摘要：集装箱正面吊运机作为港口新型特种起重设备,主要用于完成集装箱装卸、堆码和水平转运作业,具有机动灵活、转运效率高等优点。臂架结构作为正面吊的核心工作装置,是载荷直接承担部件,其强度的高低决定最大起重量和整机的安全性。臂架工作过程中需要频繁伸缩、俯仰,工况复杂,增加了臂架设计难度,国内在臂架设计中往往根据经验选取较大的安全系数,导致臂架结构笨重,增加了整机的自重。为解决结构笨重的问题,本文以湖南中铁五新重工有限公司自主研发的WX45T型集装箱正面吊为研究对象,以臂架轻型化为主线展开研究,完成以下研究工作：1.利用Solidworks建立正面吊虚拟样机模型,通过RecurDyn软件对两种控制模式下的典型工况进行仿真分析,得到臂架动态受力特点及最危险的工况位置,为臂架结构有限元分析提供依据。2.选择臂架最危险的工况,利用ANSYS软件对正面吊臂架进行结构有限元分析,计算结果显示臂架强度、刚度、模态固有频率及屈曲稳定性满足设计要求,且最大应力远小于臂架材料的许用应力,强度存在较大盈余量,材料性能利用率较低,优化空问大。3.针对臂架强度盈余量大的问题提出结构优化研究的方法：(1)建立臂架三铰点变幅系统数学模型,利用Matlab粒子群算法工具箱进行铰点位置优化,获得臂架受力合理的铰点位置,改善臂架受力状态。(2)建立截面参数化模型,对臂架截面参数进行优化设计,优化结果使得臂架重量降低1005kg,占臂架总质量的9.54%,直接降低了正面吊的制造成本,同时减少整机油耗,从而降低了排放、实现低碳环保的目的。4.通过WX45T型样机调试实验,验证仿真模型及结果的可靠性和准确性。