锻造操作机作为极端载荷下服役的巨型工业机器人,可以与自由锻造液压机配合形成大锻件自由锻造系统,极大地提高锻件生产效率和加工质量。本文提出一种新型锻造操作机机构,并从运动学与动力学两个方面入手,采用理论计算和仿真分析相结合的方法对新机构性能进行分析,旨在为研制国内具有自主知识产权的新型锻造操作机进行初步探索并提供借鉴。分析国外研制的两种典型锻造操作机机构,从功能组成角度出发将操作机整体机构划分成独立的结构单元,通过操作机子功能结构的优化设计和归纳重组,将Hoeckens近似直线输出机构引入操作机水平缓冲机构,并将同步杆置于提升臂上侧,构造出一种新型串并混联锻造操作机机构。对比分析新型锻造操作机机构和典型SMS锻造操作机机构的运动学性能。采用一种重新定义输出的运动解耦分析方法,研究了两种操作机的运动解耦特性;结合新操作机机构2t/5t·m样机的性能指标设计其液压缸输入行程,忽略运动副转角约束条件,考虑驱动液压缸杆长限制和整机干涉,分析了两种操作机的工作空间。采用牛顿-欧拉法建立新型2t/5t·m锻造操作机刚体动力学模型,根据正弦运动规划,针对升降运动、俯仰运动和水平缓冲运动三种不同工况,研究操作机在末端载荷作用下不同液压缸的驱动力和关键铰点的约束反力。考虑构件弹性变形,建立新型锻造操作机升降机构、俯仰机构和水平缓冲机构的弹性动力学模型,使用纽马克逐步积分法求解弹性动力学方程,研究各液压缸的弹性动力学响应规律。基于理论分析成果和样机设计指标对新型锻造操作机进行结构设计和改进,并据此建立了新机构的2t/5t·m虚拟样机模型。使用ADAMS软件进行运动学和动力学仿真分析,通过对比仿真分析和理论计算的结果,验证了理论模型的正确性。