掘进机作为煤矿综掘工作面的主要机械设备之一,其高效的生产能力一直是科研人员与技术工作人员的研究重点与追求目标。由于掘进机受恶劣的工作环境、截割臂工作角连续变化以及底板凹凸不平等诸多因素的影响,导致掘进机整机振动明显,机体系统振动会反作用影响截割载荷。因此,本课题依托于国家自然科学基金项目“迈步行走主动激振式掘支一体机截割载荷特性及其优化控制研究（项目编号:51874158）”,以当前煤矿井下巷道掘进的难点和截割破岩技术的实际环境为出发点,对掘进机的系统振动特性及其对截割载荷的影响进行深入研究,提出了一种主动激振辅助截齿切削破岩的新方向,主要进行以下研究工作:（1）基于掘进机截割头的主要设计参数,构建含有截割头振动特征的截齿水平摆动与竖直摆动空间轨迹运动模型,进而建立含有振动特征的截割头截割载荷计算框图,对具体实例进行求解,为后续研究整机动力学模型提供依据;基于多体动力学理论与拉格朗日方程构建整机多自由度系统运动微分方程;采用四阶—五级Runge-Kutta变步长法对方程进行求解,得到整机在水平截割与竖直截割过程中的动力响应;对整机进行模态分析,为后续对掘进机截割臂的振动特性进一步的理论分析提供参考;（2）提出了一种新型辅助截割方式:主动激振辅助截割法;基于变截面连续梁与欧拉-伯努利理论,分别构建变截面截割部在单一载荷（截割载荷）和双重载荷（截割载荷与主动激振）作用下的振动微分方程;采用分离变量法,求得振动微分方程的解析解,并对变截面截割部受迫振动的稳态响应进行数值求解,得出截割臂在不同外激励作用下的各部分动力响应特性;构建含有主动激振特征的掘进机整机系统动力学模型,采用数值分析法,得到关键部位在水平截割过程的动力响应;（3）基于主动激振辅助截割头冲击煤岩理论,建立煤岩介质受到振动激励作用的力学模型;基于双重载荷（截割载荷与主动激振）作用下的截割头的振动特性,根据能量守恒定律,建立不同截深下、含有振动特征的截齿破岩数学模型,得出截齿冲击力与激振频率、激振振幅的函数关系表达式,选出最优的激振频率与激振振幅;构建激振特征作用下截割头载荷模拟框图,对比有无激振时截割载荷,激振作用后的截割载荷明显小于无激振时截割载荷,说明主动激振作用有益于截齿截割作用;（4）基于物理学相似理论,确定掘进机截割部与实验样机模型的相似准则以及实验样机的主要参数,以此建立主动激振辅助截割实验台;对比有无主动激振特征下,截齿截割煤样的接触力、截割电流与截割比能耗的变化规律,结果显示具有激振特征的截齿接触力较小,截割电流小,截割比能耗小,与理论结果相互验证,证实主动激振辅助截齿截割煤岩的合理性;分析不同激振频率对截齿接触力、截割比能耗、煤岩块煤率的影响,得出最优激振频率,为后续的主动激振辅助截割的研究提供一定的理论与依据。该论文有图82幅,表18个,参考文献152篇。