水下机械臂作为一个辅助机械,在水下开采、水下探索、水下装置的布放等领域特别是UUV(Unmanned Underwater Vehicle)布放与回收中有广泛的应用。而作为水下机械臂研究中的关键问题,机械臂在水中的运动特性研究是机械臂设计中的重要内容。本文针对复杂水下环境,建立机械臂运动学与动力学仿真研究模型,并针对不同工况进行了仿真研究,进行的主要工作如下:通过机械臂运动学分析,建立了针对水下机械臂的运动结构和运动过程的机械臂运动学模型,并进行了仿真计算,分析了机械臂不同部件的位姿关系,对运动路径进行优化。在运动仿真的基础上,加入自身与环境受力关系,考虑机械臂水下工况环境以及机械臂动力系统,建立了机械臂的动力学模型,对水下机械臂工作过程进行动力仿真。仿真中通过分析水下工况产生的复杂流体力学问题,借助CFD(Compu--tational Fluid Dynamics)方法对机械臂水下运动产生的定常阻力进行仿真计算。并通过切片理论对非定常运动产生的附加质量力矩进行计算。将分析结果以连续方程的形式嵌入到动力学仿真过程中,从而解决动力学仿真中的关键的流体力学问题,是保证水下机械臂动力仿真精确完整的重要内容。仿真过程以虚拟样机技术(VPT,Virtual Prototype Technology)为基础,通过对机械臂运动过程进行仿真模拟,对机械臂运动轨迹与运动空间进行预测,完善运动设计。通过动力学仿真,得到机械臂驱动系统在水下运动过程中的驱动力变化,分系驱动力与运动位姿关系,得到驱动力矩极限工况,为动力系统设计提供参考。同时将动力学仿真结果反馈至运动仿真,进一步完善运动设计。最终,通过对水下机械臂进行完整的运动学与动力学仿真研究,得到针对机械臂水下工况的仿真方法,解决机械臂水下工况产生运动与动力问题,是本次研究的主要内容。