高产高效综采技术的迅速发展,煤矿井下支护设备的安全问题是十分必要的。在综采工作面中,作为支护设备的液压支架是实现煤炭综合机械化采煤的关键因素,在使用过程中的安全性和可靠性直接决定着综合机械化采煤技术的成败。本文首先分析了国内外液压支架的设计制作和使用现状,指出了液压支架的发展趋势。介绍了液压支架的分类、设计要求以及常见的结构形式。同时指出了我国在传统液压支架的设计过程中所存在的问题,并把三维实体模型的设计、运动学仿真分析和有限元分析等应用在对液压支架的设计过程中。本文以支顶支掩式液压支架为研究对象,用Pro／E进行三维机械设计和运动学仿真分析,并在其基本参数的要求下实现对支架三维模型的建立、各零件之间的相互关系、对模型进行适当的简化,从而进行了整机的虚拟装配。利用Pr0／E的Mechanism运动分析模块中对整机进行了干涉检查从而避免模型各零件之间的“碰撞”,并通过对支架的运动分析来验证其设计和装配的合理性。本文通过建立两种不同的数学模型来对液压支架顶梁的运动情况进行分析研究,得出一些具有参考价值的结论,在机械优化设计过程中,数学模型建立的合理与否是至关重要的,优化方法的不同虽然可以决定计算过程的繁简、运算速度的快慢,甚至于精度的高低,但对于同一个设计对象如果采用的数学模型的不同,得到结果也有所不同,其优化的结果相差比较大。利用有限元这一数值分析方法,对支架在受水平载荷、扭转载荷和偏载荷三种不同工况下的受力进行分析,并可以用图形的方式直观地表现出所有单元或节点的位移和应力分布情况,获得比试验室更多的资料和数据,从而可以确定其危险的边界条件。这有利于液压支架的全面的优化设计,比传统试验更快更经济。为液压支架在结构设计、优化设计以及降低成本等方面提供一些有参考价值的数据。