近年来，随着我国煤炭工业的快速发展，纵轴式掘进机已广泛用于巷道掘进，但由于其作业环境恶劣、工作空间不断变化、煤岩赋存条件和载荷的复杂多变等因素影响，致使掘进机的截割载荷具有波动性、冲击性、随机性，导致掘进机的随机截割载荷变化较大，振动强烈，这不仅加剧了截齿磨损而且容易导致截齿断裂，降低工作效率;剧烈的振动还将损害机器零部件、液压及电气元件，降低机器各部件的使用寿命。这引起了国内外研究人员的高度重视。　　由于掘进机随机截割载荷的复杂性及传统方法计算随机振动需求解复杂的频率响函数，计算量大、耗时多、精度低，加之随机外载荷的作用导致掘进机系统的刚度和阻尼具有时变性，所以对于掘进机随机截割载荷确定方法的研究甚少、对掘进机系统的参数识别及随机振动的研究还处于空白。为此，本文将通过理论计算、多刚体动力学建模仿真及实验对掘进机随机截割载荷和整机的随机振动开展研究，主要内容包括:　　(1)分析掘进机随机截割载荷的形式，根据随机过程理论，推导出掘进机随机截割载荷的自功率谱表达式，进而对其进行自功率谱估计;并根据掘进机随机截割载荷自功率谱的表达式，结合虚拟激励法确定截割头的虚拟激励。　　(2)根据系统的振动响应，采用精细积分算法反向推导识别掘进机随机截割载荷的表达式，将问题归结为最小二乘原理识别掘进机随机截割载荷的时间历程，对于系统中的噪声干扰，采用正则化技术减小噪声污染对载荷识别的不适定性，以提高载荷的识别精度。　　(3)采用拉格朗日方法并结合截割头的虚拟激励，建立随机激励作用下纵轴式掘进机轴向钻进、垂直截割和水平截割过程的运动微分方程;利用Matlab/simulink对掘进机的运动微分方程仿真，得到随机激励作用下掘进机的振动特性。针对掘进机轴向钻进工作方式，利用拉氏变换法求得系统的固有频率和振型;通过响应谱分析，搞清该型掘进机振动较大的频率范围;采用小波包函数多尺度逼近的方法，将系统的时变刚度和时变阻尼用小波尺度函数的线性组合来近似，将时变参数的识别问题转化为由已知的正交尺度函数和系统的输入、输出来估计线性组合中的时不变系数问题，对纵轴式掘进机系统的刚度和阻尼进行有效的识别，并根据识别的参数值，利用鱼群算法以截割头随机振动的位移响应均方值为目标函数，进行参数优化。　　(4)借助ADAMS多刚体动力学分析软件，建立纵轴式掘进机的多刚体动力学模型，并对其受迫振动分析，获得系统的二位和三维频响图。通过模型仿真掘进机轴向钻进、垂直截割和水平截割的振动特性，所得结论与理论计算值较接近，证明理论计算的可靠性。　　(5)利用实物样机针对某企业现有的掘进机截割头截割时振动幅度大且性能较差的问题，对现有的截割头进行改进设计，并对改进前、后的掘进机进行截割对比实验分析，结果表明:改进后的掘进机截齿磨损率明显减小，截割效率提高、掘进机的振动明显减小;截割头振动特征与理论值基本符合，证明掘进机随机振动研究方法可行，计算结果可靠。