随着全球能源紧张,人类对煤炭需求的不断加剧,这使采掘机械在煤炭行业中起越来越重要的作用,而掘进机是使用最广泛的一种。但是目前掘进机截割效率的比较低,不仅受到煤岩的影响,依据目前的技术水平及实际生产经验,掘进机的截割效率还受到掘进机设计参数影响;据实际工作经验,截齿是生产中的损耗巨大构件。对上述问题,本题以截割头为研究对象,应用显式差分算法,结合动力学的原理对截割头进行了动力学分析;利用遗传优化算法,结合寿命损伤理论对截齿寿命开展了相关研究。本题为截割头优化设计与截齿运用给出了理论保障。经过悬臂式掘进机的产煤机构的研究,确立了产煤机构的数学模型,做了截煤机构的仿真,获得掘进机在差别的工况下进行截割头所能提供的进给力,并得到了产煤悬臂机构与水平摆角、纵向倾角之间的关系。针对截割头受载复杂,载荷类型难以预测的问题,本题通过对截割头截割机理的分析与截割头结构的研究,创建了截割头有限元模型,利用显式差分算法,在三种工作况况下分析了截割头载荷特性,得到了截割头多种截割角度下的受力特性曲线,并研究总结出截割头加速度变化趋势,同时获得了截割头在不同参数岩石作用下,截割头载荷变化规律。根据截割头参数对截割性能影响,采用遗传算法（GA）,针对截线间的距离进行了优化设计。获得了截齿间的优化截线间距,并采用显式差分算法,对在相同工况下优化前后的截齿进行有限元方法验证,对优化后的参数进行了验证,证明参数有效。针对掘进机截齿的易于疲劳损伤的问题,本题利用线性疲劳损伤理论、结合显式差分算法、通过静力学有限元理论,对截齿进行了疲劳分析。该分析首先指明来截齿受载特点,阐明了截齿预测的寿命,此外还分析了截齿所受载荷对截齿产生损伤的特点,这为以后截齿的使用提供了理论依据。本题从上述几个方面,具体研究了截割头受载特点、优化设计了截割头、分析了截齿寿命,这些理论分析对今后的截割头的研制工作可以提供一定技术指导,具有一定的参考价值。