针对掘进机截齿难以胜任硬质煤岩破碎的难题,研制一种具有轴向振动与径向切削复合破碎煤岩的碟盘破碎煤岩机构,通过对其进行结构设计与参数计算,从动力学理论模型、软件模拟以及试验研究等三个方面对碟盘振动切削破碎煤岩机构开展不同工况下的动力学特性研究。根据振动与切削复合破碎煤岩机理,采用双作用单杆活塞式液压缸和双轴惯性激振箱作为径向进给和轴向振动的驱动装置,并确定液压泵、液压缸、弹簧、偏心块等主要零部件的结构与参数,给出径向进给速度、最大径向进给推力、激振频率、振幅、最大激振力等参数的调节方式,计算不同工况下机构的工作参数。根据碟盘刀具与煤岩相互作用状态建立未撞击、挤压、破碎三种状态下的动力学模型;构建碟盘破碎煤岩机构空载动力学模型,分析其幅频和相频特性,传动轴刚度远大于碟盘刀具质量与激振频率平方之积时,机构二阶固有频率远高于正常工作频率,此时碟盘刀具与激振箱等振幅、同相位运动,机构正常工作动力学特性不受传动轴刚度影响,可简化为单质体振动系统;单质体振动系统工作时激振频率在固有频率的3～7倍范围内,此时提高激振频率对振幅影响很小,但使最大激振力明显增大;增大弹簧刚度使机构固有频率提高进而使相同工作频率下的振幅变大;增大偏心块质量使振幅和最大激振力明显提高。利用ADAMS动力学分析软件数值模拟不同传动轴刚度、激振频率、弹簧刚度、偏心块质量下机构的动力学特性,所得结论与理论分析一致;利用ABAQUS有限元软件获得不同激振频率和振幅下碟盘刀具破碎煤岩的载荷特性,激振频率越高、振幅越大则径向载荷越小,轴向载荷则随频率的提高而减小、随振幅的增大而增大;将通过ABAQUS得到的载荷数据导入ADAMS仿真模型中进行机构破碎煤岩动力学仿真,机构位移响应呈周期性变化但偏离原来的平衡位置,且频率越低、破碎煤岩时所受载荷越大则偏移幅度越大。通过自行研制的碟盘振动切削破碎煤岩试验台进行空载振动试验,获得机构的固有频率和稳态振幅,与理论计算和数值模拟有较好的吻合度;进行不同激振频率的破碎煤岩试验,试验载荷谱和位移响应曲线与数值模拟呈相同变化规律。通过理论、数值模拟和试验对碟盘振动切削破碎煤岩机构进行研究,提高激振频率和增大偏心块质量可减小机构所受径向载荷、提高破碎煤岩效率,该研究为研制新型破碎煤岩机构奠定了基础。本论文有图45幅,表19个,参考文献83篇