基因提取、蛋白质结晶以及新药研制等工程中需要对种类繁多的生物试剂进行高通量、高精度定量分配，传统的手工作业劳动强度大、精度低、重复性差。应运而生的单通道自动加样系统在一定程度上克服了手工加样的缺点，但仍满足不了越来越繁重的试样操作要求。多通道自动加样系统因具有4个、8个或者16个通道，针间距变化可与96孔微孔板一致，一次操作可实现多个试样的分配，不但减少了实验操作人员的分配操作次数，而且可提高分配的精密度，是微量试样高通量处理的发展趋势。本文研究的四通道加样机构其处理速度为16孔/秒、加样针的位置精度为±0.2mm、针距之间可实现9mm与18mm间距变换。悬臂是加样机构极其重要的组成部分，负担着多个通道组成的质量较大的移动体，移动体在悬臂上做1m/s的高速运动，产生的激励会导致悬臂振动，进而影响处理速度与位置精度，因此要求悬臂的刚度与机械阻抗越大越好，其振动越小越好。本文在研究国内外现有多通道加样机构与阅读大量相关文献基础上，首先，通过构型综合确定了采用单输入螺旋式等距分度机构作为加样针间距调整机构，并通过工程应用分析确定了悬臂式的支撑方式，在此基础上完成了关节结构方案的设计。然后，应用模态分析理论将悬臂简化为欧拉伯努利梁，从机械刚度、机械振动、机械阻抗三个方面对悬臂的机械性能进行分析，通过建立系统的数学模型，得到影响悬臂刚度的若干因素、计算出了组合梁的固有频率、框架的固有频率；推导出了移动质量激励下悬臂梁的位移、速度、加速度响应与悬臂的机械阻抗表达式。着重分析了对悬臂动态特性影响最大的框架结构，应用惩罚函数法以框架刚度惯量比最大为优化目标函数对框架截面尺寸进行了优化。优化后计算结果表明，在刚度惯量比增大的情况下，框架的固有频率提高了24%，静刚度提高了89%。最后，搭建了实验平台，采用模态实验分析方法，应用压电陶瓷传感器等，通过对压电陶瓷变形输出变化的电压信号进行图像与数据采集并运用周期法完成框架与组合梁的固有频率与静刚度测定后，分析了测量值与理论值产生误差的原因。