液压凿岩机以液压油为工作介质,是一种冲击、旋转结合的钻孔设备,目前广泛应用于矿山、隧道、建筑等行业。面对矿山开采的规模化以及隧道掘进的大型化,大功率、高频率是液压凿岩机的重要发展方向。为了提高采掘工作效率,降低劳动强度,重型液压凿岩机的配备已成为主要趋势。为了解决冲击系统与双缓冲系统之间的耦合问题,本文以重型液压凿岩机为研究对象。建立了重型液压凿岩机动力学模型、系统响应模型、应力波传递模型等。主要对冲击、双缓冲系统耦合和系统优化等问题进行深入的研究,通过实验测试验证模型的正确性。将重型液压凿岩机动力学模型分解为冲击系统与双缓冲系统两个部分。分别探讨了两个系统各自的动态特性及系统优化,同时对两个系统之间存在动态特性关系以及能量转化关系分别进行了研究探讨。针对目前国内换向阀为正开口的现象,提出了换向点提前量概念。依据液压凿岩机前、后腔和左、右阀腔压力特性曲线的变化规律,以及缓冲活塞浮动特点对换向点提前量的影响,设计了换向阀负开口大小,计算了冲击活塞的最佳撞击区间,通过冲击运动与高压蓄能器耦合优化了冲击系统的动态特性。针对重型液压凿岩机大功率、高频率导致的钻杆回弹现象。基于工程控制理论,建立了双缓冲系统的状态空间模型,状态空间以缓冲活塞回弹速度为输入信号,一、二级缓冲腔压力为输出信号,分析了环形间隙、蓄能器初始充氮压力以及缓冲进油压力对双缓冲系统动态特性的影响。提炼了双缓冲系统的性能参数,运用傅里叶级数建立了持续变化的入射应力波模型。采用应变片实验法测试了入射应力波波形,依据实验结果对入射应力波模型进行了修正。分析了缓冲活塞运动规律以及一、二级缓冲腔压力变化规律。采用多目标优化方法对双缓冲系统的性能参数进行了优化。设计了重型液压凿岩机机理性能测试实验,分析了撞击点的判断问题,通过对压力曲线积分,获得了冲击活塞的速度、位移曲线,以及冲击活塞的撞击末速度。将实验数据与仿真数据进行了对比,验证了所建立模型的正确性。通过计算能量转换过程,分析了冲击系统与双缓冲系统之间的能量转换规律,同时对吸收、释放过程的能量平衡进行了探讨,证明该系统设计具有良好的能量转换特性。