航空发动机的总装和部装工艺中涉及到大量的轴类零部件配合。轴类部件多在高转速环境下工作,其过渡或过盈配合方式要求其具有很高的同轴度以保证转子动平衡。目前现场天车吊装、经验判断、手工协调的方式很容易造成偏心或孔轴损伤事故,且无法保证装配工艺满足时效性要求。若采用自动化装备则需解决装配过程中无法观察孔轴配合的问题,而采用飞机大部件和火箭部段对接工艺的刚性机构则要解决特定情况下精密孔轴对接的被动安全问题。目前尚无自动化装备应用于这一领域。本文以涡轴航空发动机的核心机与动力涡轮单元装配为研究对象,根据现场立式和卧式装配方式,运用结构分解的方法设计了自动化装配装备,包括大范围进给机构、六自由度精密调姿机构和被动顺应装置。采用求取误差区域的边界推进算法分析装配调姿机构精度;利用线性叠加原理建立弹性单元刚度模型,通过旋量理论建立被动顺应机构刚度映射模型,引入基于基因杂交的粒子群优化算法对机构尺寸和支链位置进行了优化,并设计了主动力控制策略。论文主要在以下几个方面进行了研究:1)分析现场立式和卧式装配方式和装备结构形式,运用子结构分解思想将装配系统划分为相互独立的部分,采用模块化思想,将装配装备划分为三自由度进给机构、六自由度精密调姿机构和被动顺应装置;采用空间矢量的方法建立精密调姿机构的运动学反解模型;建立被动顺应装置的运动学模型,运用牛顿欧拉方法进行被动顺应装置静力学分析。2)采用确切输出误差区域反映机构末端定位精度的方法,建立一种并联机构线性误差传递的区域映射方法;引入Delaunay三角剖分和有向体积建立误差推进矢量依次作用、逐层求解的边界推进算法,用于确定末端位置和姿态误差区域;运用微分求解的方法建立了6-UPS机构驱动误差传递模型,并采用边界推进算法分析其精度。3)利用刚度叠加原理建立多种弹性单元刚度模型;运用旋量理论建立被动顺应装置刚度模型,用于求取其顺应中心和刚度性能;为满足动力涡轮轴装配过程中变化的刚度需求,引入基于交叉基因杂交的粒子群优化算法,进行被动顺应装置结构尺寸和支链位置优化;根据机构模型和优化结果,设计制造被动顺应装置;为减小装配干涉力,采用主动力控制策略,分析不同接触情况下的装配调姿机构避让方式。本文的研究由涡轴发动机动力涡轮单元总装工艺展开,设计了航空发动机动力涡轮轴立式和卧式装配装备以及自动化装配方案,同时设计出一种新型可变顺应中心的被动顺应装置,符合中小型航空发动机自动化装配的需求,具有一定的应用价值。本文成果有望为航空发动机自动化总装工艺提供帮助。