管道运输以其经济，可靠，绿色等独特优势成为长距离油气运输的主要方式。如今无论是国内还是国外管道建设都以高速度增长。因管口焊接是整个管道建设工程的核心工序，所以开发性能优良的管口焊接设备—管道焊接机器人就显得十分必要。　　本文在分析国内外管道焊接机器人研究现状的基础上，发现在当前的研究中对于管道焊接机器人关键组件行走轨道的研究较少。又因行走轨道是整个焊接小车运行的基础，很大程度上影响焊接小车行走的稳定性和精度，从而进一步影响管道焊接质量。因此设计优秀的轨道就尤为必要。　　本文首先建立了焊接小车在预焊接管道的不同位置时轨道受力的模型、轨道径向变形的模型以及轨道所受最大应力的模型。根据所建立的轨道径向变形和最大应力的解析模型，提出了一种轨道厚度和支撑个数的选择表法，为工程师初选管道焊接机器人轨道厚度和支撑个数提供依据。　　其次本文依据所提出的选择表法，依照本项目的相关参数，设计了轨道厚度为10mm，轨道支撑为12个的刚性轨道。为验证设计的有效性，进行了联合ANSYS和ADAMS软件平台的刚柔耦合仿真。　　再次对轨道支撑进行了优化设计，以解决焊接轨道在安装过程中与预焊接管道难同心的问题以及减少系统运行过程中产生的振动对轨道产生的损伤。在概念设计阶段采用拓扑优化的方法确定最优的结构形式;在详细设计阶段，综合考虑加工难度和成本等问题，将拓扑优化得到的模型进行相应的修改和优化得到最合理的设计尺寸。　　最后对所设计的新型柔性支撑进行疲劳仿真分析和静载压缩实验。疲劳分析采用的是nCode DesignLif软件平台，分析了所设计的轨道支撑的损伤量与疲劳寿命;静载压缩实验是通过对所设计的轨道支撑样件进行压缩实验完成的。经实验验证本轨道支撑符合设计要求。