液压支架是煤矿综采工作面最重要的设备之一,是综采支护设备中投资最多、使用数量最多的设备。随着技术的不断完善和市场竞争的逐步加剧,液压支架的设计要求也不断提高,在保证工作性能的前提下要尽可能减轻重量,提高经济效益。本文以某液压支架为研究对象,采用Pro/E软件建立了液压支架整机模型并对其进行了干涉检查,然后通过IGES中间文件将掩护梁的三维实体模型导入ANSYS软件,完成了其结构有限元分析。在有限元分析的基础上,建立了掩护梁的优化数学模型,利用ANSYS软件完成了其结构优化设计。首先通过Pro/E三维建模软件建立了液压支架各零部件模型,装配后充分利用整机干涉检查来校核建模的合理性。三维实体模型可以使设计人员直观的了解液压支架及其关键零部件的结构和装配关系,缩短了设计周期,提高了设计效率。然后通过IGES中间文件将掩护梁模型导入到ANSYS有限元分析软件中,对模型进行适当的网格划分,根据载荷分析结果施加约束和载荷,建立掩护梁的有限元分析模型,通过在ANSYS中的分析计算,得到了掩护梁的应力和应变云图,所得到的结果数据与实际情况相符合。最后在掩护梁有限元分析的基础上,建立了掩护梁结构优化设计数学模型,采用ANSYS作为优化设计器,利用其参数化设计语言APDL,运用零阶优化方法,有效地完成了掩护梁的结构优化设计。在满足迭代精度的基础上,得到令人满意的优化结果,优化后设计方案与原有设计方案相比重量减轻了6.53%,优化效果明显。本课题为液压支架关键零部件的设计提供了一套精确、可靠和快速的现代设计方法。