液压振动锤作为桩基础施工的重要桩工机械之一,其最大的特点是沉桩效率高、适用性强和噪声污染小。但随着现代建筑工业的发展,传统液压振动锤在沉桩工艺和控制性能上也暴露出许多问题,国内振动锤设计理论落后,液压控制技术水平较低,功能普遍单一。因此,本文从液压振动锤的理论机理研究出发,对其结构和液压控制系统进行优化设计,为桩工机械行业发展提供新的研究方向。本文首先探究液压振动锤振动沉桩过程机理,研究沉桩原理,进行力学分析计算得到桩体所受载荷。根据线性振动沉桩理论,建立振动系统两自由度数学模型,通过拉格朗日能量参数法得到振动力学微分方程,对系统进行简化并代入相关参数求解出一阶、二阶固有频率。通过Solidworks软件建立振动锤箱体结构的简化模型,然后使用ANSYS Workbench软件对其进行预应力模态分析,得到箱体的前十阶固有频率与振型,再通过谐响应分析箱体各表面在不同频率简谐激励作用下的位移响应。根据仿真结果和机械设计理论,在满足强度要求下,对箱体结构提出优化设计方案,并对新模型进行模态仿真和谐响应分析。仿真结果表面:新模型的一、二阶固有频率分别提高41.64%和51.62%;上面、侧面和下面的位移响应分别降低70.20%、46.08%和38.33%。针对液压振动锤起动过程共振问题,优化了液压控制系统,根据软起动原理提出液压软起动控制方案。利用Lab VIEW软件对控制信号进行程序设计,延长振动锤起动时间,降低液压冲击产生的能量波动。搭建由计算机、数据采集卡和信号转换器组成的控制系统硬件,通过对比实验,验证了液压软起动控制方案对降低起动共振问题的可行性,并得出当起动时间为15 s时,控制效果最好的结论。为提高双马达驱动的同步运动精度,本文根据神经网络原理与PID控制思想,提出基于BP神经网络的自适应参数整定PID控制策略。建立了液压传动系统的数学模型,通过Simulink仿真验证了BP神经网络PID控制策略的可行性。根据实际情况,搭建基于STM32微处理器的控制系统,实验结果表明,经过控制后的最大同步转速误差下降42.48%。