液压支架模型
液压支架四连杆建模及优化设计
本科毕业设计说明书四连杆机构的建模及优化设计FOUR-BAR LINKAGE DESIGN OF THE MODELING AND OPTIMIZATION学院（部）：专业班级：学生姓名：指导教师：2010年 5 月31 日四连杆机构的建模及优化设计摘要四连杆是掩护式支架和支撑掩护式支架的最重要部件之一，其作用概括起来主要有两。
一是当支架由高到低变化时，借助四连杆机构使支架顶梁前端点的运动轨迹近似双纽线。
从而使支架顶梁前端点与煤壁间距离的变化大大减小，提高了管理顶板的性能；二是使支架承受较大的水平力。
这篇文章就是讨论液压支架四连杆机构的。
在文章里，我们研究了液压支架四连杆机构所面临的问题，及可以从几个方面考虑解决的方法。
文章研究的是液压支架四连杆机构，液压支架四连杆机构是矿上机械——液压支架的关键部件。
文章对四连杆机构和液压支架整体进行了研究。
文章还对四连杆机构的动态特性进行分析，在此过程中运用了SolidWorks中的COSMOSMotion进行建模和运动仿真。
关键词：四连杆，SolidWorks，COSMOSMotion，运动仿真FOUR-BAR LINKAGE DESIGN OF THEMODELING AND OPTIMIZATIONABSTRACTFour-link is the shield support bracket and support shield one of the most important components, its role can be summarized as two. First, when the support changes from high to low, with four-bar linkage so that the front support beam trajectory point approximation lemniscates. So that the front support beam points away from the wall of the changes with the coal greatly reduced, improving the management performance of the roof; Second, the level of support to withstand greater force. This article is to discuss four hydraulic linkage mechanisms.In the article, we study the four-bar linkage hydraulic problems, and can be considered from several aspects of the solution. This paper studies the four hydraulic linkage, hydraulic four-bar linkage is mine machinery - the key hydraulic components. Article on the four-bar linkage and hydraulic support the overall studied.Paper also the dynamic characteristics of four-bar linkage analysis, in the process of the Application of the SolidWorks COSMOSMotion in modeling and motion simulation.KEYWARDS：Four-link, SolidWorks, COSMOSMotion, motion simulation.。
液压支架系统设计图讲解
浮动活塞式千斤顶
• 活塞腔进液时，活塞头与距离套滑动，当滑动至缸
口处时被导向套13限位。活塞杆腔进液时，活塞头 与距离套的滑动被半环3限位。半环3通过保持套2 和弹性挡圈1进行径向和轴向固定。 • 导向套13位于缸口部位的缸筒与活塞杆之间。导向 套与缸体通过卡环19连接。紧靠卡环放置的是防尘 O形圈20。导向套与缸壁通过0形密封圈15加挡圈16 密封，与活塞杆通过蕾形密封圈17加挡圈18密封。 为减少导向套与活塞杆间的磨损，导向套与活塞杆 间还装有导向环14。 • 缸盖位于缸口最外端，通过弹性挡圈21固定。缸盖 与活塞杆间装有防尘圈23。
3．浮动活塞式千斤顶
• 浮动活塞式千斤顶由缸体、活塞
杆、活塞头、导向套、连接件和 密封件等组成，如图2一17所示。
• 缸体11由缸底和缸筒两部分焊
• • • •
接而成。 缸筒的两端焊有2个管接头， 供装接输液软管用。 活塞杆12的一端有连接耳 活塞头9和距离套10可在活塞 杆上来回滑动。 活塞头与缸壁之间装有2片聚 甲醛活塞导向环8，在2片导向 环8之间装有鼓形密封圈7。 导向环和鼓形密封圈通过卡键 5与卡箍4固定在活塞头上。
