本课题研究的设备是三峡电站水轮机座环现场钻孔、攻丝加工专用设备。该专用钻床的设计为国内首创,填补了国内发电机组安装中钻攻M80×6螺孔专用钻床的空白,同时也结束了国内发电机组安装设备依靠进口的历史,为长江三峡水利枢纽建设做出了贡献。由于工程进度的要求,三峡右岸水轮机座环专用钻床是在很短时间内设计、制造完成的,主要运动部件的尺寸是通过类比法根据经验设计得到的,安全系数取得比较大,所以设备不可避免地存在笨、大、粗等问题。本文以专用钻床主要运动部件横臂梁和主轴箱为研究对象,利用有限元分析软件ANSYS作为分析工具,对横臂梁和主轴箱进行有限元分析,并对其结构进行优化设计。对专用钻床的主要部件横臂梁及主轴箱结构在建立三维有限元分析模型的基础上进行静力分析,直观展示了结构的应力场和位移场,分析了结构的强度和刚度;对横臂梁和主轴箱结构进行了模态分析,获得了主轴箱和床身的模态参数(固有频率和振型),对两种结构进行了动态性能分析,并结合静态分析综合评价了结构的力学性能。静态分析与模态分析结果表明,横臂梁、主轴箱能够满足强度要求,设计过于保守,造成部件的笨重粗大。静态分析与模态分析为结构优化设计和动力改进打下了基础。本文利用了ANSYS的参数化优化设计模块从静力分析角度对横臂梁、主轴箱进行优化设计,获得了横臂梁、主轴箱结构以最轻重量为目标的优化设计结果,使得横臂梁的质量减轻了约20%,主轴箱的质量减轻了约14%。对优化后的结构进行改进,使横鼻梁及主轴箱能满足加工、装配要求,并保证专用钻床的加工精度。