滚筒式露天采煤机是一种集开采、破碎、装运等功能于一体的大型露天开采装备,与传统露天采煤设备相比具有一定优势,因而得到了露天采矿界的关注,发展也比较迅速。但随着其整机功率不断增大,使其在不具备电力条件或电力条件不足的煤矿中的使用受到限制,与此同时,滚筒中心按照圆弧截割,“堆煤”现象比较严重,滚筒前置式露天采煤机存在“残煤”问题。本文对滚筒式露天采煤机存在的上述问题进行了研究,并提出相应的解决办法。本文介绍了滚筒式露天采煤机的结构组成及特点,对滚筒式露天采煤机的国内外研究现状进行了阐述。针对滚筒式露天采煤机所存在的问题,以全液压柴油型露天采煤机为研究对象,简单介绍了该款采煤机的组成、特点、工作原理以及性能参数,并对该款采煤机的工作机构重新模块化设计,建立了工作机构铰点优化的数学模型,并采用有约束的非线性优化对其铰点优化设计进行求解。根据铰点优化的结果,采用模块化设计的思想,对大臂、小臂、截割部等各模块进行了具体的结构设计。在各部分结构设计时,考虑了各部件的焊接工艺、铰点销轴的润滑方式、各部件之间的连接形式以及电机传动方案与马达传动方案通用性等问题。根据露采机的实际工作情况,分别选择滚筒中心点处于最高点、中位、最低点以及滚筒中心处于最低时顶起车身等四个位姿的典型工况对大臂和小臂滚筒进行了有限元分析,最后对该工作机构进行了运动学分析,并对工作机构进行轨迹规划。上述分析结果表明,本文设计的工作机构能够满足滚筒中心截割轨迹为直线的要求,可以在一定程度上解决“堆煤”现象,截割部采用两端滚筒前倾斜式能有效地解决“残煤”问题,采用模块化设计得到的工作机构能够实现电机传动方案和马达传动方案的通用,对工作机构轨迹规划得到了大臂油缸和小臂油缸的控制规律,为后续的控制提供参考。