中国作为出口导向性经济体制的国家，对港口的依赖程度不言而喻。伴随着港口进出口贸易的蓬勃发展，对与之相对应的配套设备的需求越来越高。港口船舶牵引机械作为港口常用的必要设备，其性能及质量关乎整个港口运营的效率。本文即以船舶牵引机械为研究对象，探索其合理结构形式及最优化尺寸方案。臂架作为船舶牵引机械的主要工作部件，其结构优劣决定了整机的运动性能及承载能力。本文首先依据起重机设计手册，给出了臂架结构的初步设计方案，并运用力学理论对臂架的强度和刚度进行初步的理论分析，确定了结构的初始设计尺寸。继而应用ANSYS Workbench平台建立了结构的整体有限元分析模型，并对其进行静力及稳定性分析，获取结构在外载下的相关响应，从而对初始设计方案进行强度、刚度及稳定性三方面的校核。在这三方面要求均满足的前提下，以质量最小为优化目标，强度、刚度满足规范要求为约束条件，通过ANSYS Workbench平台的优化模块，针对离散型设计变量进行优化求解，得到臂架截面的最优尺寸方案。另外，为了保证结构中连接件的强度，本文应用有限元方法对整机及关键部位连接件作了较为完整的分析,得到了更加贴合工程实际应用的近似解。本文采用传统设计与现代设计方法相结合，较为全面地得到了船舶牵引机械在工作时的响应，优化设计中获取的有关参数对该类港口牵引机械的设计着重要指导意义。另外，本文采用的PRO/E与AWE平台协同式仿真的形式，可作为工程实践中做相应的分析仿真时的一般方法。