复合材料已经成为航空航天工业的主要结构材料,自动化、整体化和低成本制造技术已经成为当今复合材料制造的主流趋势。但国内复合材料铺放设备研究仍处于起步阶段。铺放设备的运动性能是保障复材构件铺放质量和效率的重要方面。铺放设备的奇异性问题,不仅会降低铺放效率,甚至会因为铺放速度变缓导致局部复合材料加热时间过长而影响最终铺放质量。本文针对CBC型复合材料铺放机床的奇异性问题,综合考虑机床运动学性能及复合材料成型质量等因素,通过试验方法获得了铺放姿态的可调整区间,研究了以降低机床奇异性为目标的铺放姿态优化方法。本文具体研究成果如下:(1)依据齐次坐标变换法建立机床运动学模型,推导了机床反解和雅可比矩阵计算过程,分析了机床奇异性与条件数之间的关系,从数学和几何角度剖析机床奇异现象产生原因,提出了机床奇异性的判定方法。(2)探究路径变姿态引起的侧向力和铺放压力变化对丝束铺放质量的影响规律,搭建了侧向和切向粘性力测定的实验平台,分别通过有限元分析与实验方法获得沿压辊运动方向和垂直压辊运动方向的姿态可调整范围。(3)基于路径姿态可调整范围,实现了将路径调整范围从P坐标系统转换至M坐标系统,提出了在M坐标系统中以关节角度变化及其二阶导数最小为目标的铺放路径姿态调整的优化方法。(4)以实际铺放路径为研究对象,在Adams运动仿真软件中进行路径优化前后对比,结果表明,该方法能够有效的减弱机床奇异现象,减缓奇异轴突变速度,提高机床铺放稳定性,提高铺放质量。