研制高性能大功率横轴式掘进机是现今掘进行业的主流方向,作为横轴式掘进机的核心动力传递部件,横轴式截割减速器的设计质量直接决定着整机的实际截割能力及效率。本文以某公司研制的某型横轴式掘进机截割部减速器为研究对象,借助ADAMS动力学仿真、BP神经网络、遗传算法、多元线性回归分析、多目标优化设计、ANSYS有限元分析等理论和技术,开展针对其齿轮传动系统的动态特性分析及优化设计研究,在满足设计要求的前提下,实现该横轴式截割减速器轻量化设计及工作稳定性、可靠性之提升。本文具体研究内容如下:(1)基于相关手册及设计理论,在给定设计要求下,开展横轴式截割减速器齿轮传动系统初步设计及校核,并采用SoldWorks 三维设计软件进行横轴式截割减速器齿轮传动系统零部件三维造型及虚拟装配，形成横轴式截割减速器齿轮传动系统三维模型,为后续分析及优化提供基础模型。(2)基于ADAMS建立横轴式截割减速器齿轮传动系统虚拟样机模型,借此开展系统运动及动力学仿真,分析各级齿轮传动模数、齿宽系数等结构参数对系统动力学特性的影响,并基于多元线性回归分析开展各结构参数对系统动力学特性影响的灵敏度分析,获得各参数对系统动力学特性的影响程度,为后续选取优化设计变量等工作提供参考。(3)基于正交试验设计及动力学仿真构建不同齿轮结构参数组合下的系统动力学特性样本集,并采用遗传算法及BP神经网络技术对样本集进行训练,获得齿轮结构参数与系统动力学特性之间的映射关系,形成系统动力学特性的快速计算方法,实现系统动力学特性计算与优化设计过程的解耦,为后续开展系统结构优化设计提供技术基础。(4)以横轴式截割减速器齿轮传动系统之体积最小、动载系数最小为目标,以齿轮接触疲劳强度、弯曲疲劳强度等为约束条件,采用统一目标法建立系统的多目标优化设计模型,基于此模型开展横轴式截割减速器齿轮传动系统结构优化,并采用ADAMS和ANSYS联合仿真对优化结果进行动力学、静力学和模态分析,以验证优化结果的可靠性。本文研究表明,对于横轴式截割减速器齿轮传动系统而言,各级齿轮传动之结构参数变化除对本级齿轮传动的动态载荷影响较为显著之外,对第I级斜齿轮和第II级锥齿轮传动的动态载荷也会产生明显的影响,但由于行星齿轮传动特有的功率分流特性,使得行星齿轮传动对本级之外的齿轮结构参数之变化不敏感。相较于压力角及螺旋角而言,各级齿轮传动之模数及齿宽系数对系统动载特性的影响更为显著。本文开展的横轴式截割减速器齿轮传动系统优化设计,在保证各齿轮强度要求的前提下,使系统体积减小了 18.8%,动载系数降低了 11.5%,实现了该横轴式截割减速器轻量化、工作稳定性及可靠性提升的综合设计目标。本文研究工作构建了从初步方案设计→虚拟样机模型构建及仿真→相关关联关系及灵敏度分析→关键映射关系构建→系统优化设计→校核验证的横轴式截割减速器齿轮传动系统动力学特性分析及结构优化设计的完整技术路径,相关研究成果为以横轴式截割减速器为代表的复杂齿轮传动系统分析及设计提供了一定的理论及技术参考。