近年来,我国航空航天产业不断发展,对航空航天装备的性能提出了更高的要求。为满足航空航天装备的整体性能,航空航天装备越来越多地使用细长结构部件。本论文针对传统方式在细长结构部件加工过程中存在的问题,开展了用于细长结构部件加工的并联机构的设计与分析,提出了一种2-UPS&(2-RPR)R新型大转角并联机构,并对机构进行了运动学分析、运动性能分析、动力学分析、尺寸优化、仿真分析和轨迹规划。论文研究为并联机构用于细长结构部件的加工奠定了基础,具有重要的理论意义和工程应用价值。本文的研究与分析如下:(1)细长结构部件加工装备的总体方案的设计。针对细长结构部件的结构特点及对加工装备提出的要求,通过对多种总体方案的对比分析和进一步优化,确定了长导轨、四自由度并联机构及转动位姿调整工作台为最终的加工方案。(2)并联机构的构型设计。结合机构应满足的自由度数及大转角、高灵巧性和高刚度的设计要求,设计出了一种2-UPS&(2-RPR)R新型大转角并联机构。利用螺旋理论计算出了机构具有4个自由度数,并利用修正的G-K公式对机构的4个自由度数进行了验证。通过分析机构的奇异位形,优化了机构的相关结构参数,并选取了4个移动副作为机构的驱动副。(3)2-UPS&(2-RPR)R并联机构的运动学、运动性能与动力学分析。主要根据闭环矢量方程,得到了机构的逆运动学模型、正运动学模型,并进一步得到了机构的雅克比矩阵。分别利用蒙特卡洛搜索法、雅克比矩阵的条件数,对机构的工作空间、奇异性、灵巧性和静刚度等运动性能进行了分析并绘制了相应的图谱。利用虚功原理,建立了机构的动力学模型。(4)2-UPS&(2-RPR)R并联机构的尺寸优化。利用非支配排序算法-II的优化方法,以工作空间和灵巧性为目标函数,对机构进行了多目标优化,得到了优化后的机构尺寸。对机构尺寸优化前后机构的工作空间和灵巧性性能进行了对比,验证了多目标优化对机构工作空间范围的扩大及灵巧性性能的提高。(5)2-UPS&(2-RPR)R并联机构的仿真分析与轨迹规划。在ADAMS软件中建立了机构的虚拟样机,并对机构进行了自由度验证、运动学仿真分析和动力学仿真分析。利用MATLAB软件对并联机构的驱动参数进行了理论计算。通过结果对比,验证了机构具有4个自由度数以及运动学分析、动力学分析和虚拟样机模型的正确性。根据实际加工要求,进行了平面内T字型运动、沿转角方向运动、圆周运动的轨迹规划,并结合三种运动轨迹,实现了完整的对细长结构部件上的圆弧表面进行加工的轨迹规划。针对设定的轨迹,分别利用ADAMS软件和MATLAB软件对机构的驱动参数进行仿真分析和理论计算,验证了机构的性能满足要求以及轨迹规划的可行性。