煤炭开采过程的喷水降尘，深加工过程的水洗选矿以及在储存和运输过程的喷水降尘降温都要消耗大量的水，然而，在其脱水过程中并非100%的水都可以被去除，煤炭中常常含有约5%~15%的水分。这样，铁路运输部门在冬季运输中，煤炭常常会与列车车厢内壁粘结。对列车车厢内壁及含水煤中喷洒防冻液是目前普遍使用的一种处理方法。传统的防冻液喷洒装置虽然能满足使用需求，但其在人力、物力和财力上花费较大、喷洒效果难以控制而且还会造成防冻液的浪费及环境的污染，一定程度难以满足生产需求。因此，研究和开发适应性强、自动化程度高、性能可靠而喷洒量又能满足铁路运输部门要求的防冻液喷洒系统，是煤运行业的现实需求，对于提高煤炭运输效率、减少能源浪费、降低环境污染具有重要意义。为解决上述问题，本文设计了一种能够垂直升降、水平旋转兼防滴漏式的多功能防冻液喷洒装置。为缩短研究周期、降低试验成本，本文采用理论分析、实体建模、虚拟样机分析、样机制造和试验、工程应用的研究流程。主要研究内容和成果如下：（1）通过现场调研和分析现有防冻液喷洒装置，设计了一种新型防冻液喷洒装置，并申报了国家发明专利。（2）对喷洒装置结构及动力选型匹配进行理论分析计算，用Pro/E软件建立了虚拟样机模型，检验了装配干涉性。（3）应用ANSYS软件对防冻液喷洒装置主要零部件进行静力学分析，对喷洒装置进行模态分析并分析了电机、减速机的旋转和外界的激励（列车经过时产生的振动）对系统振动特性的影响。结论表明，喷洒装置的关键零部件强度和刚度满足使用要求，装置的模态特性良好。（4）根据静力学及模态分析结果，提出了优化改进方案并进行分析。结果表明，改变支撑立柱和导轨的壁厚后整体装置的模态效果更好。（5）制造了物理样机并进行现场试验。现场试验结果表明，本装置喷洒覆盖率良好，运行参数满足设计技术指标，而且防冻液喷洒量满足铁路部门的有关规定。