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论文通过对箱型伸缩式探测臂的模态分析，确定了探测臂的固有频率和模态振型。为了验证有限元分析结果的准确性和可靠性，利用材料力学的方法对箱型伸缩臂的强度和稳定性进行了分析计算。根据有限元分析计算结果，对箱型伸缩臂的应力集中区域提出了结构改进方法，这也为同类型作业装置的结构设计和改造提供了科学的理论依据。 以箱型伸缩臂有限元分析为基础，在伸缩臂的强度和刚度的前提下，以伸缩臂自重为目标函数，以伸缩臂截面尺寸为优化设计变量，对伸缩臂进行了有限元优化设计。优化后，伸缩臂的截面尺寸明显减小，自重降低了26.4％。达到了减轻重量，节约材料，减少成本的目的。 对河道工程根石探测车箱型伸缩臂的变幅机构进行了运动分析和受力分析，运用优化设计方法，以变幅过程液压缸的压力和伸缩臂危险截面的弯矩为目标函数，建立了变幅机构三铰点位置优化设计的数学模型，利用线性加权法为多目标优化问题构建了统一的目标函数。通过优化分析，获得了变幅机构三铰点位置的优化设计参数，优化后变幅过程液压缸的大工作压力和伸缩臂危险截面的大弯矩值与优化前相比分别降低了32％，7％，有效地改进了原始设计，减小系统的压力损耗，提高了系统工作效率。