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本文主要对水泥储罐清理机械臂进行了开发和研究，该清理机械臂具有手动调心机构、三个定位臂，定位臂俯仰机构、两个工作臂和工作臂回转及俯仰机构5部分组成，能够对水泥储罐内壁上的水泥垢进行清理。 本文在MATLAB中运用fmincon优化算法对手动调心机构、定位臂俯仰机构和工作臂回转及俯仰机构进行了最优化计算，确定了结构设计中的待优化变量，建立起结构的运动数学模型，构造了结构设计的约束与目标函数，确定各个机构的安装结构；并且利用了SolidWorks对假肢模型进行了三维造型和装配，并直观且方便地发现了二维设计中的错误；利用COSMOSMotion中对清理机械臂各个部分进行了运动仿真并输出了力和力矩曲线，同时在COSMOSMotion分析的基础通过ADAMS对仿真模型做深入动力学碰撞分析，为驱动件的选取提供了必要的数据支持；利用COSMOSWorks对清理机械臂中的关键零件进行静力学仿真，并通过ANSYS对清理机械臂对水泥储罐碰撞安全性进行分析，得到相应的应力、应变和位移等静力学参数，为清理机械臂零件的改进提供依据。