近年来,碳纤维复合材料由于其优良的特性,在航空航天、船舶、电动汽车等多个领域得到了较为广泛的应用,但由于碳纤维复合材料零件的制作成本非常高、生产效率低,严重制约了碳纤维复合材料的发展。在综合以往复合材料成型技术的基础上，新兴的碳纤维铺放技术实现了碳纤维复合材料的“高性能”、“低成本”、“高效率”制造的目标。本文主要在碳纤维自动铺放技术的基础上，采用机构创新设计方法,设计了一种新型的七自由度碳纤维铺放设备,然后对七自由度碳纤维铺放设备进行了运动学分析、运动仿真分析、有限元分析,并对七自由度碳纤维铺放设备的控制系统进行了设计。　　首先利用现代设计理论方法对七自由度碳纤维铺放设备进行了创新设计,该设备包括3P-3R型机械手臂、铺放头以及回转芯模部件等零部件。3P-3R型机械手臂由三个移动关节和三个转动关节组成,控制和调节铺放头在空间的位置和姿态;铺放头将碳纤维丝束铺放在芯模表面,它由导向、夹紧、重送、剪切、加热、集合、施压等模块组成,芯模部件设计为可以作回转运动部件,配合机械臂,使铺放头理论上可以铺放任意形状的芯模部件。　　其次,对所设计的碳纤维铺放设备进行了运动学分析,利用D-H方法建立铺放设备的连杆坐标系以及连杆参数表,列出运动学方程,并且求出运动学方程正解和逆解,为碳纤维铺放设备的运动控制奠定了基础。　　然后,利用ADAMS对铺放设备进行运动仿真分析,对铺放头的位移、速度、加速度曲线进行了求解,同时,利用ANSYS对铺放设备的关键部件进行了有限元分析,为碳纤维铺放设备的设计提供了参考。　　最后,对所设计的七自由度碳纤维铺放设备控制系统进行了设计,该系统采用触摸屏+控制器的控制方案。针对七轴运动控制,设计出基于 Trio运动控制卡Euro209的控制方案;针对丝束控制,设计了丝束控制方案、PLC程序流程图、气动回路;针对张力控制,基于计算机式张力控制器,设计了张力控制器的方案。其方案的设计为后续铺放设备控制系统详细设计提供了依据。　　本文通过对七自由度碳纤维铺放设备的分析与研究,为碳纤维自动铺放技术以及装备的研制奠定了基础。