随着我国的各项建设事业迅速发展，基础设施建设的规模不断扩大。锚杆钻机作为地上、地下空间开发利用的重要设备，有着巨大的发展前景；而锚杆钻机工作装置作为锚杆钻机的重要组成部分，其结构、工作方式，直接关系到锚杆钻机的工作质量与效率。本文对工作装置的钻杆更换机构、动力头给进机构的结构设计、液压控制回路、运动学仿真、模态以及结构尺寸优化进行了分析研究。在分析现有钻杆更换、动力头给进装置的基础上，综合适应性、效率、成本、施工质量等各方面要素，对钻杆自动拆装机构、倍程给进机构进行了详细的结构设计，并设计了机构的液压控制回路，同时给出了动力源参数的确定方法。为了校验所设计的关键部位的零部件是否符合强度、变形等设计要求,利用COSMOSWorks对关键零部件：联接轴、支座，以及夹持机构装配体进行了有限元分析。根据所设计的工作装置，为了得到其更为实际的运动状态，以及所关心的数据，对钻杆自动拆装机构、倍程给进机构进行了运动学仿真；同时对整个工作装置进行了模态分析，分析了机构的固有频率、刚度特性等情况，指出了结构设计中的不足，提出了改进意见，为动力头冲击频率选择提供依据。在满足设计要求的情况下，以零件质量最小为目标函数，建立了支座的优化数学模型，对支座结构进行了优化；对比优化前后结果，证明了优化的可行性、有效性。