工程机械作为国家装备工业的重要组成部分,为国家建设提供了有力的支持,是衡量一个国家装备制造水平的重要标志。旋挖钻机(Rotary Drilling Rig)与传统的钻孔设备相比,具有工作噪声低、成孔质量好、施工效率高等优点,在基础工程中得到了广泛应用,代表着桩工机械的发展方向。本文针对合作企业现有的小型旋挖钻机产品可靠性低的问题,结合机械产品创新设计理论,采用理论分析、模拟仿真和实验验证相结合的方法,完成高可靠性小型旋挖钻机关键零部件及监测系统的设计并进行实验验证。论文主要研究工作如下：(1)深入了解和分析国内外现有旋挖钻机的技术特点和发展趋势,充分调研小型旋挖钻机的发展应用现况,结合机械产品创新设计理论和基于功能分解的方案设计方法,提出了分别以机锁式钻杆和PLC为核心的高可靠性小型旋挖钻机机械结构和监测系统设计方案；(2)综合考虑各部分的结构特点和装配关系,利用SolidWorks软件建立了小型旋挖钻机的三维模型,完成小型旋挖钻机机械结构的设计,缩短了设计周期,提高了工作效率；(3)基于有限元方法开展了小型旋挖钻机机械结构的仿真研究,考虑旋挖钻机复杂的工作状况,利用ANSYS Workbench软件对钻杆进行了静力学特性分析和不同工作状态下的模态分析,对动力头机构进行仿真分析,为整体结构的优化提供了理论依据；(4)完成了小型旋挖钻机监测系统的设计并开展了模拟实验研究,进行元器件选型和控制程序开发,搭建了实验平台模拟小型旋挖钻机的工作流程并测试监测系统的性能,验证了设计的合理性和可靠性,确保所设计的监测系统满足使用要求。