因具有安全环保、施工效率高、激发频带宽、便于搬迁等特点,加速度重锤震源广泛应用于浅层地质勘探。但是,当前的应用中存在单次冲击能量低、机械结构导向精度差、冲击系统释放不同步、减震效果差等问题。为此设计出一套加速度重锤震源装置,以解决当前震源系统的核心问题,并对机械系统的冲击效果、静态强度、动态强度进行了校核与试验验证。首先,在进行震源系统资料调研、需求分析的基础上,完成了加速度重锤震源工作机理研究与方案设计,进而设计出一套新型加速度重锤震源装置并完成了三维模型的建立。然后,以冲击能量理论计算为突破口,进行了加速度重锤震源基于气动系统动态特性分析的冲击机理研究,同时进一步开展了关键部件的静力学分析以及锤击模型的动力学分析以校核和改进结构。研究表明,气管管径为64mm时,冲击能量最大；此时,即使冲击气缸效率为0.7,冲击能量仍能达到62.8kJ,满足冲击能量大于60kJ的设计要求。在静力状态下,所有部件均满足强度要求。通过动力学分析对机械系统结构进行校核与调整,其强度达到锤击状态工作要求。最后,对气动系统动态特性分析和锤击部件动力学仿真进行了试验验证。通过对锤击过程中温差、平衡状态时气缸压力、锤击速度、测点应力等参数进行采集与分析,验证了气动系统动态特性分析时的等温假设可行,动态算法比常规算法的冲击能量计算值更接近试验值；同时验证了动力学仿真中载荷和边界条件设置合理。经过本次研究与设计,完成了一套新型加速度重锤震源的结构设计,完善了加速度重锤震源的冲击能量计算理论,进行了加速度重锤震源的静力学、动力学与试验研究。研究表明,理论研究与试验相吻合,所设计的加速度重锤震源满足预定的设计要求。