高空作业车在各个领域应用需求的急剧增加对产品更新换代的速度提出了挑战。国外企业已具备生产系列化高空作业车产品的能力,其技术先进,安全可靠,能够适应市场需求,然而国内企业产品设计水平较国外企业有较大差距,尤其对于超高型混合臂式高空作业车的设计,多数企业还处于模仿、试制阶段,缺乏新方法和新设计理论的引入。变幅机构是改变高空作业车臂架幅度,使工作平台能够到达指定高度的工作机构,其设计在整机设计中占有重要地位,快速完成变幅机构方案设计可以有效缩短整机方案设计的时间,加快产品更新换代的速度。传统的变幅机构设计方法是将类比法、作图法和解析计算法相结合,但由于高空作业车计算工况复杂使得方案设计阶段计算量较大,采用传统设计方法要得到合理的变幅机构比较耗时费力。课题以百米级混合臂式高空作业车为研究对象,将基于相似理论的设计方法引入到变幅机构设计中,利用已有成熟可靠的产品数据库,快速完成新变幅机构设计。本文对两种典型的变幅机构进行了模型简化并推导了变幅油缸及各铰点的受力公式。研究了各杆件长度及铰点位置的变化对变幅油缸所受最大力的影响。建立了混合臂式高空作业车上部结构的ADAMS模型并对其进行仿真分析,将仿真分析的结果与解析法计算的结果进行对比,验证了解析法推导的受力公式的正确性。在掌握了两种典型变幅机构运动及受力特性的基础上,将基于相似理论的相似优化设计方法运用到变幅机构设计中,,推导了变幅机构的相似准则及各参量的相似比。建立了折叠臂变幅机构和主臂变幅机构相似优化设计数学模型,以变幅油缸所受最大力最小和油压波动值最小为目标函数,相似元中几何尺寸相似比为设计变量,同时考虑相似约束条件和机构性能约束条件,运用遗传算法工具箱进行求解,完成了新变幅机构设计。从动力学相似和运动学相似两方面对变幅机构相似性进行验证,证明相似优化设计方法的可行性。将相似优化模型与缩尺模型进行对比,说明了相似优化设计优于缩尺设计。本文采用的相似优化设计方法,对其它具有相同变幅机构形式的工程机械产品的设计同样具有一定的参考价值。