港口移动式高架起重机是一种由轮胎式起重机发展而来,具有良好机动性、适用性和经济性等优点的港口多用途起重设备。高架起重机桁架臂系统作为整机的重要组成部分,设计时不仅追求结构性能的优异,而且要求变幅过程中重物水平移动性好、变幅油缸行程及受力设计合理。本文以高架起重机桁架臂系统为研究对象,从解析法和有限元法相结合的角度对高架起重机桁架臂系统的设计与优化进行了研究,论文主要研究工作如下：(1)建立了高架起重机桁架臂系统设计计算模型,分析了臂架受力及典型计算工况,进行了高架起重机桁架臂系统重物水平移动轨迹高度差、油缸伸缩比与油缸力,以及臂架强度、刚度和稳定性理论计算公式的研究。(2)基于Matlab/GUI软件包开发了高架起重机桁架臂系统设计计算软件,利用该软件对640吨·米高架起重机桁架臂系统的铰点和结构尺寸进行了设计计算,获得了桁架臂系统重要设计参数,应用有限元分析软件验证了软件的可行性。(3)分析了不同变幅油缸连接结构类型对高架起重机桁架臂局部结构性能的影响,应用APDL参数化建模软件包,对比分析了多个幅度条件下不同油缸连接结构的静力学特性,设计了有利于提升高架起重机桁架臂结构性能的油缸连接结构型式。(4)针对软件初始设计参数和变幅油缸连接结构的对比分析结果,以降低臂架自重为目标,应用APDL参数化建模软件包,优化了高架起重机桁架臂系统铰点及结构尺寸,在起重性能不变的前提下,优化后臂架自重降低了9.97%。