采煤机截割夹矸煤层时，螺旋滚筒易失效。为提高螺旋滚筒的可靠性，基于刚柔耦合技术、灵敏度设计理论和相关失效性理论进行优化设计；基于破煤机理，对螺旋滚筒的瞬时负载进行数值模拟，建立采煤机刚柔耦合虚拟样机联合仿真模型，通过刚柔耦合虚拟样机仿真获得螺旋滚筒的薄弱区域、应力和振动性能指标；结合可靠性灵敏度理论，分析了关键零件的应力可靠度、振幅可靠度及其动态与渐变灵敏度结果；基于相关失效性理论，得到了螺旋滚筒相关多失效模式可靠度及螺旋滚筒设计变量的可靠性灵敏度，建立改进遗传算法对螺旋滚筒进行可靠性优化设计。结果表明，滚筒综合可靠度由0.888 5提高到0.977 5。优化后的螺旋滚筒设计变量灵敏度绝对值均降低，综合可靠性得到提升。将刚柔耦合技术、可靠性灵敏度设计理论和相关失效性理论相结合，提出一种适用于含夹矸煤层的采煤机螺旋滚筒优化设计方法，为设计高效螺旋滚筒提供了一种有效途径。