动力头系统是旋挖钻机最重要的组成部分,其性能好坏直接影响钻机整机的工作效率。然而在旋挖钻机动力头设计技术上,国内主机厂起步较晚,经验不足,缺少试验研究,导致动力头使用过程中故障率高,可靠性不足。因此,深入研究动力头设计理论,优化分析其结构中薄弱环节,增强动力头的可靠性,对提高旋挖钻机整机工作效率有着重要意义。论文首先阐述了动力头结构的组成、功能和原理,对比分析了国内外旋挖钻机动力头的典型结构,找出不同结构之间的差异,为动力头设计提供参考。然后,以XR220D旋挖钻机为样机,设计了动力头,利用三维软件Creo建立动力头箱体、传动齿轮和驱动套的模型。在此基础之上,借助有限元分析软件ANSYS对动力头的关键零部件进行了静力学分析,以了解其不同工况下的应力、变形分布情况,进而找出结构中的薄弱环节,为动力头的优化提供依据。有限元分析结果表明:动力头箱体和驱动套的最大应力值超过了材料的许用应力值,极限工况下容易遭到破坏,是结构的薄弱位置。对动力头内转动的关键零件进行模态分析,得到了前六阶固有频率,说明动力头转动件不会发生共振。最后,本文针对动力头结构的薄弱环节进行改进优化,优化后验证性的进行有限元分析,对比优化前后薄弱环节的应力,结果表明动力头箱体和驱动套的最大应力值显著下降,优化后的最大应力值都在许用应力值之下,验证了优化参数的合理性。