长螺旋钻机广泛应用于城市建筑物建设的桩基础施工中,它以施工效率高、成孔质量好、无振动、噪声低等优点深得客户的青睐。但在桥梁、铁路桩基础孔的施工中,长螺旋钻机的市场占有量较少。统计表明,我国大量的城市建筑物广泛采用600mm、800mm孔径的桩基础孔,深度不超过32m。而桥梁、高速铁路的建设广泛采用孔径800-1200mm的桩基础孔,深度超过32m。目前国内长螺旋钻机最大施工能力集中在孔径600mm至800mm,深度不超过30m的孔。限制长螺旋钻机施工能力提高的关键因素是大功率动力头重量大,易导致螺旋钻机倾翻,迫切需要引入现代设计方法对长螺旋钻机动力头进行优化设计。该论文的主要研究工作和贡献如下：(1)建立螺旋叶片上的土壤分布模型,基于土力学基本理论、牛顿第二定律,计算得出动力头输出转速和输出功率的数学模型,为后面动力头的优化设计提供理论依据。(2)综合当前国内外液压动力头的传动形式的基础上,对大功率液压动力头进行了初步设计,提出了四马达驱动、回转支撑代替大齿轮的动力传动方案,建立动力头结构三维模型。根据设计的技术要求,搭建动力头液压系统原理图。(3)基于有限元基本理论,运用Ansys有限元分析软件对齿轮箱模型进行静力学分析和模态分析,检验齿轮箱体的强度、刚度并进行优化,计算箱体的振动频率和振型,避免箱体与外界振源产生共振。(4)基于现代仿真理论,运用系统仿真软件AMEsim对动力头传动链系统模型进行仿真分析,模拟系统在不同控制模式下的响应,验证系统的可靠性和稳定性。