纤维缠绕机技术已经比较成熟，自动化程度也较高，但距离完全自动化、无人管理还有一定差距，主要问题是没有实现自动装卸和自动挂纱。为满足日益提高的实际生产要求，提高自动化程度是十分必要的。在此背景下，结合工业机器人技术，本文研究设计了一个以机械手为主要部件的自动挂纱系统，得出了系统总体设计方案。本文依照机电一体化设计思想，对自动挂纱系统机械整体结构、驱动系统、传动系统和控制系统进行了分析和设计。在机器人学的理论基础上，使用D-H方法建立了机械手的运动学方程；通过问题简化，利用代数解法，进行了逆运动学分析和计算，并对机械手进行了笛卡尔坐标轨迹规划，为后续控制系统的设计及机构运动仿真提供了依据；分析了机械手的工作空间、奇异性；介绍了建立机器人动力学方程的常用方法。利用虚拟样机技术，本文对自动挂纱系统的机械部分进行了详细的分析和设计，主要包括机械手的结构设计方案的选择比较、末端执行器的设计、传动机构及连接部分的设计，并简要给出了设计过程和依据。在此基础上，利用常用CAD／CAE软件，对机械手整体及部分机构进行了机构运动仿真和分析，得出了图形、动画仿真结果，并对仿真结果进行了分析，为执行电机的选择和验证、机械手整体和末端执行器的结构优化提供了理论依据。此外，还使用了Matlab对机械手构型方案进行了简单的图形仿真和分析，可直观的验证机械手坐标系是否正确建立，保证了后续运动学分析的准确性。结合前述方法，简要介绍了机械手的联合仿真技术，充分的体现了机电一体化设计思想，有利于样机的优化设计。通过以上工作，得出了自动挂纱系统的总体设计方案，为控制系统的进一步设计和实现提供了参考。