镐形截齿作为采煤机与掘进机的关键截割元件，其性能直接影响采掘机械的截割性能以及整机工作的稳定性和可靠性，对产煤成本、煤炭质量和煤炭生产效率具有较大的影响。由于镐形截齿的工作条件恶劣，传统截齿设计理念无法解决动载荷条件下截齿的疲劳问题，使得截齿在实际使用过程中存在严重的性能过剩和材料过剩问题，导致截齿在未达到设计寿命时发生损坏，造成截割机构在个别截齿损坏的情况下截割能耗升高，进而造成大量截齿损坏，严重缩短截齿的使用寿命，从而造成截齿的消耗量巨大。因此，本文基于镐形截齿的设计疲劳寿命，对截齿的结构进行了优化设计，主要内容如下：　　建立了复杂煤层条件下镐形截齿和截割头的随机载荷数学模型，完成了对随机载荷的模拟分析，得到了镐形截齿和截割头的载荷时间历程，确定了截齿的危险工况以及疲劳寿命预测所需的疲劳载荷谱。　　根据镐形截齿的尺寸参数，建立了截齿的有限元模型，完成了危险工况下截齿的静力学分析，确定了其易发生疲劳破坏的部位，通过导入截齿的疲劳载荷谱，基于线性疲劳累积损伤理论和名义应力法，实现了对随机动载荷条件下镐形截齿的疲劳寿命预测。　　通过对截齿静力学分析和疲劳寿命预测结果的研究，提出了基于截齿设计疲劳寿命的拓扑优化方法，以截齿轻量化为优化目标，以截齿的设计疲劳寿命为约束条件，得到了截齿的拓扑优化结构并进行一定的结构改进，验证了改进后截齿的静力学强度和疲劳寿命，实现了截齿的轻量化以及性能优化。　　最后，以改进后镐形截齿的尺寸参数为优化参数，以截齿的总体体积、最大变形量和最大等效应力为目标参数，对截齿进行了参数优化分析，确定了截齿的最优尺寸，验证了优化后截齿的静力学强度和疲劳寿命。与传统镐形截齿相比，优化后的截齿在保证设计疲劳寿命的基础上，性能达到最优，并且实现了截齿的轻量化。　　基于疲劳寿命的截齿结构优化技术研究为掘进机镐形截齿的设计提供了理论依据，同时为采掘机械其他关键零部件的优化设计提供了技术参考。