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喷涂机器人在现代汽车制造业中发挥着重要的作用,应用也越来越广泛。本文以六自由度喷涂机器人(简称为PTR01)为研究对象,对其进行结构设计,对所设计的喷涂机器人进行了运动学、动力学分析和仿真,同时,对该机器人的关键部件进行了有限元静力分析和模态分析。本文的主要内容如下：(1)根据喷涂机器人的工作特点和设计要求,确定喷涂机器人的相关技术参数和结构设计方案。本文利用CAD三维建模软件Solidworks初步设计了六自由度喷涂机器人的各个零部件,并装配成完整的虚拟样机。(2)针对该机器人进行了不同驱动方式的比较以及电机和减速器的参数计算和选型,最终确定各部件的驱动传动系统。(3)在机器人学的理论基础上,运用改进的D-H法建立PTR01喷涂机器人的连杆坐标系,确定了各连杆的结构参数,并在此基础上建立运动学模型,推导了运动学方程正、逆解。(4)在MATLAB环境下利用Robotics Toolbox对喷涂机器入进行三维建模,得到了机器人的运动学正、逆解和雅可比矩阵,验证了运动学方程的正确性,同时通过编程绘出机器人实际工作空间和轨迹规划。在此基础上,利用拉格朗日方法对喷涂机器人进行动力学分析,并推导出动力学方程。(5)将Solidworks建立的喷涂机器人模型导入ADAMS软件中,建立虚拟样机模型,通过添加约束、驱动对其进行运动学仿真,得到末端参考点的位移、速度、加速度、运动轨迹曲线和关节角度、角速度、角加速度曲线；通过添加质量属性、载荷、加速度等对其进行了动力学仿真,得到前三个关节的力矩特性曲线。(6)运用有限元分析软件UG NX8.0和结构强度理论对PTR01喷涂机器人的关键部件进行了静力学特性分析,分析了喷涂机器人关键部件变形情况和应力分布。(7)在结构静力校核的基础上,以结构的机械强度为优化目标,对大臂结构进行优化设计,再对其进行了静力学特性分析,并进行了优化前后的对比。(8)运用振动理论对喷涂机器人关键部件进行模态分析,研究了各阶次振型及振动特性,为避免在共振频率附近工作提供参数依据,同时也为整体响应分析提供了重要的模态参数。本文利用虚拟样机技术,在计算机环境下完成PTR01喷涂机器人系统的设计,分析了该喷涂机器人的性能指标,通过理论推导与仿真软件的使用,最终达成预期的设计目标。