利用水资源、发展水电是能源开发的重要方面,水电站作为水利枢纽的一个重要组成部分,承担着产生电能、防洪、抗旱、灌溉、航运等作用。水电站在运行的过程中,为保护机组的正常工作,通常在水轮机引水道口外布置有拦污栅,以拦截水流中可能进入引水道的污物。污物会在拦污栅前堆积,若不能及时将它们清理,随着污物的不断堆积,将阻碍引水道的水流量、降低实际工作水头,水轮机出力降低、发电量会逐渐减小,另外还有可能压垮拦污栅进而危及发电机组安全。污物堆积会使拦污栅前后形成水位差,这就是污物导致的水头损失。对于本文所讨论的低水头水电站,水头本来就不大,更不能允许污物导致水头损失。为了避免或减小水头损失,最有效的解决办法就是对拦污栅前的污物进行及时的清理。通常采用机械装备进行清污,本文涉及的低水头水电站采用的就是液压清污抓斗。由于河道中的漂浮物多为树干树枝、竹干竹枝等,很快便有大量的污物密集地堆积在拦污栅前,且由于现有清污机结构设计存在诸多不合理,动力学与运动学特性不好、抓取效率极低,无法满足高效及时地清除拦污栅前的污物的要求。对电站现有液压清污抓斗的运动和动力学特性进行全面分析、找到其结构设计存在的问题、优化设计研制新的液压清污抓斗,是电站解决清污问题的重要手段和当务之急。受某电站委托,我们承担了液压清污抓斗的优化设计任务,为研制液压清污抓斗提供工程设计及相关技术服务。首先通过对抓斗抓取闭合及下降过程受力情况进行理论分析及计算,为后续的运动与力学分析提供理论依据。在三维建模软件SolidWorks中对抓斗模型进行建模,并在虚拟样机动力学分析软件ADAMS中创建抓斗的虚拟样机模型。对虚拟样机模型展开动态仿真分析得到抓斗闭合过程张开角度变化曲线、液压缸行程曲线以及液压缸受力变化曲线。通过分析仿真结果中清污抓斗存在的不足,即液压缸动力不足以提供抓斗的闭合力以及液压缸安装位置不合理,提出更换液压系统以及优化液压缸安装位置的解决办法。另外对抓斗下降过程进行运动学仿真分析抓斗下降入水困难的问题,并针对改进方案在软件中仿真验证,证实优化的合理性。通过对抓斗进行参数化建模及优化分析,对液压缸的安装位置进行优化分析,求解液压缸两端安装位置的最佳施力点,并结合实际情况,最终确定液压缸优化后的最佳安装位置。并对优化结构后的抓斗建模对其抓取闭合过程进行力学分析,得出结果与原抓斗进行比较,其优化结果明显,符合设计要求。对需要更换的液压系统重新设计并选型,完成液压系统的仿真,得到满足设计要求的泵站。在设计新抓斗结构过程中,对关键连接点及焊缝结构进行了计算并校核,保证了机构的强度、刚度及安全稳定性。本文还对加速下降增大入水深度的清污抓斗控制系统进行了探讨,有效解决了清污抓斗因污物阻挡而入水深度小的问题。在抓斗设计完成后,制定了清污抓斗的验收及调试要求,对未来抓斗制造完成后的性能指标加以规范。通过本文的研究工作,对某电站现有液压清污抓斗进行优化设计,指导研制了新的高效清污抓斗。