主要研究了对钻机卡盘夹紧机构中卡圈、碟形弹簧及卡瓦座的结构参数的改进。在分析夹紧机构的构成及工作原理的基础上，给出了碟形弹簧工作时的压缩量、提供的弹力大小、卡圈倾斜角、卡圈位移和卡瓦位移等多个参数之间的数学关系，进而重新选取了卡圈的倾斜角，重新设计制作了新型的加厚碟形弹簧，并做了新、旧碟形弹簧的承载性能的对比实验，表明新的加厚碟形弹簧效果良好。

钻机是煤矿井下重要施工装备其卡盘是给钻杆传递力的一个独立部件其性能直接影响钻机整体可靠性。根据整机设计要求提出并设计了一种新型双向液压卡盘。针对样机试用过程中功率损耗等问题对卡盘结构进行了理论和有限元分析给出了改进意见并进行试验验证。结果表明结构方案满足设计要求。