近年来多绳摩擦式提升机在矿井生产中得到广泛应用。但是摩擦式提升机的维护工作特别是换绳工作,因为工艺复杂,危险性高,成为影响矿井生产的一大难题。本课题分析了国内外矿井换绳的现状、换绳工艺和换绳装置,提出利用一种新型快速换绳装置进行换绳;并对该装置的结构和原理进行了详细地介绍和分析,设计了装置的控制系统;利用虚拟样机技术对该套装置的关键元件进行了仿真研究,对虚拟样机在具体设备中的应用进行了探讨,对换绳装置的换绳效果和可靠性进行验证,为产品的进一步优化提供参考和依据。换绳工艺复杂,普通换绳使用人员较多且容易发生安全事故。本换绳装置利用锁绳装置防止跑绳现象,两个夹紧装置结合实现连续换绳,加大了对换绳过程的控制和安全保障。基于液压系统具有体积小、重量轻、操作灵活简单等优点,这套装置使用液压作为驱动力。电控系统采用PLC控制实现全自动,并使用传感器监测钢丝绳速度和系统压力,并将监测信息反馈给PLC实现闭环控制。为了更好地研究本套装置,在三维建模软件Pro/E建立整套换绳系统的三维模型,并且在Pro/E的动画模块中制作换绳工作流程的动画,对其工作中的动作过程进行检查。通过研究Pro/E与机械动力学仿真软件ADAMS的数据接口问题,成功地将Pro/E中锁绳装置和夹紧装置导入ADAMS中,通过添加约束副和载荷,建立模型的虚拟样机。根据实际工况设置相应的参数,通过仿真对样机进行动力学研究,对得到的仿真结果进行分析,确定相关参数对样机性能的影响,同时验证装置的可靠性。另外,课题最后还利用有限元方法研究了夹紧装置中的连杆部件。根据仿真测量结果在Natran中对连杆进行应力分析,根据应力分布云图,提出连杆的薄弱环节,提出优化建议。经过试验验证,本套换绳系统在矿井换绳中应用情况很好,降低了换绳难度的同时提高换绳的效率和安全可靠性。利用虚拟样机技术对机械设备的设计提供指导和参考,可广泛的应用于其他机械设备设计制造中。