当前市场中大多存在的隧道壁清洗车、声屏障清洗车,功能单一、清洗效率不高,如果要完成不同的清洗任务,公路养护企业需要购置多种清洗设备,这将大大提高企业的购置成本。因此,为了满足不同清洗对象的清洗、提高清洗效率、降低企业购置成本、满足当前市场需求,需要设计一款同时可以对隧道壁和声屏障进行清洗的多功能综合清洗设备。本文依托陕西省交通厅“公路声屏障与隧道综合清洗设备的开发”项目进行研究,通过对不同布局形式的隧道壁清洗车、声屏障清洗车进行比较,并根据当前隧道壁与声屏障清洗车的发展趋势,结合两者共同点,设计了隧道壁与声屏障综合清洗车,对其在不同作业工况下的工作装置进行了静力学分析、动力学分析以及有限元分析。(1)设计的清洗车工作装置采用车前悬挂的布局形式,工作装置采用多节折臂式的结构。根据清洗对象不同分别设计了单刷、双刷工作装置,并在Solidworks进行三维建模。(2)对处于不同工况下的清洗车工作装置进行了静力学分析,并在MATLAB中进行求解,得到不同工况下各个铰接点的作用力,为单一构件的有限元分析提供参数依据。(3)采用虚拟样机技术,利用ADAMS软件对清洗车工作装置进行运动学、动力学分析,得到清洗车工作装置的最大清洗高度、最大清洗距离、最低清洗高度等作业参数,以及各个液压缸的作用力。根据动力学分析结果,建立清洗车工作装置铰点位置的优化模型,并利用MATLAB遗传算法工具箱对其求解。优化结果表明:优化后液压缸4的作用力较优化前降低46%。(4)在ANSYS中对不同作业工况下的工作装置进行强度分析。得到每个构件的应力集中区域并根据分析结果对强度不足的构件提出改进方案,最终得到满足强度要求的清洗车工作装置。