多绳摩擦式提升机是目前大型矿山立井提升系统所采用的关键装备,而主轴装置又是多绳摩擦式提升机的核心部件,其力学性能直接影响提升机的安全可靠性。本课题以多绳摩擦式提升机主轴装置结构为研究对象,采用理论分析、数值仿真和实验验证相结合的方法,对其关键零部件和整体结构的力学建模方法及力学特性进行了深入的理论与实验研究。研究成果将为矿井提升机主轴装置的可靠设计提供理论支撑和技术手段。首先,开展阶梯状主轴结构力学模型研究。引入Carrera通用表达格式,采用二元Taylor多项式展开描述主轴轴段截面位移场,实现了短轴截面高阶形变位移场的准确描述;结合虚位移原理,建立了阶梯轴力学模型,实验验证了阶梯轴类一维精确力学模型的高效性和可用性。其次,开展基于精确二维板理论主轴-摩擦轮连接结构力学特性研究。针对传统四节点单元划分效率低的问题,结合张量分量混合插值方法,构建了一种适用于环形板和圆板的六节点板壳单元,建立了主轴-摩擦轮连接结构力学模型,揭示了螺栓组布置对法兰连接结构应力分布的影响规律。然后,开展摩擦轮筒壳动力学特性研究。针对传统板壳理论的建模问题,根据筒壳几何结构,采用正交曲线坐标系描述筒壳的三维几何特征,构建了摩擦轮筒壳整体精确力学模型,实验验证了摩擦轮筒壳精确力学模型的可用性,并研究了环肋几何尺寸和数目对摩擦轮筒壳动力学性能的影响规律。最后,开展多绳摩擦式提升机主轴装置动力学行为研究。基于前三章建立的关键部件力学模型,结合部件接触面上节点的位移协调条件,建立了多绳摩擦式提升机主轴装置的运动方程,实验验证了模型的高效性和可用性。该论文有图78幅,表25个,参考文献153篇。