当今社会发展迅速,国内大型项目逐渐增多,吊管机的应用也越发广泛。所以,设计吊管机就逐渐引起企业的重视。吊管机作为一种特殊设备,在油气管道工程中起着关键的作用,主要体现在管子的对口、布管和下沟作业,其特点是:承载较大的起重重量以及负载行进。吊管机的性能要求在近几年也在不断提高,在众多项目中履带吊管机成为最关键的机器,应用于工程建设的各方面,产品的系列和性能也日益完善。当前,国产的大型吊管机有许多不足之处,比如尺寸不合理、耗材过多、安全性和稳定性相较国外产品就显得落后。由此可见,对吊管机开展研究优化变得及其重要,在不改变精度,可靠性,稳定性的条件之下,达到经济性与技术性的平衡[1-5]。本文以某公司制造的DG70吊管机为原型进行研究,运用SOLIDWORKS建立吊管机吊臂的立体模型,将其导入ANSYS中,运用有限元分析软件,对处于危险的工况吊管机主旋杆(吊臂)进行静强度和静刚度分析,得出结论。之后在ANSYS优化设计模块中对吊管机吊臂进行优化设计,通过设计得到较为合理的截面尺寸,并利用ANSYS Workbench对优化后的吊臂进行模拟实验,通过分析数据得出各个参数与性能之间的数学关系,运用MATLAB作出曲线拟合方程,从而计算出各个主要截面参数对结构性能影响的贡献率,通过贡献率的计算结果,可知吊臂在满足安全性条件下达到最优,从而验证了优化结果的可行性,有效地减小了优化设计过程中对经验数据与设计人员的过度依赖。在优化吊臂的基础上,提出吊管机配重结构优化方案,主要通过优化配重重量—改变绞车安装位置来实现的。优化方案在尽量不改变吊管机整机体的情况下根据力矩平衡原理校核吊管机的稳定性,并对优化后的稳定性进行分析。在整体关键部件优化完成后,针对吊臂截面改变所导致的动力学响应同样也进行了数值分析,建立吊物系统的数学模型,推导系统的非线性动力学方程。而后在MATLAB中对系统进行数值分析。研究在吊臂内部结构改变的情况下,吊索长度、外部激励频率、吊物的升降速度对吊物的面内角及面外角产生的影响。