21世纪的未来在海洋,近些年各国对海洋资源的争夺日益激烈。随着我国“建设海洋强国”政策的提出,我国也加快了对海洋装备的研究与开发。船用吊机是较为常见的甲板机械,船用伸缩折臂吊机是针对深海特殊海况下工作的特种吊机,对于货物的转运和弹药的补给装填具有重要的民用及军事意义。由于各种起重设备规范对船用吊机的动载荷的确定仅为静载荷乘以一定的系数,计算精度较差,传统设计较为笨重。针对特殊海况转运货物作业发展实际需求,本文设计并优化了新型船用伸缩折臂吊机。该船用伸缩折臂吊机能够在三级海况下对货物进行升沉补偿,极大的提高作业效率和避免事故的发生保证操作人员的人身安全。本文对船用伸缩折臂吊机结构进行了全面的研究,完成了整体结构的设计、力学分析及优化设计工作。首先,对船用吊机的分类及工作原理进行分析,分析对比不同类型的船用吊机的优缺点,确定船用吊机的吊臂结构方案,对船用伸缩折臂吊机总体方案进行设计,并对其运动和载荷进行了分析。接着,对船用伸缩折臂吊机进行静力学分析,通过Abaqus有限元分析软件对船用伸缩折臂吊机建立有限元模型,并对其刚度、强度、模态分析以及谐响应分析进行计算,研究表明吊机结构的力学性能满足设计要求,工作频率不会引起吊机结构产生共振。然后,基于虚拟样机技术利用Adams软件建立船用伸缩折臂吊机虚拟样机,船用吊机起升工况、不同幅值和不同海况的载荷进行分析,并计算了波浪激励对船用伸缩折臂吊机结构动态响应。起升货物时应尽可能降低钢丝绳幅值,根据海况不同调整起升额定载荷。最后通过船用伸缩折臂吊机的应变实验验证了吊机模型的正确性。在有限元模型正确的基础上,根据实验和有限元计算结果吊机基座结构应力余量较大,基于变密度的连续体结构拓扑优化对船用吊机基座结构进行优化设计,根据拓扑优化结果进行新模型的设计,并对新模型进行有限元计算分析。优化后的新模型刚度和强度均满足设计要求,并减重13.5%,验证了优化设计的可行性。