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某电力设备公司主要采用龙门吊上料方式，将大型棒料（长5-13米，重2-12吨）运送至机床上进行绝缘材料的缠绕，缠绕过程中车间灰尘及温度极大影响了产品品质，因此企业将车间升级为封闭式恒温无尘化车间，原上料方式不再适用。本文根据企业实际需求，开发了一款大中型棒料重载运输机械臂，对其进行机械总体方案设计，借助ADAMS进行多体系统动力学分析及耐久性分析，最后对其关键部位进行参数化建模与优化、结构轻量化设计以及振动分析，进一步提升机械臂的性能。具体工作如下： 1）重载运输机械臂总体方案设计。为确保重载机械臂运行安全，本文以最大承重16吨为设计目标。根据车间布局及生产要求，确定重载运输机械臂整体设计方案，构建两自由度机械臂。比较不同机械臂轴向伸缩传动方案的优劣，最终选择滚珠丝杠传动方式。机械臂负载较大，对运行过程中稳定性和安全性要求较高，针对机械臂受力较大部位进行刚度校核，为B级机械臂设计加强筋，确保其满足刚度要求； 2）基于ADAMS的重载机械臂的建模与仿真。根据重载机械臂总体设计方案，建立机械臂动力学仿真模型。利用ADAMS/Flex模块对机械臂关键部位柔性化，建立刚柔耦合模型，运行显示该机械臂工作可靠，无翻转现象。在ADAMS/Durability模块中获得重载机械臂关键部位在运动过程中的应力与变形云图，并与上述刚度计算结果进行比较。由仿真结果可知，设计的重载机械臂能够保证运动精度，且满足强度设计要求； 3）基于ADAMS的重载机械臂的分析与优化。根据仿真结果，对B级机械臂加强筋形状进行优化，通过仿真迭代确定板厚20mm时在加强筋两端各削去相同形状的直角三角形（400mm×60mm）。此外，在A级机械臂底板上挖八个矩形孔（120mm×80mm）对其进行轻量化设计。最后，借助Adams/Vibration模块获取机械臂模态振型图和对应频率，根据最低固有阶频率得出机械臂不会与电机产生共振。 基于ADAMS的重载运输机械臂的设计研究，能有效提升机械臂的强度和刚度，节约原材料以及减少惯性力，为后续物理样机的设计和制造提供了一定的参考。