本论文所设计的煤炭采样机是一个自动采制样煤的机械,可对商品煤、煤堆样进行采样和制样。首先,根据设计要求提出了采样臂的初步设计方案,利用相关理论对采样臂的尺寸和回转机构进行了设计,并结合MATLAB强大的计算功能,对采样臂的尺寸进行了优化分析；其次,利用有限元分析软件ANSYS对采样臂进行静力学分析,包括强度、刚度和稳定性三个方面。分析计算表明,采样臂的刚度和强度还有很大余量,为利用现代设计理论进行结构优化研究提供了工程背景和研究内容。最后,利用ANSYS的优化功能,对采样臂进行参数化建模,选取采样臂的质量为目标函数,,采样臂的壁厚为设计变量,许用应力和最大挠度为约束条件,进行结构优化,得到了较合理的几何尺寸,并对优化后的结构进行了强度、刚度和稳定性进行了校核,验证了优化结果的可行性。本论文利用ANSYS对采样臂的结构进行优化设计,节省了大量的人力物力,缩短了产品的设计周期,提高了工作效率,对实际工程具有很重要的价值。该采样臂的有限元分析与优化设计研究为同类产品的设计和工程实际问题的解决提供了重要的理论依据和参考价值。