立轴式钻机采用机械与液压混合驱动的方式,充分发挥两种传动方式的特长,具有良好的经济性与野外适应性,可广泛用于资源勘查、工程地质勘察与其它相关行业。工程机械设备传统的设计方法往往是采用“作图法”,这种方法效率低、计算量大且精度差;而用编程的方法虽然使计算精度得到提高,但程序通用性差、调试量大且可靠性也难以保证。随着计算机仿真技术的日益成熟,虚拟样机技术得到了广泛应用。本课题在充分调研国内外岩芯钻机的应用状况的条件下,结合我国岩芯钻探行业的实际情况,提出了立轴式岩芯钻机的设计方案,确定了钻机的主要设计参数。在实际设计过程中应用虚拟样机技术,在SolidWorks软件平台的基础上分别完成了钻机回转器、变速箱、分动箱、卷扬机、液压系统与机架的设计与建模工作,并最终成功装配整机。本课题分析了有限元分析法的数学原理,并在SW/Simulation平台下对钻机的关键受力部件——进给横梁进行了静力学分析研究;剖析了模态分析的理论基础,借助设计软件分析了机架的前五阶固有频率,并与外界激振频率进行数据对比后排除了机架发生共振的可能性。在静力学分析的基础上,进行了对卷筒的模型进行了轻量化优化设计。并对优化结果进行了详细的分析,确认了优化结果的正确性。