我国煤矿井下瓦斯抽采钻孔施工技术及配套装备经过多年的发展，取得了长足的进步。目前，中硬煤层抽采钻孔的施工技术基本满足了煤矿生产需要，但松软突出煤层瓦斯抽采钻孔施工仍存在很多问题，严重制约了煤矿安全高效生产。空气套管钻进技术具有护孔和钻孔分段钻进的特点，可以有效降低成孔难度和减少孔内事故，是松软煤层钻进技术的发展方向。空气套管钻机作为主要钻进设备，将为空气套管钻进工艺技术提供设备保障。　　变幅机构作为空气套管钻机的一个重要部件，在钻机上起到改变工作机构方位和倾角的作用。研究多自由度变幅机构对研制高性能钻机意义重大。　　本文针对现有瓦斯抽采钻机变幅机构普遍存在操作繁琐、调角调幅范围有限、自动化程度低、需耗费大量人力等问题，研制一种操作简单、自动化程度高、省时省力的多自由度变幅机构，从而满足钻机多角度的施工要求，减少钻进时方位和倾角调节的辅助时间，提高钻机的性能，提升钻机在实际施工中的效率。　　本文通过分析常见工程钻机和坑道钻机变幅机构的工作原理及机构特点，得出了几种典型变幅机构的优缺点，在此基础上，确定了多自由度变幅机构的结构型式，设计了多自由度变幅机构的结构，并对其结构进行了自由度的计算及工作原理分析。通过三维建模及虚拟装配对变幅机构几种极限角度进行了动作模拟，对多自由度变幅机构建立力学模型，运用MATLAB软件描述了两组调角油缸及铰接点的受力状态，得出受力变化曲面图。对变幅机构关键零部件大臂和托架在极限工况下的应力和变形进行了有限元分析，结果表明大臂和托架的设计满足要求。建立了变幅机构的运动学模型，得出运动学模型的正解和逆解，使用MATLAB软件描述了变幅油缸的运动与钻机姿态的相互关系，并分析了钴杆的振动对变幅机构的影响。通过对变幅机构进行室内型式试验，检验了变幅过程的平稳性和变幅机构的变幅参数。　　本文对坑道钻机多自由度变幅机构进行了设计及分析，得出了一种新型变幅机构，为提升钻机性能提供了保障，为坑道钻机变幅机构的研究提供了新思路。