摇臂是薄煤层采煤机的重要组件,在受到滚筒截割力冲击下会产生强烈的振动,导致组件的磨损或断裂,而滚筒在截煤过程中载荷是随机波动的,对摇臂的影响也是随机变化的。目前对摇臂的研究大多是静态分析及优化设计。其中隐含了很多的假设和简化,使得优化后模型的动态可靠性与实际应用存在较大的偏差,因此对薄煤层采煤机的动态特性分析以及动态优化设计具有重要的理论意义和实际应用价值。本文以MG80/120-BWD薄煤层采煤机摇臂为对象,研究其运行过程的动态特性。并在此基础上进行了优化,通过仿真以及实验对优化后的摇臂的可靠性加以验证,取得了以下主要成果:(1)运用Matlab编写数学算法,得到截齿截割煤岩时的载荷属性,对滚筒受力情况进行了模拟运算得到实际工况下的随机载荷,为摇臂的动态特性分析提供了数据支撑;(2)运用ADAMS动力学软件,建立截割部的刚柔耦合模型,对摇臂进行动力学分析。找到了摇臂壳体应力最大的位置,输出应力的时程曲线,根据曲线的波动情况分析出了摇臂应力的变化规律;(3)针对摇臂壳体有限元模型仿真效率的提高,运用Hypermesh建立了摇臂壳体的六面体网格,将各级传动系统运用等效的质量点代替,其余支撑部分运用刚度弹簧代替,仿真效率得到了很好的提升;(4)运用ANSYS软件对摇臂壳体进行了拓扑优化,减少了摇臂壳体的质量,通过在输出端底部加筋板来保证其强度,从而改善第二阶模态频率,提高了摇臂壳体的刚度。对优化后的摇臂进行谐响应分析,其动态应力峰值明显降低,摇臂壳体一阶固有频率也得到了提升;(5)对优化后摇臂壳体进行振动实验,运用Matlab对时域信号进行处理提取了摇臂壳体的运行模态和空载状态下的位移响应,通过与优化模型仿真模态频率与位移响应进行对比误差相差很小,验证了优化模型的可靠性。该论文有图86幅,表11个,参考文献62篇