吊管机属于石油管道用特种起重施工设备。随着施工环境复杂程度的增加,对吊管机起吊能力的要求也不断提升。吊管机关键构件的工作状态,静、动态特性与整机性能和寿命有直接关系。另一方面为了避免工作过程中产生安全隐患和提高工作效率,所以针对吊管机关键部位进行研究分析、优化和试验验证是十分有必要的,通过这些工作还验证了设计的合理性,并且能够为大吨位吊管机设计与改进提供了指导,是具有实际意义的。本文以TP45型履带式吊管机样机为主体,首先确定了行走装置、吊臂、配重机构为本文的主要研究对象,结合吊管机的主要技术参数和关键结构的工作原理,利用三维建模技术对整机主要零部件进行建模和装配。然后通过理论计算,分析履带行走装置在实际工况中的受力,为行走装置的设计提供了理论基础。吊臂是履带式吊管机的关键部件,它的强度和重量能够影响到起吊性能的好坏。根据履带式吊管机的施工特点,以TP45型履带式吊管机吊臂为研究对象,利用ANSYS软件对其结构进行了载荷计算和有限元建模分析,通过校核等效应力值、变形量和许用值的大小,得出吊臂强度和刚度符合设计要求,最后通过试验进行验证。在此基础上,以吊臂总体积为目标函数,通过APDL语言用函数逼近法对吊臂尺寸进行优化设计,得出最优解,使设计更加合理,结果表明有限元分析方法具有一定的可行性和参考性,能够有效地避免大量的型式试验工作,对吊管机吊臂的改进和制造起到一定指导作用。配重机构作为吊管机的平衡倾翻力矩重要机构,该机构在各种工况下反复外摆和收起,其结构的合理性与关键部位强度直接影响到起吊性能的好坏以及施工作业安全性和可靠性。建立该机构模型和动力学方程后,通过导入柔性化零件建立机构的刚柔耦合模型,仿真后得到液压油缸推力随时间变化曲线和关键部位上连杆最危险时刻,对比分析试验值和理论计算值,验证仿真结果的正确性和校核了上连杆的强度。研究为样机中配重机构的设计和可靠性研究提供了指导方向。