轻型液压打桩设备主要适用于夯土作业,例如防洪抢险,公路和铁路屏障的建设。针对打桩设备作业效率低、自重大及劳动强度大等缺陷,研发轻型液压打桩机用于防汛抢险、高速公路及铁路护栏建设等领域的打桩作业将促进行业发展。本文主要介绍了轻型液压打桩机的设计过程。首先介绍了轻型液压打桩机的构造,通过研究液压打桩机的基本组成结构,介绍了轻型液压打桩机的工作原理以及打桩机的特点。然后对轻型液压打桩机动力学的特性进行研究,对锤击法沉桩和静压法沉桩进行动力研究,通过对振动液化机理的分析,分析出打桩过程中土的应力应变关系,得出打桩机动力模型对影响打桩机动力模型的主要参数进行分析。通过建立轻型液压打桩机打桩过程的动力学模型,分析了动力学模型系统的加速度以及打桩过程中桩身周围摩擦力与桩端土壤阻力对沉桩的影响。得出频率与加速度的关系以及土壤阻力对打桩机的影响,为轻型液压打桩机产品样机的研发奠定了良好的理论基础,对该打桩机的结构组成、工作原理及动力学特性分析具有更深刻的认识。本文对木质桩、钢管桩、混凝土桩等不同的沉桩效果进行有限元分析,对打桩机的工况、材料属性、有限元模型求解及效率情况也进行了分析。同时,采用复合型法对其进行性能参数优化配置及结构优化设计,具体内容包括建立数学模型、选择优化方法、求解计算优化问题、编制、调试优化程序和分析论证优化结果等。通过优化设计,得出一组比较理想的系统性能和结构尺寸参数,依据优化设计结果对该打桩机进行整机结构技术设计。针对轻型液压打桩机质量轻的特点,建立了主机结构优化设计的数学模型,用复合型法进行求解,从而提高了该产品的设计效率和质量,设计出比较理想的试验样机。