刮板输送机作为综采工作面煤炭运输的主要设备，其工作性能直接影响着工作面的采煤和运煤效率。尤其在狭小的薄煤层工作面中，刮板输送机的设计对采煤工作面的三机配套以及三角煤的开采有重要的影响。机头架作为刮板输送机的主要组成部分，承担着支撑链轮和卸载煤炭等重任，其结构设计影响着薄煤层刮板输送机在机头架与采煤机的配合和液压支架的布置，因此对刮板输送机机头架的分析与优化十分有必要。　　本文以某型薄煤层刮板输送机的机头架为研究对象，研究了其机头架与过渡槽结构设计对采煤工作面三机配套的影响。根据工作面的使用要求对刮板输送机机头架进行了设计优化，并用离散元软件对刮板输送机的机头架输送性能进行了仿真分析，确定了机头架的最佳设计结构，最大程度地提高了薄煤层中三角煤的开采率，实现了刮板输送机、采煤机及液压支架三机的比较理想的配合。　　本文的主要研究内容如下：首先，为解决某型薄煤层刮板输送机机头架的组件之间的尺寸设置与配合问题，建立了薄煤层刮板输送机机头架的优化问题数学模型。根据机头架和过渡槽之间的结构关系，以刮板输送机机头升角为优化变量，将机头架和过渡段的总长度作为优化目标，利用MATLAB编写了优化方程，求解了总长度的最优解。优化结果表明当机头架卸载高度相同的情况下，刮板输送机机头升角为13°时，过渡段长度最短，最有助于三角煤的开采。　　其次，为研究煤炭运输过程中的运输稳定性以及溜槽面的磨损程度，运用三维离散元仿真软件 EDEM，研究了在煤炭运输的过程中，机头的升角、刮板链链速以及煤炭的内外摩擦系数等因素的变化对煤炭颗粒的能量、速度以及受力的影响。仿真结果表明，当刮板输送机机头架升角为13°、刮板链链速为0.837m/s、内外摩擦系数为0.3的时候，此时刮板输送机的运输卸载性能最好，煤炭与溜槽表面之间的摩擦最小，对转载机产生的冲击也很小，为薄煤层刮板输送机的设计制造以及煤质的选取提供了理论依据。　　最后，为提高薄煤层刮板输送机的安全性和可靠性，提升三机配套的契合度。通过ANSYS Workbench对刮板输送机的机头架进行了多次静力学分析和拓扑优化，得知当机头架的拓扑优化的比例为5％并且优化次数达到六次时，机头架最大应力接近机头架材料的极限应力值，此时的机头架体积最小，质量最轻，在保证机头架结构强度的同时提高了刮板输送机的可靠性，节约了制造成本。