随着我国公路、铁路隧道基础设施建设需求的增长,以凿岩台车为代表的大型工程机械得到广泛应用。凿岩台车的钻臂系统作为主要定位机构,将末端凿岩机运输到炮孔位置后,钻具开始破岩工作,工作过程中的定位精度与钻孔质量直接影响到隧道施工的效率。因此建立准确的钻臂仿真模型,开展钻具破岩过程的数值模拟分析对提高钻孔精度与质量具有重要意义。本文对影响凿岩台车钻孔效果的钻臂定位与钻具破岩两个过程展开研究。首先,基于D-H法建立钻臂的运动学模型,将运动学反解问题转化为优化问题,以末端位姿误差值作为目标函数,结合约束条件,得到钻臂定位到炮孔位置时各关节角度。钻臂的转动关节依靠液压缸驱动,并且部分关节存在约束关系,因此对关节角度和驱动缸的位移之间的运动学关系进行推导,得到对应的映射关系。考虑到钻臂是一个复杂的机电液耦合系统,单独的机械模型或者液压模型无法准确的描述其动态特性。分别基于ADAMS和AMESim建立钻臂的多体动力学模型和液压模型,并搭建钻臂系统的机电液联合仿真平台。以运动学反解得到的驱动油缸位移值作为控制目标输入,结合PID控制实现钻臂定位过程的联合仿真,通过实验数据验证了钻臂定位过程的准确性。在钻臂准确定位的基础上,进一步开展凿岩机破岩的数值模拟分析。基于LSDYNA建立钻具-岩石的有限元模型,对钻具破岩过程展开仿真分析,获得钻具动态响应和岩石破碎状态变化。通过对不同的初始掘进参数进行对比实验,获取钻具冲击能、推进力以及转速等参数对岩石破碎量的影响程度。本文针对钻臂定位过程,建立了钻臂的运动学和动力学模型,并搭建了机电液联合仿真平台,结合实验数据验证了定位过程仿真的准确性;针对钻具破岩过程,建立了钻具-岩石的有限元模型,研究初始掘进参数对钻孔质量的影响。上述研究对凿岩台车工作过程的建模与验证工作具有重要意义。