考虑到目前煤矿井下重采轻掘,综掘设备自身结构设计的局限性,掘进技术落后等问题导致巷道掘进效率低下,采掘比失调,同时煤矿井下巷道综掘设备体积庞大,井下环境复杂,设备拆解组装困难,难以在实验室条件下对其进行关键零部件力学特性分析及其截割效率提升实验,以导师团队申请的发明专利“一种自主激振式辅助截割掘进模拟试验装置”(申请号:CN201911264271.7)为实验平台开发,以提高截割效率为出发点,分析现有辅助截割方式,课题组提出一种新型辅助截割方法,对施加主动激振的辅助截割实验台的力学特性进行研究,具有重要的科学意义和现实价值。本文项目研究过程中得到了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(基金号:51874158)”的支持。首先分析综掘巷道的掘进需求,针对目前掘进机截割效率低,截齿损坏严重的问题,以提高破岩能力为前提,引入主动激振辅助截割理论,基于相似理论提出一种巷道高效掘进实验设备及方法,对本文研究的辅助截割实验台的总体方案进行设计,前期调研分析了实验工况,先设计并分析了实验台的组成结构,完成工作原理的验证,结合结构特点配套完成了主动激振原理分析,结合截割路径的规划设计了PLC控制程序,基于相似理论建立了主动激振实验台的相似准则,计算结构参数与运行参数,然后研究设计实验台工作原理及控制方式,对其中的截割头、回转台、动力传动装置、激振伺服电动缸进行结构设计,利用ANSYS Workbench对以上关键零部件在不同位姿下进行静力分析,判断其强度是否达标。其次基于动力学理论研究的基础对试验台整体及关键零部件进行模态分析和动力响应特性分析,采用模态叠加法对辅助截割实验台进行谐响应分析,分析辅助截割实验台的关键节点的位移频率响应及应力频率响应分布情况,判断巷道环境的动力扰动能否引起掘进设备的共振,同时截割臂对整机模态参数和工作稳定性的影响,最后通过对主动激振辅助截割试验台的模态实验及主动激振力学实验,通过力锤敲击模态试验,获得不同位置下机身的动力响应曲线,通过对比理论推导的动力响应参数,验证主动激振作用下截齿截割煤岩的有效性与高效率性。通过自主开发的实验台能够在实验室条件下对掘进机截割臂进行主动激振力学实验,从而为选取最佳的激振辅助截割参数提供理论参考,同时也从外加激振的角度为掘进机截割机构节能高效的工作开拓了新思路和新方法。充分利用掘进机的整体结构、工作性能和动力特性,提出引入主动激振辅助截割的方法,对整机的切削效率、稳定性特点和使用寿命的提升具有重要意义。该论文有图60幅,表17个,参考文献86篇。