随着我国煤炭行业的快速发展,煤炭需求量日益增多,相应的煤炭开采量也日益增多,地下开采环境也日益恶劣,对掘进机的工作效率,安全性,可靠性也提出了越来越高的要求,而掘进机具备良好的动态特性是保证掘进机具有以上性能的关键因素。掘进机的振动是引起掘进机故障的主要原因,由振动引起的掘进机的机械故障主要有:回转台支撑部的振动疲劳受损;油缸由于瞬时动压力过大而造成的泄漏;油缸连接销孔由于振动造成孔径变大,影响连接的稳定性;灯罩由于振动剧烈,经常造成螺丝脱落,灯罩受损;截割减速箱内齿轮受振动的影响,以及齿轮转速的瞬变,造成的齿轮点蚀受损。本文研究的对象是EBZ300纵轴悬臂式掘进机,主要研究截割臂以及回转台等在掘进机工作过程中起主要承载作用的部件,这些部件的动力学特性决定了掘进机工作过程中的可靠性以及稳定性。本课题中截齿截割对象设为硬度较高的岩石,因此在掘进机截割过程中容易产生较大的冲击载荷,沿着振动传递路径,进而引起掘进机截割部、本体部强烈振动,造成以上部件疲劳损坏和故障,进而影响到掘进机的工作效率、安全性和可靠性。因此本文主要研究掘进机典型工况条件下,包括横截和钻进工况下的掘进机关键构件的振动特性以及受力特性。首先根据企业提供二维图纸在UG中建立掘进机整机的三维模型,并对其进行适当的简化,然后在Workbench中进行掘进机整机约束模态分析,得到掘进机整机的主要模态频率以及振型,为后续分析掘进机各关键部件的振动提供参考依据。其次,将在UG中建立的掘进机截割头以及岩壁的本构模型导入ANSYS中,建立截割头和岩壁的有限元模型,然后在LS_DYNA中分别进行横截和钻进工况下掘进机截割头截割岩石仿真,获得截割头所受到的外部冲击载荷,为后续的掘进机刚柔耦合动力学仿真提供载荷数据。最后在ANSYS中分别建立截割部,以及回转台的模态中性文件,导入ADAMS中进行分别进行以截割部为柔性体的掘进机整机刚柔耦合动力学分析以及以回转台为柔性体的掘进机整机刚柔耦合动力学分析,获得掘进机各关键部件的振动特性以及受力特性。仿真结果表明:在横截和钻进工况下,掘进机截割部在12Hz、19Hz、52Hz左右发生振动,截割减速箱以及电机箱体所受应力较大,悬臂段所受应力较小,截割部最大应力集中在截割减速箱与升降油缸连接的销轴位置,且其最大应力远小于其许用应力,证明截割部各部件结构设计均满足强度要求。两种工况下,回转台的振动频率集中在12Hz、19Hz、39Hz处,且在两种工况下,回转台最大应力均主要集中在回转台与升降油缸连接的销轴位置处,回转台最大应力也小于其许用应力,证明其结构设计合理。本文研究结果为掘进机关键结构减振设计研究及其结构优化改进提供了理论依据。