我国月面钻取采样任务中，采样钻具的钻取能力直接决定了采样任务的完成情况。由于月壤中存在不同粒径、不同硬度等级的月岩，因此钻具对月岩的破碎能力是钻取能力的主要评价指标。为提高采样钻具对岩石的破碎能力，需要采用回转冲击钻进的方式。故本文以回转冲击作用下岩石破碎机理、冲击动力的产生及优化为主线，开展了冲击系统的理论分析、仿真模拟和试验研究。基于脆性岩石的拉伸破碎准则，在充分考虑钻具构型参数的基础上，建立了回转切削作用下钻具与岩石相互作用力学模型，获得侵入深度、钻压力等参数对水平切削力的影响，并对理论模型开展了试验验证；建立了钻具冲击作用下岩石破碎的动力学模型，获得冲击力函数对冲击深度的影响关系。针对典型的脉冲冲击力函数，开展了冲击碎岩数值模拟，验证了模型的正确性。针对钻具驱动装置冲击机构，建立了冲击过程动力学模型，获得双圆柱形激振块几何构型与产生应力波波形函数之间的关系；基于冲击能量传递效率最大的原则，优化冲击应力波波形，获得冲击凿岩过程中冲击能量最大传递效率及其影响因素；基于优化应力波波形，结合冲击机构动力学模型，优化激振块构型；应用显式动力学分析软件LS-DYNA开展冲击过程仿真分析，对比优化前后激振块的冲击效果，证明了优化分析的可行性；开展回转冲击破碎岩石过程数值模拟，获得特定输入参数下岩石的应力分布和钻头侵深曲线，为更深入的参数仿真优化研究打下基础。本文通过试验研究了冲击功、冲击频率和钻压力等宏观参数对钻进效果的影响；分别开展了恒力钻进和恒速钻进模式下，单一参数变化对进尺深度和回转转矩的影响规律，并进一步分析了多参数耦合时的影响规律，从而为月面采样钻具回转冲击参数优化提供了依据。通过理论分析、数值模拟以及试验验证，本文获得了冲击参数对岩石破碎效果的影响规律，为月面采样钻具设计与优化提供了理论支持，同时也为我国月面采样任务的顺利完成奠定了基础。