燃气热水器热交换器人工装配存在效率低、质量不稳定的问题。因此,设计研究燃气热水器热交换器的自动装配设备具有重要的工程意义。通过对热交换器自动装配工艺的分析与研究,提出了一套自动化装配线的总体方案,设计了各工位的关键结构,并进行了精度优化设计,完成了控制系统设计和样机试验。本文的主要工作和成果如下:(1)基于热交换器装配线第一阶段的需求与装配工艺,建立了功能原理模型,比较并找出合适的功能原理解,确定了总体结构方案。(2)对机械臂进行静力学分析,根据分析结果对结构进行改良,基于改良结果建立了以末端形变量为约束条件,体积最小为目标的优化模型,然后使用Isight集成Ansys与Pro/E建立优化近似数学模型,最后采用优化算法对机械臂结构参数进行优化。(3)对影响取件机械臂定位误差的误差源进行了分析,基于多体系统理论建立机械臂的误差模型,对其定位误差进行精度分析。以成本最小为目标,精度可靠度为约束对静态误差进行设计。最后将动态与静态误差相结合对定位精度进行了全局优化设计。(4)完成了装配线第一阶段的控制系统设计并进行样机制造,依据样机进行了节拍的测试。本文对热交换器自动装配设备机械系统和控制系统的设计与研究,对取件机械臂的结构与定位精度进行了优化设计,结果表明,优化不仅满足了性能要求,同时降低了体积与成本。本文对研究热交换器自动化装配线中相关机械臂的结构与精度的优化有一定的借鉴作用,对提高热交换器的自动化制造水平具有一定的工程应用价值。