本文主要研究了柔性多体系统范围内的刚-柔耦合动力学问题,针对国内外研究较少的中心刚体-变截面柔性梁系统、空心柔性梁系统,进行了动力学建模及仿真分析,以及对关节柔性,臂杆柔性的机械臂系统进行了运动学分析、振动优化、以及运动曲线优化分析,优化其运动过程中的运动参数,使得机械臂运动达到稳、准、快的特点。本文首先对四种不同结构中心刚体-柔性梁(Euler Bernoulli beam)系统进行刚柔耦合动力学分析。其中以等截面梁、变截面梁、等截面回形梁、变截面回形梁为对象,研究楔形梁及空心部分对梁系统的末端变形位移影响。变截面梁的宽高沿着轴向线性变化。梁的变形不仅包含了轴向、横向变形,还考虑了横向弯曲引起的纵向缩短。采用假设模态法和第二类Lagrange方程建立系统的动力学方程,并用C++编写软件进行动力学仿真。得到在相同条件下,梁的截面尺寸及空心部分对梁末端变形位移影响十分明显,且当梁在大变形情况下,该高次耦合模型依然能得到正确的结果,因此在针对实际模型建模时,建立符合实际截面的结构至关重要。其次针对回形梁,研究中心刚体半径、角速度、驱动力矩对柔性梁动力学特性的影响。采用C++编制刚柔耦合模型的仿真软件,计算了等截面柔性梁的一次近似耦合模型、零次近似耦合模型的动力学方程,分析了柔性梁末端中点横向变形位移,并且通过与Adams软件进行了仿真分析对比,验证了零次耦合模型在处理柔性多体系统动力学问题的缺陷,Adams在处理大范围高速旋转的刚柔耦合模型时存在的不足,并说明文章所建立的一次近似耦合模型对处理大范围高速运动柔性梁的适用。最后针对关节、臂杆柔性的船载机械臂刚柔耦合虚拟样机进行了运动学、模态分析、强迫振动分析,并且通过阻尼优化机械臂的振动,以及使用Matlab曲线拟合对机械臂运动曲线优化。通过机械臂柔性关节阻尼优化,观察末端执行器的振动,得到抑制末端振动的最佳参数。根据不同运动曲线对机械臂运动精度的影响,成功使用Matlab对其中的类S曲线进行优化,将优化后的类S曲线作为驱动曲线,实现了机械臂高速、稳定的执行搬运、抓取任务。