掘进机在截割硬岩巷道过程中，截割部所受外力大且波动剧烈，出现掘进机整机振动强烈、截割效率低、截齿磨损严重、截齿座开焊甚至脱落、截割减速器中齿轮过早失效等情况，严重制约着煤炭的安全高效开采。因此，论文结合硬岩掘进现场出现的实际问题，针对适于截割硬岩的硬岩掘进机截割机理和结构优化技术进行研究，对提高硬岩工作面掘进效率，保障煤矿稳产高产具有重要意义。　　论文首先分析了掘进工作面煤岩层赋存特征和地质构造情况，以此作为硬岩掘进机总体方案设计依据，接着从总体布置、传动系统以及整机技术特征三方面对硬岩掘进机总体方案进行了设计，并从截齿破岩机理和破岩过程两方面对硬岩掘进机截割机理进行了研究；其次，基于总体设计方案，对硬岩掘进机的截齿、截割头以及截割减速器内部行星轮系进行了参数设计，接着结合设计参数利用 Pro/E建模软件分别建立了截齿、截割头以及截割减速器中各齿轮的实体模型，并对上述实体模型进行了 ANSYS静力学分析；再次，从钻进和摆动两种工况对截割头运动学特性进行了研究，接着分别对截齿和截割头进行了钻进和摆动两种工况下力学特性研究，并运用MATLAB仿真软件，从钻进和摆动两种工况分别对截割头运动学特性和力学特性进行了仿真研究；最后，基于有限元分析结果，从截齿耐磨性、截齿座结构、截齿座与截割头体和内花键套焊接工艺、齿轮热处理工艺等方面对硬岩掘进机截割部进行了优化，同时为验证优化效果，对硬岩掘进机进行了井下工业性试验。　　论文通过硬岩掘进机截割头运动学特性研究，得到影响掘进机截割硬岩的转速、速度、角速度等因素，通过合理控制掘进机这些运动参数，提高了硬岩工作面掘进效率；通过硬岩掘进机截割部优化技术研究，从结构可靠性和工艺可靠性两方面保障了硬岩掘进机稳定可靠地破碎硬岩工作面。论文的研究对解决硬岩掘进现场截割效率低、截齿磨损严重等问题，保障硬岩掘进工作面安全高效掘进具有重要的现场指导价值和应用价值。