中隔墙的安装。本文基于运动链拓扑图图谱数据库优选出了一种12杆3自由度的工作装置构型,对拼装机工作装置的虚拟样机分别进行运动学、静力学及动力学等方面的研究,对工作装置物理样机的试制和性能评估具有重要的指导意义。主要研究内容如下:(1)根据拼装机的设计要求和工作原理,基于图论相关理论及拓扑胚图插点法对工作机构进行构型综合研究,获得拼装机的最佳构型方案。(2)根据得到的工作机构简图,对拼装机工作装置的机械结构进行设计,保证拼装机在实际工程中满足运动和工作要求。(3)基于D-H法对拼装机工作装置建立运动学模型,利用Matlab软件的机器人工具箱对正、逆运动学模型进行了求解。利用解析法和静力平衡方程对拼装机工作机构进行受力分析,并求出工作装置在受力最大的工况下各部件关键铰点的理论受力值,为下一步仿真分析提供理论依据。(4)采用Pro/E三维建模软件,构建拼装机工作装置的三维几何模型,并将其导入到虚拟样机分析软件Adams中,对工作装置进行了运动学、动力学仿真分析,得出工作装置各构件铰接点的受力载荷以及危险工况,验证了理论模型的正确性,并为下一步的静力学分析提供了准确的受力数据。(5)利用有限元软件ANSYS对两种危险工况下的拼装机工作装置进行静力学分析,得出两种工况下工作装置总体结构及重要零部件的应力、应变分布云图,并分析出各重要零部件在各个工况下的危险部位。根据分析结果对大臂进行拓扑优化,提高了其起重性能,节约了材料成本。通过对大臂进行模态分析,发现拼装机工作时发动机的振动不会引起大臂的共振。