图2—13
图2—13带机械加长杆的单伸缩立柱
• 导向套8是活柱往复运动时起导向作用的部件。
导向套与缸体间通过方钢丝挡圈9相连接，并 用o形密封圈11密封。导向套与活柱表面用蕾 形密封圈12密封，并用防尘圈14防止外部煤尘 进入立柱内。导向套上也焊有一个管接头，供 装接输液软管用。一些立柱的导向套上还装有 聚甲醛导向环，以减少导向套与柱体间的磨损。 • 不带机械加长杆的单伸缩立柱，其柱头直接焊 在柱管端部。 • 单作用立柱导向套上不设置密封元件。
柱塞式千斤顶
• 导向套8位于缸口部位的缸体与柱塞之间。
4.22液压支架的组成
液压支架的组成
六、防滑防倒装置 液压支架在倾斜工作面使用过程中，由于支架自重在工作面倾斜方向上 的分力使支架下滑，而且当工作面倾角较大，顶底板不平整时，还会导致支 架受更大的侧向力而倾倒。所以，液压支架必须备有防滑防倒装置，如图147所示。 防滑防倒装置都是利用设在相邻支架上的防滑、防倒千斤顶在调架时产 生一定的推力，以防止支架下滑、倾倒，并进行架间调整。 在工作面下出口采用排头导向梁的方法防止支架下滑及倾倒。即导向梁 的一端与输送机连接，另一端用单体液压支柱固定，并撑住顶板，移架时前 架支架就能沿着排头导向梁前移而防止下滑。
液压支架的组成
五、推移装置 支架形式不同则移架和输送机的推移方式各不一样，但都是通过液压千 斤顶来实现的。移架与输送机的推移共用一个千斤顶，千斤顶的两端分别与 支架的底座和输送机连接，由操纵阀控制，以支架与输送机互为支点的推移 方式，完成移架和输送机的推移动作。 常用的推移装置分为无框架式和框架式，无框架式可采用差动式液压缸 和浮动活塞式液压缸，它们的结构都可实现移架力大于输送机的推移力的性 能要求。
图5 a-折线形；b-直线形 1-顶梁；2-掩护梁；3-支柱；4-前连杆；5-后连杆；6-底座；7-限位千斤顶
液压支架的组成
三、底座 底座是直接和底板相接触，传递顶板压力到底板的支架部件。底座除为 立柱、掩护梁提供连接点外，还要安设推移千斤顶等部件。因此，要求底座 应具有足够的强度和刚度，对底板起伏不平的适应性强，保证支架有较好的 稳定性和排矸能力。
支撑式支架的顶梁： ➢ 整体顶梁 ➢ 分段组合式顶梁
图3 整体顶梁
图4 分段组合式顶梁
液压支架的组成
掩护梁： ➢ 折线形 ➢ 直线形 折线形掩护梁的支架相对于直线形掩护梁的支架断面大，通常插腿型掩 护式支架的掩护梁多采用此种形式，以增大通风面积。但折线形掩护梁的工 艺性差，当支架歪斜时，架间密封性较差。而直线形掩护梁制造工艺简单， 除插腿掩护式支架以外的其他掩护式支架和支撑掩护式支架多采用直线形掩 护梁。
液压支架四连杆建模及优化设计资料
四连杆机构的建模及优化设计四连杆机构的建模及优化设计摘要四连杆是掩护式支架和支撑掩护式支架的最重要部件之一，其作用概括起来主要有两。
一是当支架由高到低变化时，借助四连杆机构使支架顶梁前端点的运动轨迹近似双纽线。
从而使支架顶梁前端点与煤壁间距离的变化大大减小，提高了管理顶板的性能；二是使支架承受较大的水平力。
这篇文章就是讨论液压支架四连杆机构的。
在文章里，我们研究了液压支架四连杆机构所面临的问题，及可以从几个方面考虑解决的方法。
文章研究的是液压支架四连杆机构，液压支架四连杆机构是矿上机械——液压支架的关键部件。
文章对四连杆机构和液压支架整体进行了研究。
文章还对四连杆机构的动态特性进行分析，在此过程中运用了SolidWorks中的COSMOSMotion 进行建模和运动仿真。
关键词：四连杆，SolidWorks，COSMOSMotion，运动仿真FOUR-BAR LINKAGE DESIGN OF THEMODELING AND OPTIMIZATIONABSTRACTFour-link is the shield support bracket and support shield one of the most important components, its role can be summarized as two. First, when the support changes from high to low, with four-bar linkage so that the front support beam trajectory point approximation lemniscates. So that the front support beam points away from the wall of the changes with the coal greatly reduced, improving the management performance of the roof; Second, the level of support to withstand greater force. This article is to discuss