管道插接是一种非常常见的管道连接形式,尤其是出现在石油、天然气管网建设中,插接形成的相贯线焊缝是一条复杂的空间曲线。由于管道插接的位置或管道尺寸的不同,形成的曲线形状也完全不同,该类型曲线的人工焊接劳动强度大,焊接周期长且焊接质量不易保证,随着科技水平的不断提高以及工业自动化及智能化的飞速发展,在现代化生产制造企业中,人们对生产效率以及生产质量的要求正在不断提高,因此设计一款适用于管道相贯线焊缝的焊接机器人机构尤为重要。本文通过分析国内外众多关于相贯线焊接机器人机构的研究现状并结合正贯形式的相贯线焊缝模型,基于内蕴几何原理,运用方位特征集理论,对适用于正贯形式的相贯线焊接机器人机构进行了结构综合,从综合出的机构中进行优选,对优选出的机构进行了结构分析、运动分析和受力分析,求解了该机构的位置正逆解、速度和加速度。针对该机构传动性能不佳这一问题提出了多种改进方案,并对改进方案进行优选。其次基于相贯线焊接机器人机构的相关技术要求,对机构中主要的零部件进行了具体的尺寸设计计算。首先对弹簧进行了设计计算,确定的弹簧的安装尺寸和相应参数;然后确定了机构连杆的截面尺寸和长度尺寸,接着又对机构中锥齿轮进行了设计计算,最后参照相关参数对线性推杆进行选型以及计算出驱动电机的功率并选型。最后通过SolidWorks建立了相贯线焊接机器人机构的三维模型,并将建好三维模型导入到运动仿真软件Recurdyn中进行运动仿真,描绘了机构末端的运行轨迹,测量出末端的位置变化、速度变化等,验证了机构的可行性。