旋挖钻机是一种多功能、高效率、机电液一体化程度较高的深孔灌注桩施工设备。变幅机构是旋挖钻机的关键受力部件之一，在成孔灌注桩作业和调整工作装置机构过程中对整机的稳定性影响很大。为保证在作业施工时成孔的精确度和质量，对变幅机构的力学特性分析和优化设计展开研究具有重要的理论意义和实际应用价值。本论文结合变幅机构的工作原理及其受力特性，对三种典型极限工况进行了分析，建立了受力分析模型和相关数学方程，计算出工作装置的自由度和重心；基于ADAMS软件进行了变幅机构虚拟样机的建模和动力学仿真分析，得到了在不同工况下液压缸和铰点的力学特性曲线，计算出液压缸启动和制动过程中的冲击作用力；通过有限元软件ANSYS对变幅机构的有限元模型进行了静力学和模态仿真分析，得到了结构件的应力和位移分布规律，给出了变幅总成的前六阶频率和振型；提出了利用参数化建模的方法，对变幅机构进行结构轻量化优化设计分析，验证了在同等强度下优化设计的合理性和可靠性，为旋挖钻机变幅机构的结构设计和优化方面提供参考。