本文通过对锚杆钻头钻削过程的分析，计算了锚杆钻机最大转矩、推力等工作参数，并以这些参数作为设计参数对锚杆钻机进行结构设计。同时，以我国煤矿巷道实际情况作为研究背景，以EBZ-160型掘进机作为锚杆钻机的载体，通过对锚杆钻机安装位置分析，掘进机与锚杆钻机连接方式等关键技术的处理，设计一种即能够打巷道顶部锚杆孔，又能打侧帮锚杆孔的机载式锚杆钻机。此外，本文对锚杆钻机进行了三维建模，并利用Mechanism/Pro接口软件将三维模型导入到ADAMS中，对锚杆钻机进行多刚体动力学和刚柔耦合动力学仿真，对工作运动过程中钻头的定位误差进行了分析，并对有无减振器时误差的不同进行了比较。对各液压缸的受力进行了分析，得到了液压缸所受的最大受力及运动副上的最大受力。对机载锚杆机的关键零件进行了强度校核，对钻杆的稳定性进行了校核，对关键部件进行了接触动力学分析。最后，通过拓扑优化方法对要求精度不高的固定板进行了优化，通过可靠性理论确定了参数化优化的数学模型，通过Pro/E和AWE对关键件进行参数优化，并分析了优化结果。