快速、安全、高效是我国煤矿巷道支护技术的发展方向,随着巷道支护技术的不断发展,适合我国煤矿条件的综合掘进机组的研制成为我国煤矿的研究重点。本文针对锚杆锚索支护安装过程中存在的效率低、劳动强度大等问题,基于山东科技大学与山东尤洛卡自动化装备股份有限公司合作的“钻锚一体化作业装置的研究”项目。提出一套将钻孔、锚杆锚索安装和涨紧等操作集合于一体的机械化装置,用以提高工作效率,增强工作精度,降低工人劳动强度,改善工作条件。本文在完成钻锚一体化作业装置平台设计的基础上,进行钻孔装置的结构设计,实现了钻孔装置和钻锚一体化作业装置平台的有机结合；通过选择合理的输送机构,完成了锚索安装装置的结构设计。采用有限元方法,应用ANSYS软件,分析了钻锚一体化作业装置平台的结构稳定性；通过分析作业装置平台横梁的力学性能,优化了横梁的结构,保证了整个机构的合理性。利用UG三维建模软件,基于虚拟样机技术,完成了锚索安装装置的建模,并将其导入ADAMS中,实现ADAMS和UG的联合仿真,对锚索安装机构进行运动学建模与分析。结合拉格朗日动力学分析的方法,对钻锚一体化作业装置和锚索安装装置进行动力学仿真,分析该装置影响动力学特性不稳定的因素,为钻锚一体化作业装置和锚索安装装置的优化设计提供理论依据。本文采用的试验平台,在山东尤洛卡自动化装备股份有限公司已经搭建完毕,钻孔装置和锚索安装装置的部分零部件已经完成加工。本论文通过三维建模,结合运动学、动力学和结构的有限元分析方法,完成了钻锚一体化作业装置和锚索安装装置的结构设计,优化了装置结构。本方法提供了适合类似装置的基于虚拟样机技术的结构设计和优化方法。