水平定向钻机是应用水平定向钻进技术的专用非开挖设备,在施工过程中环境污染小、交通影响范围小、地下管线施工周期短、综合施工成本低、社会效益显著。随着国家基础建设力度的不断加大,该设备的研究受到人们更为密切的关注。因此,其静力学特性和动态特性的研究对于设备整机作业性能的提高具有重要意义。在水平定向钻机的关键总成中,动力头总成是为主机提供推进和回拖动作的机械传动和执行机构,其性能可直接影响到设备的整机作业性能。本文通过对比目前国内外典型钻机动力头总成的机械结构和传动系统方案,结合各方案的优点设计了Z6500型水平定向钻机的动力头机械结构。在此基础上对该总成的关键零部件—齿轮箱传动箱体和动力头驱动轴系利用ANSYS有限元分析软件进行了静强度和静刚度计算与分析,对设计过程中富裕度过大的结构以及强度和刚度方面不足的结构提出了改进建议,为优化设计奠定了基础。同时,本文对水平定向钻机动力头液压驱动系统进行了设计计算,确定了系统主要液压元件的技术参数,分析了液压系统的工作效率,运用AMEsim仿真软件建立了动力头液压驱动系统模型,并进行了动态仿真,得出动力头作业速度、系统压力、泵和马达排量、发动机转速等参数在两种负载变化情况下的仿真结果。最后将仿真结果与理论计算结果进行了对比分析,验证了模型的合理性。