世界石油能源供应日趋紧张，海洋油气开发广受重视，海底犁式挖沟机作为一种水下开沟设备，广泛应用于海底管道保护的沟渠施工作业。本论文选题源自中海油“硬质土挖沟技术与装备研究”项目，旨在研究海底犁式挖沟机的动态作业特性，同时对其关键部件进行结构分析与优化。现根据课题进展，叙述本文主要研究内容：本文概述了海底犁式挖沟机的发展历史及现状。根据犁式挖沟机的工作原理及作业程序，确定了其机械系统方案及其子系统构成，然后利用SOLIDWORKS软件进行三维建模；同时根据存在的问题，提出了一种具有减震及锁死保护功能的新型抱管装置；利用机构分析与综合理论，对行走机构、转向机构、犁开合机构及抱管装置进行了运动学建模，为后续整机动力学分析奠定基础。本文讨论了基于库伦被动土压力理论的犁-土壤力学相互作用数学模型，并建立了挖沟机的整机受力模型。同时，依据拉格朗日方法建立了简化的海底犁式挖沟机动力学方程。根据以上力学模型及ADAMS相关理论，建立了挖沟机的虚拟样机模型，并通过样机陆上试验数据验证了模型的正确性。本文重点研究了海底犁式挖沟机的动态作业特性，主要包括其挖沟作业性能、转向性能及犁开合性能研究。挖沟作业着重讨论了在直线挖沟时，海底地面为水平路面、纵倾路面、侧倾路面及水平冲击载荷等工况下，海底犁式挖沟机的挖沟作业动态性能。转向性能仿真试验则探讨了在拖船转向及转向机构微调两种情况下挖沟机的转向性能。通过样机的辅助犁开合试验及自行犁开合试验研究了犁开合作业程序的可行性。将动力学分析结果作为输入载荷，本文对海底犁式挖沟机的机架进行了结构强度分析；并利用ADAMS及ANSYS软件，以对接装置的对接头为例，进行了其机构及结构优化设计。通过以上分析研究，掌握了犁式挖沟机的作业性能，校核、优化了挖沟机的关键部件，为挖沟机控制策略提供了参考依据，并提供了可用于工程样机概念设计及详细设计的研究方法。