换刀机械手是高档数控加工中心的核心组成部分。它的主要作用是将安装在主轴上的刀具拔出、运送、存储在刀库，并把存储在刀库中的刀具运出和装入主轴内，减少人工换刀带来的时间浪费，提高生产效率。本文针对目前国产换刀机械手换刀速度低的问题，通过对弧面凸轮轮廓曲线的改进，并借助UG、Ansys与RecurDyn等多种工具，对换刀机械手进行多体动力学仿真，获得了冲击和跃动小的弧面凸轮换刀机械手的运动参数。为开发高速换刀机械手提供了理论基础。论文主要工作如下：（1）根据换刀机械手的工作要求，设计了运动循环图。基于弧面凸轮通用凸轮曲线设计了一条新曲线，与传统的修正正弦曲线相比具有更小的最大加速度与最大跃动，因此，减小了振动，提高了换刀精度。（2）设计了一种双凸轮联动换刀机械手，其抓刀、拔刀、换刀、插刀、退刀五个动作统一由一个驱动完成，避免了由于多个驱动互相停息产生的时间浪费，提高了换刀速度。基于UG NX6.0建立了换刀机械手的三维模型，并对其进行了干涉分析。（3）使用多体动力学软件RecurDyn对双凸轮联动换刀机械手进行了动力学仿真，得到了新曲线弧面凸轮换刀机械手与修正正弦曲线弧面凸轮换刀机械手的速度、加速度、位移等运动参数，通过对比，验证了使用新型凸轮曲线建立的换刀机械手具有换刀冲击小、换刀平稳的优点。（4）考虑弧面凸轮轴的柔性变形，分度盘滚子与弧面凸轮接触之间间隙的影响，提出了刚柔混合模型。使用Ansys与RecurDyn联合建立了弧面凸轮分度机构刚柔混合三维模型，并通过使用RecurDyn/Rflex（刚柔混合仿真模块）仿真分析了弧面凸轮分度机构的动力学特性，模拟了弧面凸轮分度机构在真实情况下的运动。