本文针对“神光—Ш”项目中的通用工装系统子项目需求,设计了一套专用的工装设备来完成组件OM1类模块的拆装。该设备的特点是具有多自由度的灵活性,能适应复杂的作业现场环境。该设备由多自由度的高空作业车和搭载其上的助力机械臂组成,通过高空作业车将人和OM1类模块运送至安装位置附近,工作人员操作助力机械臂完成OM1类模块的拆装。首先根据作业现场环境,在CAD软件中进行了总体设计的规划。将设计任务分解为一台多自由度的新型高空作业车和6自由度助力机械臂。然后对各子部件进行了详细设计,其中包括折臂升降机构、伸缩臂机构、下车底盘系统、助力机械臂的设计,通过MATLAB和CAD软件初步确定了各部件结构几何尺寸,在理论上进行了受力分析,并得到了各部分机构的结构形式。通过Pro E软件将设备导入虚拟作业环境中确定空间位置可达和无干涉,验证了设备的可行性。为确保结构的设计安全性,在ANSYS有限元仿真平台上采用APDL命令流方式建立了助力机械臂和高空作业车的整体有限元模型。针对助力机械臂四个极限位置确定的四种工况进行了静力学仿真,得到相应的位移和应力云图,通过添加加强筋板、设计合理截面和改变板厚对零件结构进行了优化改善,并验证了其强度和刚度均满足要求。针对高空作业车的三种危险工况分别进行了静力学仿真,验证了其强度和刚度均满足要求;通过分别建立回转支承旋转0°、45°、90°三种情况下整车有限元模型,得到四个支腿压力,确定了配重大小,验证了整车抗倾翻稳定性满足要求。为防止共振还对高空作业车进行了模态和谐响应分析,得到其固有频率和主振型,确定了最容易发生共振的频率。最后,为得到高空作业车在运动过程中油缸驱动力的变化和作业平台冲击大小,在ADAMS中建立了高空作业车多刚体系统动力学模型。进行了由已知运动规律求解约束力的运动学仿真分析,得到了起升油缸、伸缩油缸、调平油缸以及折臂升降油缸的驱动力在高空作业车从初始状态到伸展状态全过程中的变化趋势,同时还得到了作业平台的位移、速度和加速度曲线,可以看出作业平台在运动时的冲击大小。