旋转钻机是使用切削式钻头破碎岩石的钻孔机械。它是煤炭、化工、建材及冶金辅助矿山使用的比较先进的钻孔设备。近十年来随着国内外煤炭资源的大量开采,旋转钻机的需求量正在逐步增长。但在钻机研制方面,将我国自行研发和仿制的小型旋转钻机与国外比较先进的同类设备相比,还是存在很大的差距。我国基本上还是采用传统的物理样机技术,需反复试验和改进,研制周期长,难以达到最优的设计质量。如何在旋转钻机的研制中引入现代设计与分析技术,缩短研制周期,降低成本,提高钻机的研制质量,是一个值得研究的重要课题。本论文的研究课题来源于我校教师与某企业合作的科研项目,其研制的旋转钻机是为满足露天煤矿采煤和剥离工程中钻凿中深爆破孔而设计。本论文在对国内外旋转钻机的研究现状和虚拟样机的理论进行分析后,首先对钻机工作装置进行了设计,然后对工作装置建立虚拟样机模型并在钻孔、提升及起落三种工况下进行运动学和动力学仿真分析,用虚拟样机分析来验证其设计方案。在查阅大量相关文献的基础上,应用了三维设计软件Solid Edge建立工作装置的实体模型,并将其转换为Parasolid格式导入到虚拟样机仿真软件ADAMS中,建立起工作装置的虚拟样机模型,对其进行了运动学和动力学分析。通过运动学仿真得出,工作装置运行良好,钻进深度和提升行程都能满足,钻架的翻转过程也可实现。通过动力学仿真,对为钻进过程提供轴压力或提升力的钻进油缸进行受力分析,得出其所受载荷的变化曲线,在最不利的几种受力工况下,钻进油缸的受力均小于液压缸所能提供的额定工作压力。在整个钻孔工作完成后,钻进油缸也可以提起整个钻进机构。验证了工作机构设计方案的正确性。此外,为了校核钻架的强度、刚度是否满足工作要求,在大型通用有限元软件ANSYS中,对其进行了分析计算,其强度和刚度均满足要求,但多数地方的安全余量较大,少数地方存在应力集中,据此提出了有针对性的改进意见。本论文应用先进的三维设计技术、虚拟样机技术和有限元分析技术对旋转钻机工作装置进行了设计、分析与研究,达到了预期的研究目标。本论文进行的研究为旋转钻机工作装置和类似机构及产品的设计和试验提供了一种有效的新的技术途径,具有较大的指导借鉴作用和工程应用价值。