采煤机截割部行星架是截割部传动系统的关键零件,由于煤层变化具有随机性与突变性,使得滚筒负载波动剧烈,进而使行星架长期受到复杂、多变载荷作用,容易发生行星架断裂,严重影响了采煤机的开机率、安全性与可靠性。本文以MG1000/2500-WD型大采高采煤机截割部行星架为研究对象,建立了截割部机电耦合动力学模型,分析了机电耦合对截割部两级行星架动力学响应的影响,预测了截割部两级行星架的疲劳寿命,对行星架的结构参数进行了优化设计。首先,应用三维CAD软件建立了采煤机滚筒与煤壁的几何模型,导入LS＿DYNA中进行网格划分与参数设置,之后调用求解器进行求解,得到了采煤机工作时的滚筒负载,为后续工作奠定了基础。基于多体动力学理论,在ADAMS中建立了采煤机截割部传动系统动力学仿真模型,在滚筒质心处添加煤岩截割仿真获得的滚筒工作负载,在Simulink中建立了截割部三相异步电机模型,通过ADAMS与Simulink间的数据接口建立了截割部机电耦合动力学仿真模型。通过对比机电耦合与恒定转速输入下的仿真结果,研究机电耦合对截割部动力学响应的影响。其次,基于柔性多体系统建模理论,利用Mechanical APDL与ADAMS中建立了两级行星架柔性化的截割部刚柔耦合动力学模型。分别进行了考虑和不考虑机电耦合的截割部刚柔耦合动力学仿真,对比分析两种条件下的截割部两级行星架的应力分布与变化规律,同时提取平稳运行阶段的两级行星架最大应力时程曲线,作为疲劳分析的载荷谱。然后,利用ANSYS Workbench对两级行星架进行静力学分析,将得到的有限元结果与上文中得到的疲劳载荷谱导入n Code Design Life中,基于疲劳累积损伤理论对两级行星架进行疲劳寿命分析,得到两级行星架的疲劳寿命分布云图。最后,建立了两级行星架的参数化模型,在行星架静力学分析与疲劳寿命分析的基础上,通过中心复合设计法选择样本点,建立了行星架响应面模型。以行星架质量最小和最大应力最小为优化目标进行多目标寻优,得到最优解并验证了响应面模型的准确性,为行星架的优化设计提供了方向。