悬臂式掘进机是煤岩巷道掘进的主要机械设备,其性能的优劣直接关系到掘进效率。掘进机设计基本理论和设计方法的落后一直制约着掘进机的快速发展,本文利用虚拟样机技术及有限元分析方法对纵轴式掘进机的设计研究方法进行了新的探索。针对悬臂式掘进机的研究现状,本文首先研究了掘进机截割头截齿空间安装位置参数,尤其是对截齿空间角度参数进行了详细的分析阐述,并以EBZ150A型纵轴式掘进机为原型建立了掘进机的三维模型,为掘进机的虚拟样机实现奠定了基础；同时基于MATLAB对掘进机各种截割状态下的截齿运动状态进行了分析,为掘进机截割参数的选择提供了依据。为了分析掘进机在摆动截割和钻进截割状态下截齿的受力状况,本文建立了掘进机钻进及摆动截割时的截齿及截割头受力的数学模型,并以之为基础在动力学分析软件ADAMS中建立了掘进机在这两种截割状态下的虚拟样机模型,对模型进行动力学仿真后得到了截割头的所受力和力矩的曲线图。针对掘进机工况下振动情况研究,本文在ADAMS的振动模块中建立了掘进机的振动模型,得到了掘进机的各阶模态及频率响应曲线,同时分析了建立的掘进机虚拟样机在摆动截割状态下的振动情况。本文最后利用有限元分析软件ANSYS对截齿与齿座的联接件进行了有限元分析,并在分析之前将截齿的受力情况与截齿在ANSYS中的施加载荷进行了转化关系式推导,得到了同一截线不同位置截齿受力应力图。通过本文研究,将对纵轴式掘进机在计算机辅助设计、虚拟样机实现及整机振动分析等方面提供有益的帮助,为纵轴式掘进机的优化设计提供重要依据。