随着中国在基础建设方面的快速发展,随即而来隧道的施工也变得越来越多。在当前隧道挖掘后,为防止围岩上方出现坍塌,采用钢制拱架作为支撑架进行支护防护。拱架安装通常是在特定的工作平台上由操作人员手动安装,其安全性差,工作效率低且较高的工作强度。随着建设规模的逐渐加大,劳动成本的逐渐升高,在隧道支护作业进行机械化改进,成为了当前发展的必要趋势。因此,研制安装拱架的配套设备是机械化施工所需的重要手段,是解决实际问题关键的影响因素,本文针对具体企业存在实际问题提出研究方案,并开展了下列工作:首先对隧道施工过程中拱架的安装过程进行实地考察,总结钢拱架在安装时的施工工艺,为后文研究提出相对应的安装机械手设计要求。针对当前使用的软围岩三台阶施工中钢拱架施工方法,对钢拱架安装机械手进行总体设计,并根据机械手的运动性能要求提出具体液压设计方案,并确定主要的液压元件参数,完成了元件的选取。钢拱架安装机械手主要由钢拱架夹持机构、大臂、手臂伸缩机构、调整油缸和底座等构成。针对钢拱架安装机械手的结构特点,运用三维建模软件对钢拱架安装机械手进行建模。从实际过程中的工作条件,确定受力位置,使用ANSYS Workbench仿真协同软件对钢拱架安装机械手的主要零部件进行静力学分析,以此验证机械手是否满足强度要求。从工程实际需要出发,在功能上对机械手结构进行了研发,在原有机械臂的基础上,设计了适用于格栅拱架的可更换夹持机构,对夹持机构进行了静力学分析,满足预先拟定的设计要求。围绕夹持机构在现场施工中使用时出现的问题进行了结构方面的完善。完成机械手样机的试制工作并对样机进行综合性能试验,检验所研究设计的内容是否符合技术标准和要求。通过在隧道内对拱架安装测试试验,确认拱架安装机械手满足隧道施工的钢拱架拼装要求,为后续产品定型提供依据。通过对拱架安装机械手的调研、分析、研究、设计与验证等工作,研发了一种机械手来解决当前拱架安装中存在的灵活度、多类型拱架夹持等问题。