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截割头是掘进机上重要的部件，在工作过程中，截割头直接作用于煤岩，其性能影响着整个掘进的效率。截齿按照一定的空间位置及角度分布在截割头头体上，通过与煤岩体的作用力来完成煤岩的破碎，从而实现掘进工作。在掘进作业过程中，截割头的结构参数、工况参数以及煤岩特性都对机器性能有重要的影响，合理的截割头结构设计、适应的煤岩条件和截割工况参数选择都能大大提高掘进效率。 基于参数化思想研究了截割头参数化设计与建模技术，根据设计需要确定了截割头的外形，在此基础上实现了截割头头体的参数化建模;对初步的截齿数量的确定进行了计算，根据煤炭行业标准建立了截齿和齿座的参数化实体模型;对截齿排布的定位和安装角度进行了研究，实现了截齿的参数化排布，进而完成了整个截割头实体模型的建立;针对截齿排布中存在的干涉问题，开发了截割头截齿调整的功能。 对掘进机截割头动力学进行了研究，在ANSYS软件中建立了截割头截割煤岩的有限元模型，并基于ANSYS/LS-DYNA仿真分析程序对其截割过程进行了动态仿真分析，获得了截割头截割过程中截齿和整个截割头的受力时间历程曲线。 借助动力学仿真分析对影响掘进机截割头性能的煤岩特性、截割头结构参数、截割工况参数等关键因素进行了研究。得到了截齿以及截割头载荷随煤岩普氏硬度的变化趋势;比较了等升角和不等升角螺旋线以及不同螺旋头数对截割载荷的影响;分析了截齿安装打击角和转角对截割头载荷的影响规律;最后，研究了不同截割头转速以及横摆速度下截割头受力情况，得到较为合理的截割头工况参数。 基于正交试验对截割头进行了优化设计，选取截割头转速、截割头横摆速度、截齿打击角和截齿转角作为优化变量，以截割头载荷均值和载荷差异系数作为优化目标，对不同变量组合的截割模型分别进行了动力学仿真分析，并获得了相应的评价指标结果。在此基础上，运用正交试验的分析方法，获得了最佳的截割头设计方案，并对该方案进行了有限元分析，结果表明该设计能够同时降低截割头载荷的均值和载荷差异系数，从而提高截割头的性能。