矿井辅助运输是煤矿生产过程中一个重要的组成部分,提高辅助运输水平可实现煤炭生产企业的减员增效,对煤矿发展有着重要的影响。对水平摩擦式驱动、垂直式复合驱动、销齿驱动和齿轮齿条驱动四种驱动方式对比分析。研究表明,销齿传动方式适用于地面轨道而不适用于悬吊轨道系统,齿轮齿条和水平式摩擦驱动适用于悬吊轨道而不适用于地面轨道而且需全路段布设齿轨,导致应用成本较高。而竖直式复合驱动可灵活应用于地面和悬吊两种工况,且仅需在爬坡段需啮合驱动时布设齿轨,显著降低了应用成本。通过对现有驱动技术研究总结后提出一种基于新型竖直式复合驱动的电牵引单轨吊设计方案,以满足当前煤矿开采的长距离、免转载、大运载的绿色运输要求。首先,对垂直式复合驱动装置的摩擦磨损性能进行了试验研究,应用等离子熔覆技术对复合驱动轮表面处理后,得到一种磨损率较低、摩擦系数较高的合金涂层,可有效提高驱动轮使用寿命。同时,为了实现单轨吊在运行过程中复合驱动装置的不停机自动啮合,研发出可自动实现齿轮相位角校准的自动转换机构,经试验验证后表明该机构可以准确地实现机车自动入轨。为了验证本文设计的复合驱动装置技术方案的合理性,应用Solid Works软件建立复合驱动及轨道系统的三维模型,并将模型分别导入Workbench和ADAMS软件进行数值模拟。仿真结果表明,单轨吊复合驱动装置和轨道系统在极端工况下的变形量在材料的许用强度范围内。经过对复合驱动轮模态分析得出其固有频率与电机工作频率相差较大,单轨吊在运行过程中不会发生共振。单轨吊在运输集装箱、人员以及液压支架三种不同工况下的电机输出扭矩随爬坡角度的增大而增加,电机输出扭矩波动较小可满足各种工况下的动力要求。最后,应用3D打印的技术优势对复合驱动轮和与之配合的轨道系统进行试制,得到了缩小版的试验模型。通过对试验模型装配、试验,得到了复合驱动装置驱动转换过程中齿轮啮合的一般规律,对优化设计方案具有重要的指导意义。