掘进机是以机械方式破落煤岩的掘进设备，主要用于煤矿井下巷道掘进。煤岩不同的物理机械性质和恶劣复杂的工作环境导致掘进机工作装置受到来自外部或内部的激励，促使对掘进机截割能力的要求不断提高。当掘进机自身的截割功率较低，且在切割较硬的煤岩工作面时，掘进机零件可靠性和工作过程稳定性将直接受到强烈冲击载荷的影响，导致掘进过程中部分关键零件常常因过载而出现损坏的现象，因此需要对掘进机进行动态特性研究。为研究掘进机截割煤岩时的动态特性，以某型掘进机为工程对象，根据模型结构与实际工作参数进行运动学分析；建立关键零部件的模态中性文件，模拟出多种工况下截割头受到的瞬时载荷，加载到刚-柔耦合虚拟样机模型，进行动力学仿真。结果表明：掘进机传动系统运动学仿真结果和运动参数理论计算结果基本符合，验证了掘进机虚拟样机仿真模型的准确性；四种起始位置不同的横摆截割过程中，掘进机截割头由左到右截割煤岩巷道底部时回转台承受较大的动应力，超过其许用值，其余关键零件的可靠性较高；对各关键零部件进行模态分析，预测各零部件的变形趋势；确定回转台的恶劣工况载荷并完成相应的载荷提取，对回转台进行应力疲劳寿命分析，并进行结构优化，得到符合目标函数的优化设计结果。仿真研究降低了新产品的研发成本，为复杂赋存条件下工作的工程机械可靠性分析与结构设计提供了一种可行的研究方法。