随着我国城市化建设快速发展,城乡基础设施建设也随之迅速发展,电力抢修、路灯安装、广告牌安装、工程建设、影视拍摄、设备维护、市政工程的问题越来越多。但是,往往许多应用工况中,需要同时使用高空作业机械和起重作业机械,而且在很多场合需要多台设备协同作业,这就要求辅助作业机械的多功能性。综合考虑实际需要,设计一款集成式的多功能作业车。针对臂架系统,建立了理论计算模型和有限元仿真模型,进行了力学分析计算、稳定性分析、强度验证和模态分析,并基于响应面法对关键部件进行结构优化。通过应用场景分析和功能需求分析,依据设计标准和设计要求,规划出具体的技术参数,提出一种集成了高空作业平台和起重功用的多功能作业车设计方案。确定多功能作业车各部件的结构形式,对作业平台、调平机构、变幅机构和臂架结构等进行设计。基于静力学分析方法,建立了臂架系统在最大作业幅度和最大作业高度下的力学解析模型,求解实际工况下各铰点力,为重复性的设计提供模板,并为后续臂架系统的有限元分析奠定基础。并对整机进行稳定性计算,验证整机在最危险的工作姿态下的抗倾覆性。基于有限元分析方法,利用ANSYS Workbench平台,依次对整机受力最大的危险伸缩臂架系统和折臂结构进行仿真验证,研究在危险工况下的静、动态特性,获得两种工况下关键零部件的应力分布,提取其前6阶振动模态,分析表明结构满足强度要求,并不会发生共振,验证设计的合理性。进而寻找设计的薄弱环节和可优化空间,为进一步的结构优化提供依据。基于响应面方法,针对具有优化空间的起重机伸缩臂结构进行优化设计,依据中心复合试验设计方法,建立臂架的系统响应模型,研究结构目标参数对设计变量的参数敏感性,进而求取最优参数解集,并验证优化结果。结果表明,应用最优参数解集的圆整方案后,臂架质量降低了 20.97%,提高了材料利用率,为实际生产提供重要的理论参考。