岩心钻探是固体矿产资源勘查过程中不可或缺的重要环节。在钻探施工过程中，岩心钻机则是核心装备。在国内，全液压动力头式岩心钻机正在成为主流发展趋势之一，而动力头作为该类型钻机的核心部件其性能的优劣直接影响着产品在场市上的竞争力。目前国内对动力头的设计多采用传统设计方法或比照立轴式岩心钻机的变速箱进行设计，不能与液压驱动的特点很好的相结合，导致动力头的结构尺寸较大、质量较重。且市场上使用比较多的YDX-1200L型岩心钻机的动力头也同样存在这样的问题，另外该钻机在进行特殊钻探工艺时出现扭矩不足的现象。本文针对YDX-1200L型岩心钻机存在以上问题，对其动力头进行增扭及结构优化设计，在设计出增扭最优传动方案后采用CAD、CAE技术方法进行详细设计与分析。应用CAD、CAE技术对岩心钻机动力头进行设计和有限元分析，具有十分重要的意义。　　 本文在深入了解和学习岩心钻机动力头开发流程和相关设计理论知识的前提下，首先设计出实现增大动力头最大输出扭矩为8000N.m的几种传动方案，包括齿轮和轴的总布置形式、档位布置形式等;然后对各方案进行分析与比较得出最优增扭方案，最终方案采用了单排行星减速装置，把行星减速传动比大、结构体积小的特点与变速机构有机结合，实现增扭目标并最大限度的减小动力头结构尺寸;根据原YDX-1200L型岩心钻机所采用液压马达的基本参数以及考虑到钻机在不同钻探工艺所需转速确定各档传动比，设计计算出动力头主要零件的相关参数，并对重要零部件进强度、刚度校核分析。　　 其次利用三维CAD软件Solidworks对各零件进行了细化设计:在Solidworks环境中建立了动力头各零部件的三维实体模型，模拟制造动力头过程中的装配顺序进行虚拟装配;并对动力头装配总成进行干涉分析，确保了实体模型的准确性及可装配性，避免实际生产动力头过程造成资源浪费。　　 最后采用ANSYS Workbench与Solidworks进行了协同仿真，对动力头变速箱体进行有限元分析计算，得到动力头在受最大载荷工况时变速箱本的应力和变形图，分析发生最大等效应力和最大位移变形位置，并阐述相应原因;在上述分析的基础上对变速箱体的结构进行了初步优化;采用变分技术对变速箱体进行多目标优化，通过优化求解分析得出在基本不影响箱体强度、刚度的情况下，变速箱体侧壁厚度是影响箱体质量的重要因素，这为优化动力头变速箱体的重量提供指导方向，并进一步优化变速箱体的结构。