液驱卷扬机作为一种拖曳牵引装置,主要负责物料的运输调度工作。随其使用范围的不断扩展,轻便型液驱卷扬机由于其紧凑的外形结构正得到越来越多的应用,其工作性能的优劣直接关系到作业过程的安全和工作质量,因此设计一种安全可靠与性能优异的轻便型液驱卷扬机具有重要的现实意义。针对拖曳牵引装置紧凑化的发展趋势,本文主要对一种轻便型液驱卷扬机进行了研究,主要研究内容包括机械系统和液压控制系统。根据工作性能要求提出了液驱卷扬机的整体方案,对于机械系统选用结构紧凑的三级行星轮系作为传动机构,对于液压控制系统设计了主回路和制动回路的控制方案。基于传统的经验设计理论,对机械系统的重要结构部件进行设计,包括滚筒、轮系传动齿轮、行星架、制动器部件以及轮系均载方式等。根据有限元分析理论,采用ANSYS Workbench对关键部件进行有限元分析优化。对滚筒进行静力学分析、模态分析及多目标优化,有效地实现了滚筒的轻量化设计,进一步降低了生产制造成本。对齿轮齿面进行接触数值分析,验证了齿面的接触强度性能符合要求。对行星架进行优化改进,得出了行星架的最优Pareto解,在降低行星架质量的前提下,使得行星轮轴强度和刚度得到了较大的提高。对传动轴进行疲劳分析,得出了防止其疲劳失效的有效方法与措施。采用AMESim软件对液压控制系统进行分析,并对液压主回路系统的控制策略进行优化。根据工作载荷确定了液压系统中液压马达、变量泵、驱动电机及蓄能器的技术参数。根据液压主回路系统的数学模型得出马达排量、负载转动惯量及管路总体积是影响其工作性能的关键要素。基于AMESim软件对液压主回路和液压制动回路系统进行建模仿真。分析主回路系统的时域图可以得出,在负载工况条件下液压主回路系统存在较大的超调和较长的振荡时间。分析制动回路系统的时域图可以得出,在正常启动与正常停车工况下制动回路有较好的工作性能,在非正常断电停车工况下蓄能器与合理的调速阀流量能有效地改善制动回路的制动性能。在AMESim软件环境中,对液压主回路系统进行优化,将系统的开环控制变为闭环PID控制,基于遗传算法对PID的控制参数进行寻优取值,优化后的系统动态响应性能得到了较大提高,系统稳定输出无超调,有效地满足了系统快速性、稳定性和准确性要求。本文通过对轻便型液驱卷扬机的设计与优化,一方面提高了设备的工作性能,另一方面在一定程度上也降低了设备的材料成本,对后续的产品开发具有一定的参考价值。