目前,国内外单一功能的通用属具与适用特定作业的专用属具较多,而具有复杂多变作业能力的多功能属具较少。基于工程实际需求,对工程机械的属具进行研究分析。基于最优化、有限元分析等设计方法,制作了一款多功能工程属具样机。该设备具有破碎混凝土、剪断钢筋和夹持搬运废墟三种基本功能。主要具体研究内容如下:首先,对常用属具类型进行分析,确定集成功能类型;提出了三种设计方案;对机械结构复杂度、整机可靠性及稳定性及体积尺寸等多方面进行评价,并确定了最优方案。其次,对设计方案的功能转换、破碎水泥、剪切钢筋与夹持搬运等方面进行了分析;通过对机械机构进行运动学、静力学分析,建立了多种指标,如力效益、工作空间及零件尺寸等;利用NSGA-Ⅱ算法进行了优化分析。再次,建立了有限元模型;以属具的力学分析结果,确定零部件的极限载荷;校核了结构的静应力、应变及疲劳强度等;进行形状优化设计降低整机重量;绘制了零部件加工图纸,制作了物理样机。最后,根据运动控制需求,设计了液压油路;以破拆混凝土与剪切钢筋的工作任务需求进行了液压缸及配套设施选型;搭建以树莓派为上位机、单片机作为下位机的控制系统,并进行了属具样机的装配、调试与功能验证测试。