近年来,随着诸多行业对电力能源的需求日益迫切,国家大力开展了输变电网建设。张力架线是电网建设过程中十分关键的工序,其核心设备90kN钢丝绳液压牵引机的性能对电网建设的高效运行起着至关重要的作用。然而在野外恶劣的工作环境及大张力架线的作用下,牵引机卷筒与钢丝绳会出现明显磨损,同时由于牵引机关键零部件的设计缺乏其表征力学特性数据,设计往往依靠经验,致使主要零部件因性能设计冗余或欠缺出现变形、压溃等现象,所以迫切需要针对牵引机关键部件——牵引装置进行动力学仿真及其结构优化。本文经过对钢丝绳牵引装置卷绕过程的深入研究,基于正交试验法,借助动力学仿真及有限元分析等方法实现了牵引卷筒及其他关键零部件的结构优化。具体研究工作如下:(1)针对牵引卷筒及钢丝绳磨损严重的问题,运用数学及力学理论对卷绕过程进行研究,得到了钢丝绳张力衰减规律,同时提出了以牵引卷筒所受平均压应力作为磨损的评价参数;在此基础上分析确定了影响两者之间磨损的主要因素,并对各因素的影响机理进行了探讨。(2)根据牵引装置实际设计状况,结合设计规范,选取各影响因素的水平值,以张力架线状态下钢丝绳对牵引卷筒绳槽的平均压应力为指标值进行了正交试验设计;以各试验组因素水平组合为参数建立了27组牵引卷筒刚性体几何模型,同时基于轴套力方法构建了钢丝绳的柔性体模型;根据牵引装置实际工况施加相应的约束、驱动及载荷,完成了钢丝绳牵引卷筒卷绕过程动力学仿真模型的建立。(3)基于正交试验设计方案,借助动力学仿真软件ADAMS,进行了27组牵引卷筒卷绕过程动力学仿真,并对仿真结果进行了分析;通过对钢丝绳微段张力理论计算值与仿真模拟值的分析比较,验证了动力学仿真模型的可靠性;针对多组正交试验仿真结果,运用方差分析法进行分析,得出了一组使平均压应力最小的参数组合,并以其作为牵引卷筒的结构改进参数,完成了牵引卷筒的结构优化。(4)借助结构优化后的牵引卷筒,建立了钢丝绳牵引装置整体几何模型及其动力学仿真模型,进行了牵引装置卷绕过程动力学仿真,得到其他关键零件连杆、卷筒轴的受力状态;并以此受力状态为零件载荷,借助ANSYS Workbench软件进行静力学分析,根据其受力分析结果以轻量化为目标进行了连杆——卷筒轴组件的结构优化,并进一步进行了静力学分析,验证了优化方案的合理性,实现了钢丝绳牵引装置的整体结构优化。