螺杆桩是一种新型桩基,与传统桩基相比更加环保经济,但对施工设备的要求更高。本文基于CAE技术对螺杆桩机施工过程中存在的减速器振动过大、立柱铰耳变形频繁、运输超重等问题进行了针对性研究,对设备体系的完善和性能的优化具有重要意义。对挤土型桩机常用减速器的性能进行对比分析,为螺杆桩机减速器驱动和传动方式的选择提供了理论依据。根据实际工况简化了两种加压施工模型,定量分析了不同减速器在加压施工下钻杆的稳定性。考虑实际工作过程中轴、轴承和箱体弹性振动之间存在耦合作用,建立了多振动耦合的螺杆桩减速器传动模型,推导各项参数并完成仿真分析,验证模型的可靠性。分析了减速器独立箱体的动态特性以及减速器装配体的动态特性,讨论实际工作过程中减速器箱体内各传动体的相互影响,根据分析结果对减速器箱体结构和约束条件进行优化,改善其动态特性,降低减速器在实际工作过程中的振动。提出一种适合桩工机械金属结构的多单元协同建模方法,该协同建模方法既能体现桩工机械的重要特征,又能合理简化,提高计算效率和准确性。根据实际工作载荷和不同边界条件,对螺杆桩机金属结构进行多工况下的静力学分析。根据分析结果,以最小质量为目标,基于结构优化设计理论对螺杆桩机桩架结构进行优化设计。在此基础上考虑动力学约束,在限定桩架固有频率的基础上进行优化,以期解决螺杆桩机运输超重的问题。通过采集现场施工数据得出输出扭矩和加压/拔桩力的时间历程曲线,设置合理的时间步长,添加适当的约束进行瞬态动力学分析,提取立柱与桩架连接铰耳处的应力响应,分析外载变化对铰耳受力情况的影响,探讨铰耳变形的主要原因与合理施工要点。