掘进机截割头和采煤机螺旋滚筒作为采掘机械直接破碎煤岩的工作结构，其截割机理及载荷特性直接影响着采掘机械的整机性能。根据掘进机截割头设计理论和载荷计算方法，基于Matlab与Excel联合编程开发了纵轴式掘进机截割头设计软件，为设计出受力均匀且能耗低的掘进机截割头提供了一定的参考；以截割头额定截割功率为准则，结合虚拟样机技术，得到了不同工况下掘进机的合理运动参数，为掘进机适用条件的研究提供了新的方法；基于LS-DYNA数值模拟软件建立了采掘机械破碎煤岩过程的数值模拟模型，对采掘机械工作机构镐型截齿的截割机理进行了深入的探讨和分析；建立了掘进机截割头单齿破岩模型，模拟出了单齿截割过程中岩石的破碎过程，并对镐齿的应力分布进行了研究；对采煤机螺旋滚筒破碎煤岩体的过程进行了研究，获得了采煤机螺旋滚筒破碎煤岩体的动态响应，提取了螺旋滚筒受到的载荷，并对每条截线上截齿受力的频域曲线进行了分析研究，得出了截齿的优势频域，为采煤机的设计及可靠性分析提供了理论依据。