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刨煤机是开采薄煤层的采煤机械,随着薄煤层开采向自动化、少人或无人工作面开采方向发展,刨煤机需求越来越紧迫。刨煤机在设计初期就应该全面考虑主要零部件的力学性能、强度和寿命问题,但目前采用的设计方法大多数为传统设计方法,开发周期长、成本高,无法预知刨煤机关键零部件刨削煤岩时的受力情况。论文主要思路为针对滑行刨煤机实际使用情况,考虑目前刨煤机设计状况,在对刨煤机刨刀刨削煤岩实验研究基础上,结合刨煤机刨削煤岩的理论研究,通过构建煤岩损伤本构模型,对刨刀刨削煤岩进行模拟仿真分析,获得刨煤机刨刀刨削煤岩的载荷数据,并对刨煤机刨刀进行优化设计。围绕该思路开展的主要研究内容为：(1)通过自行研制的刨煤机实验台和设计的新型刨刀测力系统,对刨煤机刨削煤岩进行实际测试。得到在不同刨刀结构参数、不同工况参数、不同煤岩硬度下刨刀受力测试结果,分析各种因素对刨煤机刨削煤岩力学性能的影响。(2)通过研究刨煤机刨削煤岩的破碎机理,分析影响刨削煤岩过程的主要因素,研究了刨刀主要几何参数和刨煤机工况参数等因素对破碎煤岩的影响。通过分析刨刀刨削力计算方法,对实验数据进行计算,分析刨削力的峰值载荷和载荷谱；(3)针对实验测试所用假煤岩的基本特性,修正了现有的本构模型,研究了本构单元在变形过程中经历的线弹性变形、蠕变、塑性屈服、硬化以及最后脆性崩裂的几个阶段,建立了适用于论文刨削实验所用的煤岩损伤本构模型；(4)应用有限元软件ANSYS/LS-DYNA建立了刨削过程的动力学模型,模拟研究了刨煤机刨削煤岩时刨刀的力学特性和相互接触的动应力。得到了不同刨刀结构参数和刨煤机结构参数及工况参数时的刨刀所受三向力载荷变化曲线；解决了刨刀载荷识别问题,为刨刀优化设计提供了计算数据；(5)根据刨煤机刨刀设计要求,结合传统优化设计方法,通过建立刨刀合金刀头力学模型,以刨削能耗和焊缝处应力最小为目标进行优化设计；通过运用刨煤机刨刀刨削煤岩仿真数据,提出了一种基于CAE技术的刨刀优化设计方法。