水平定向钻机是目前被广泛使用的一种重要的非开挖施工机械。其主要功能是为钻杆提供足够大的扭矩和推拉力，以实现导向钻进和回拉扩孔铺管。目前，水平定向钻机正向多功能、集成化、自动化、标准化、系列化、模块化的方向发展。水平定向钻机机械系统的静动态特性决定其施工精度，而机械系统的静动态特性又是由组成该机机械系统各个零部件的动态特性所决定的，因此有必要对钻机的关键零部件进行静动态特性研究，并根据分析研究数据对现有水平定向钻机进行适当改进设计。 本文以水平定向钻机的关键零部件大梁、动力箱、底盘为研究对象，以有限元法、结构动力学、模态分析等为理论基础和分析手段，以有限元软件ANSYS为工具，分别对动力头箱体进行了结构静力学分析、谐响应分析；对大梁进行了瞬态动力学分析及优化设计；对底盘进行了模态分析。 通过对动力箱进行的静态分析，了解其在工作状态下可能会有的应力和变形情况，根据分析结果对其进行强度校核。依据动力头箱体谐响应分析数据，对其结构做了适当改进设计；通过对大梁进行优化分析，找到了减轻整机重量的大梁最优尺寸，依据工程实际要求圆整大梁优化数据，改进大梁结构；通过对底盘进行模态分析，来判别底盘薄弱环节及共振区域，然后根据分析所得的结果，提出改进设计的理论依据。经过对水平定向钻机的关键零部件进行动力学或静力学研究并进行相关的结构优化设计，最终达到优化钻机钻机机系统动态特性的目的。