课题根据当前综合机械化采煤工作面所采用支护方式暴露出来的问题,提出采用自移式超前支护液压支架对综放面端头进行超前支护;考虑到现今液压支架生产企业在产品开发过程中存存的种种弊端,提出将虚拟样机技术应用到液压支架的设计开发中。在支架投入生产之前在计算机上仿真和修改数字样机,缩短了研发周期,提高了产品质量,减少了由于制造物理样机而增加的成本。本课题也为其他机械产品的开发提供了一个成功的范例。 课题介绍了虚拟样机技术、国内外液压支架的发展状况以及利用虚拟样机技术进行自移式超前支架开发的意义;介绍了自移式超前支架的结构特点、承载原理以及应用MALTAB语言编写M文件的方式自动计算出自移式超前支架的主要技术参数;介绍了自移式超前支架液压控制系统的特点和常用的液压基本回路,设计出自移式超前支架的液压控制系统,提出基于虚拟样机技术的液压控制系统的实现方法。在UG-NX环境下完成了自移式超前支架零部件的三维造型设计并采用自底向上的装配方式,完成了支架的虚拟装配,查找设计不合理的因素,计算出自移式超前支架的质量、体积、转动惯量等物理特性,并且完成了从3D实体模型图到2D工程图的生成。将零部件的3D模型按照Parasolid标准输出“.x_t”文件,为ANSYS进行有限元分析做准备。介绍了有限元法的基本原理及其求解步骤,在研究CAE技术和CAD技术之间的数据传输的基础上,提出利用ANSYS和UG-NX的数据接口,将UG-NX环境下输出的“.x_t”文件导入ANSYS环境下,进行网格划分、约束加载求解、后处理,完成自移式超前支架主要承载部件(如顶梁等)的应变、应力分析,根据零部件在承载状态下变形量的大小验证零部件的设计是否合理。