作为综采工作面“三机”中的关键输运装备,刮板输送机是保障综采面实现机械化高效长距离运输煤炭的主体设备。在实际的井下运输过程中,运载系统作为刮板输送机与煤岩散料接触最多的模块,是故障最容易发生的部位,这也是对生产效率和矿井安全的主要掣肘之一。因此,对刮板输送机运载系统进行优化研究对于新时期的煤矿发展具有很大的理论和工程应用价值。本文针对综采面输送机故障频发的问题,以刮板输送机运载系统DEM-MBD耦合模型为基础,围绕其关键零部件进行了优化研究,从输运效率、零件应力分布、力学特性等方面对优化效果进行了评价。通过ANSYS Workbench软件开展了圆环链的静力学分析,发现圆环链在拉伸过程中存在明显的应力集中现象,危险点分布在两链环的接触部位以及链环直圆柱和圆环间的过渡连接位置,该位置也其疲劳危险点。拓扑优化结果表明链环直圆柱位置的外侧可适当削去部分,进一步响应面优化后链环自重由2.841 kg变为2.743 kg,同时链环的最大等效应力和最大等效应变也分别由400.04 MPa和0.00195降低到375.68 MPa和0.00182,Goodman准则和FKM规范下链环的最小疲劳寿命分别提高了28540和24820次,改善了接触状态。在整机仿真验证中,优化后链环间接触力和煤料对链环作用力的均值分别由327425.14 N和311.74 N降到了293908.90 N和177.81 N。针对刮板结构,基于刮板自身的楔形结构特点设计了刮板下倾角模拟试验,结果显示煤料对上试样的冲击作用力在倾角为52.35°和78.19°时存在极小值。根据试验结果对刮板下倾角进行了改造,并对改造刮板进行刮板输送机DEM-MBD耦合仿真,分析结果表明:单侧78.19°刮板综合的动态运行效果最好。在五种刮板中,单侧78.19°刮板的质量流率与标准刮板基本一致,峰值为223.70 kg/s;质心振动更稳定,整体最大振动幅度和方差分别为0.76 mm和0.08;z向速度波动最小且较平稳,最大波峰-波谷差值和波动方差分别为0.17 m/s和0.0004;煤料对其作用力最小且较为稳定,刮板所受煤料作用力的波动范围为510.28～18557.71 N。针对中部槽槽帮磨损严重问题,煤矿的中部槽损坏统计结果显示中部槽槽帮上边沿的损坏比例高达90%,是槽帮损伤最严重的部位。研究发现,刮板输送机稳定满载时,槽帮内侧压力集中分布在上边沿区域,其最小压力值为9842 Pa,而下边沿的最大压力为8742 Pa;稳定满载时,煤料和刮板对槽帮的作用力范围分别为1180～6732 N和23950～160350 N,刮板对槽帮的作用力均值是煤料对槽帮作用力均值的30.76倍,表明刮板与槽帮间的刚体摩擦作用在槽帮磨损中占主导地位。基于此对槽帮内侧曲线进行优化设计,与原有槽帮相比,稳定满载时新型槽帮的内侧最大压力下降了2106 Pa,压力集中区域的面积明显减小,起到了良好的卸压效果,且新型槽帮所受到的煤料和刮板作用力均值分别降为2512 N和49162 N,各自减小了9.64%和42.51%。