潜孔钻机作为当前通用的大型凿岩钻孔设备,以其特有的凿岩钻孔特点在凿岩市场中占据重要地位,钻臂为潜孔钻机的核心工作机构之一,其结构尺寸、灵活性和可靠性对生产率和使用性能影响很大。本文结合湖南省科技计划重点项目,对潜孔钻机钻臂运动学、动力学及优化设计进行较为细致和深入的研究,主要工作如下：运用机器人学中的运动学理论对潜孔钻机钻臂进行运动学分析,建立钻臂的运动学方程,采用数值解法,利用Matlab编程求出钻臂工作空间。运用机器人学中的动力学理论对潜孔钻机钻臂进行动力学分析,完成钻臂动力学特性分析的理论基础研究。结合Pro/E和ADAMS构建潜孔钻机钻臂的虚拟样机模型,通过虚拟样机对钻臂举升、钻臂偏转、钻架举升、钻架翻转和推进补偿五种典型动作进行动力学仿真研究,为钻臂结构强度分析以及液压缸设计提供理论依据。根据“等效原则”,利用ADAMS软件自身的三维造型工具重新构建钻臂举升机构、钻臂偏转机构、钻架举升机构和钻架翻转机构的参数化虚拟样机模型,并分别进行优化设计,深入分析和研究优化结果,为潜孔钻机钻臂设计提供具有指导意义的理论依据和设计原则。以SWDE120型潜孔钻机为平台,分别完成钻臂举升、钻臂偏转、钻架举升和钻架翻转实验,验证所建潜孔钻机钻臂虚拟样机模型和仿真结果的有效性和可靠性。