采煤机是目前煤矿综合机械化采煤的主要设备之一,采煤机的可靠性已成为影响我国煤炭开采的重要因素,设计的可靠性高低直接影响采煤机在井下复杂工作环境中的使用寿命,甚至影响整个采煤进程。作为采煤机重要组成部分之一的摇臂主要作用是将截割电机的力传递到滚筒,带动滚筒落煤。在采煤机工作过程中,截割部将消耗采煤机总功率的80%～90%,摇臂作为截割部传递能量的主要载体,在截割部工作中起着至关重要的作用,因此研究摇臂关键件的可靠性很有必要。传统采煤机设计大多采用二维平面设计,设计工作具有很大的盲目性和局限性,设计方案也没有一个十分准确的评价标准来衡量其优劣,设计工作完全取决于经验的积累和设计人员的知识水平。因此传统设计造成大量的人力、物力、财力浪费,增加了产品的设计和制造成本。采用CAD、CAE现代模拟分析技术对采煤机整机以及关键零、部件进行优化设计,提高国产采煤机性能及可靠性对于我国采煤机生产企业来说尤为重要。本文首先采用Solidworks软件对采煤机摇臂壳体、二轴进行三维模型建立;然后采用有限元分析软件ANSYS对摇臂壳体和二轴进行静力学分析,判断所设计的摇臂壳体、二轴的强度是否满足要求,为后续的设计工作提供相关依据;为了验证有限元分析结果的准确性,对采煤机摇臂二轴以及二轴轴齿轮强度进行校核计算;最后用ANSYS软件对摇臂壳体和二轴进行动力学模态分析,避免壳体在采煤机工作过程中由于出现共振或者亚共振现象而导致壳体而出现严重损坏。在壳体的静力学分析中,准确模拟实际工况将影响分析结果的正确性以及精确性,本文分别列出以下四种工况条件:煤层倾角为30°、摇臂摆角为0°;煤层倾角为30°、摇臂摆角为42°;煤层倾角为30°、摇臂摆角为42°(采煤机斜切进刀);煤层倾角为0、摇臂摆角为18°。对以上四种受力较大的工况下采煤机摇臂壳体强度进行了静力学有限元分析,通过对分析结果的再次对比分析,得出采煤机在工作过程中对摇臂壳体强度影响最大的工况。本文采用强度校核和CAD、CAE现代模拟分析技术相结合的方法对采煤机摇臂壳体、二轴可靠性做了探索性的研究,希望通过进一步的分析完善,对以后采煤机关键件的有限元分析及设计起到一定的参考作用。