截割头是悬臂式纵轴掘进机的的核心部件,其功能主要是用来破碎煤。截割头工作性能的优劣,直接影响着掘进机的工作效率、可靠性、煤炭的经济效益以及截割现场的粉尘浓度高低。鉴于此,依照截割头结构参数和实际生产工况建立掘进机截割头截割煤壁的仿真模型,来研究截割头结构参数和运动参数对其截割性能的影响,在优化截割头结构设计、改善截割头截割性能方面具有重要意义,同时为掘进机实际截割操作提供指导。本课题主要进行了四部分研究。第一部分中运用三维数字化产品设计软件UG建立了掘进机截割头和煤壁的三维模型,利用显式动力学分析软件LS-DYNA对于不同截齿切削角度、倾斜角度和截线距的截割头进行了截割煤壁的仿真,通过后处理软件LS-PREPOST可以看到截割头截割煤壁的动态仿真过程,并提取出不同结构参数下截割头的三向力曲线及等效应力曲线,通过对载荷的统计分析,得到各结构参数较合理的取值;第二部分中对截割头横截工况和钻进工况8组不同横切速度、钻进速度和转速组合的情况进行了截割仿真,计算出对应运动参数组合时的截割比能耗,分析了不同运动参数组合对截割头所受载荷、扭矩与截割比能耗的影响。第三部分是依据相似理论,搭建了煤壁截割试验台。设置了八组不同的运动参数进行截割试验来研究截割头在截割煤壁的过程中所受到的载荷、截割比能耗与横切速度和转速的关系。第四部分中利用遗传算法对横切速度和转速进行优化,通过MATLAB输出运动参数和目标函数取值之间的关系曲线,优化出横切速度和转速两个运动参数的合理匹配值。本文将理论、仿真与试验三者结合起来,分析研究了截割头结构参数和运动参数对截割头截割性能的影响,为合理的选择截割头结构参数以及探索运动参数之间的最佳匹配关系提供了参考价值。