在煤炭工业中,掘进和回采是煤矿生产的重要环节,巷道的快速掘进是煤矿保证矿井稳产高产的关键技术措施,采掘技术及其装备水平直接关系到煤矿生产的能力和安全。悬臂式掘进机是煤矿井下巷道施工的主要掘进设备,作为其重要组成部件的叉形架,承载整个截割部并与回转台、升降油缸相连接,受力复杂多变。由于掘进机工作环境恶劣,工作任务艰巨且维修不便,在掘进机作业时,若叉形架失效,则掘进机整机将无法正常工作,这必将严重影响工作效率,对企业造成很大的经济损失。因此,有必要结合现代仿真手段对叉形架进行分析,并针对原有设计的薄弱区进行结构改进,提高掘进机整机的工作稳定性及可靠性。本文主要以多体机械系统动力学和弹性动力学为基础理论,针对掘进机三种典型工况,对叉形架动力学特性进行研究。首先,应用三维造型软件UG建立了掘进机关键零部件实体模型,然后进行了整机虚拟装配和模型简化。将实体模型导入ADAMS/View环境下,建立了整机刚体动力学模型,通过对该虚拟样机模型进行运动学及多刚体动力学试分析,验证了采用多刚体动力学对叉形架进行分析的方法不妥。通过导入有限元分析软件ANSYS中生成的叉形架模态中性文件,在ADAMS/View环境下建立了掘进机整机刚柔耦合虚拟样机模型。根据掘进机的实际工作环境,模拟了三种典型工况(左右横摆截割、上下摆动截割、钻进),通过对整机进行刚柔耦合动力学分析,得到了叉形架各铰结点载荷、叉形架柔性体应力变形动画及关键点应力时间历程曲线。分析表明,叉形架与升降油缸连接孔附近区域强度相对薄弱。在本文的最后对叉形架结构薄弱区的结构改进进行了尝试,并对改进后的叉形架进行了再分析。掘进机刚柔耦合动力学分析的研究方法使得整机在设计阶段就可通过建立虚拟样机模型、模拟实际工况进行仿真研究,得到叉形架动态特性时间历程,对叉形架等部件的产品质量和疲劳寿命较早做出预测。同时,该方法也可为工程机械、建筑机械等领域的动态特性研究提供借鉴。