本文对钻机履带车体、主机、操纵台、泵站这四大模块进行了介绍,针对煤矿坑道的特殊环境对钻机的性能做出了分析。通过对圆柱钻杆、螺旋钻杆、肋骨钻杆、三棱钻杆的优缺点进行对比,并对其钻杆接头形式作出分析,得到螺旋钻杆排粉效率最高,六方插接式接头具有较高的可靠性。针对螺旋钻杆的受力特征,本文建立了螺旋钻杆排粉的力学模型,并应用理论分析方法研究螺旋钻杆煤孔壁内输运特性。应用离散元软件EDEM对螺旋钻杆在外围直径、叶片高度、中心杆直径一定,螺距分别为100.0mm、90.9mm、80.3mm的情况下进行排粉特性研究。通过仿真得到:螺距为100.0mm时煤粉颗粒对螺旋叶片的作用力最大;螺距为80.3mm时煤粉颗粒移动的平均位移最大;螺距为90.9mm时排粉平均速度最大。结合实际情况,本文优先推荐排粉效率最高的钻杆应用于实际生产,其螺距为90.9mm。本文对螺旋钻杆接头进行了改进设计,得到一种新型插接式接头。建立了接头受拉力学模型,能精确的计算出接头的受拉力学特性。应用ABAQUS软件建立接头有限元模型,分析接头在承受不同轴向拉力下的力学特性。从分析结果可以得到:在锁舌与母接头接触面处应力达到最大,公接头圆孔处与锁舌相互作用面处应力也较大,未发生塑性变形。通过拉力试验,当载荷增大到150KN时接头未发生破坏。实验结果表明接头在反复插接过程中均能快速对接,性能达到实际要求,由于母接头壁厚较薄,在承受拉力时容易发生疲劳破坏,在使用过程中母接头应该经常检查。本文讨论了钻杆接头的加工工艺,因冲压工艺具有较高的生产效率,加工成本低等优点,故其普遍应用于接头制造过程中。建立了六方接头受扭力学模型,通过强度校核公式计算出母接头最大剪切应力为235.5MPa。接头受扭仿真结果表明;母接头的最大Mises等效应力为257.5MPa且发生在内部两个表面过渡处,其计算与仿真之间的误差为9%,计算与仿真相互验证;公母接头在传递扭矩时只有一部分区域发生接触并传递扭矩,其余部分没有直接接触不是主要传递扭矩区域;在反复受扭状态下母接头应力是公接头应力的2.34倍,母接头容易先发生破坏,所以在材料上应优先对母接头进行强化。还需要对公、母接头的结构进一步优化,使其在整个接触面上都可以传递扭矩。最后,对接头进行扭矩实验结果验证了仿真结果的正确性,六方接头可以传递较大的扭矩而不发生破坏,具有可靠的安全性能。