刨煤机作为开采薄与极薄煤层的大型采煤设备,其动态特性直接影响着整机的可靠性和稳定性,也是直接影响煤炭的开采效率的主要因素。为此,本文采用理论分析、数值模拟与实验验证相结合的方法,对刨煤机系统动力学特性进行了研究。首先,生成了刨削深度修正系数及刨削速度修正系数的拟合公式。针对传统刨刀截割载荷模型精度低的问题,提出了采用刨削深度修正系数与刨削速度修正系数对传统的刨刀三向载荷公式进行修正的方法。利用刨煤机力学性能检测实验平台,对5种刨削深度、5种刨削速度条件下刨刀三向载荷进行了实验,获得了刨刀三向载荷实验数据。根据实验数据,采用数据拟合方法生成了刨削深度修正系数及刨削速度修正系数的拟合公式,再通过实验验证了拟合公式的正确性。在本实验条件下,实现对传统的刨刀三向载荷公式修正,采用修正后的刨刀三向载荷公式,为本文刨煤机系统动力学特性研究和刨头与滑架体接触碰撞动力学特性研究提供了基础。其次,对刨煤机系统动力学特性进行了研究。基于连续系统振动理论,建立了刨煤机系统动态连续模型;采用有限元法,建立刨煤机系统非线性时变动力学模型。采用数值分析法,分别对稳定截割工况下的刨煤机系统动态连续模型和时变动力学模型进行了求解;通过实验获得了刨头前后端刨链张力数据,实验数据与求解结果的对比分析表明,时变动力学模型具有更高的求解精度。为此,基于时变动力学模型,对刨煤机系统在4种启动方案、不同位置启动以及制动工况下的动态特性进行了研究。研究结果表明,在四种启动方式中,可控反“S”曲线启动时的刨头前后端刨链张力冲击最小;刨头与机头距离影响启动时刨头前后端刨链张力,距离越近影响越大。基于时变动力学模型,采用几何法,推导出了刨头在斜切进刀过程中相对滑架体的位置公式,研究了刨削深度、斜切进刀速度、中部槽角度及斜切进刀位置对刨煤机刨头前后端刨链张力的影响。研究结果表明,刨削深度和斜切进刀速度越大,刨头前后端刨链张力冲击越大;中部槽偏移角度对刨头前后端刨链张力值影响较小;刨头与机头距离影响斜切过程中刨头前后端刨链张力波动,距离越小,波动越大。而后,对刨头与滑架体间隙接触碰撞动力学特性进行了研究。基于刨头与滑架体之间的间隙数学模型,采用点到直线距离的检验算法作为刨头与滑架体接触碰撞判别条件,利用接触碰撞理论分别建立考虑底板不平、刨刀三向载荷影响下的刨头与滑架体在横、纵截面内的接触碰撞动力学模型。采用数值分析法研究刨削深度、刨削速度及间隙尺寸对刨头与滑架体接触碰撞动态特性的影响。研究结果表明,刨头与滑架体在横、纵截面内的接触碰撞力均值随着刨削深度、刨削速度的增大而减小,随着在横、纵截面内的间隙尺寸的增大而增大。最后,利用刨煤机力学性能检测实验平台对刨头与滑架体的接触碰撞动态特性进行了实验验证。实验结果表明,刨头的振动加速度随着刨削深度、刨削速度的增大而减小,与理论研究基本符合。