four hydraulic linkage mechanisms.In the article, we study the four-bar linkage hydraulic problems, and can be considered from several aspects of the solution. This paper studies the four hydraulic linkage, hydraulic four-bar linkage is mine machinery - the key hydraulic components. Article on the four-bar linkage and hydraulic support the overall studied.Paper also the dynamic characteristics of four-bar linkage analysis, in the process of the Application of the SolidWorks COSMOSMotion in modeling and motion simulation.KEYWARDS：Four-link, SolidWorks, COSMOSMotion, motion simulation.目录摘要 (I)ABSTRACT (II)1.1引言 (1)1.2 SolidWorks软件简介 (1)1.2.1 SolidWorks功能描述 (1)1.2.2 CAD技术概述 (3)1.2.3 CAD系统 (4)1.2.4 CAD技术的应用 (4)1.2.5 COSMOSmotion简介 (6)2四连杆机构建模 (7)2.1四连杆机构的作用 (7)2.2四连杆机构的几何作图法 (8)2.3 四连杆机构优选方法 (12)2.3.1 目标函索的确定 (12)2.3.2 四连杆机构的几何特征 (12)2.4运用SolidWorks建立四连杆机构模型 (12)2.5 本章小结 (15)3 对四连杆机构进行COSMOSMotion运动分析 (16)3.1COSMOSMotion软件的应用 (16)3.2四连杆机构的运动仿真过程 (17)3.2.1选择马达和设置马达参数 (18)3.2.2仿真机构的运动设置 (19)3.2.3 仿真机构的参数设置 (19)3.3 仿真数据处理 (20)结论 (32)参考文献 (33)致谢 (34)1绪论1.1引言液压传动时一项新兴技术，他被引用到工业领域只有很短的时间，液压支架已广泛应用于我国煤矿井下支护，它具有初撑力大、恒阻、安全和高效等特性，是适合我国国情的一种有效的工作面支护设备。
液压支架四连杆建模及优化设计方案资料
四连杆机构的建模及优化设计四连杆机构的建模及优化设计摘要四连杆是掩护式支架和支撑掩护式支架的最重要部件之一，其作用概括起来主要有两。
一是当支架由高到低变化时，借助四连杆机构使支架顶梁前端点的运动轨迹近似双纽线。
从而使支架顶梁前端点与煤壁间距离的变化大大减小，提高了管理顶板的性能；二是使支架承受较大的水平力。
这篇文章就是讨论液压支架四连杆机构的。
在文章里，我们研究了液压支架四连杆机构所面临的问题，及可以从几个方面考虑解决的方法。
文章研究的是液压支架四连杆机构，液压支架四连杆机构是矿上机械——液压支架的关键部件。
文章对四连杆机构和液压支架整体进行了研究。
文章还对四连杆机构的动态特性进行分析，在此过程中运用了SolidWorks中的COSMOSMotion 进行建模和运动仿真。
关键词：四连杆，SolidWorks，COSMOSMotion，运动仿真FOUR-BARLINKAGEDESIGNOFTHEMODELINGANDOPTIMIZATIONABSTRACTFour-link is the shield support bracket and support shield one of the most important components, its role can be summarized as two. First, when the support changes from high to low, with four-bar linkage so that the front support beam trajectory point approximation lemniscates. So that the front support beam points away from the wall of the changes with the coal greatly reduced, improving the management performance of the roof。
基于SolidWorks的液压支架三维建模和运动仿真
计算机应用 基于S olidW orks 的液压支架三维建模和运动仿真蔡文书,程志红,沈春丰(中国矿业大学,江苏徐州221008)摘要:基于S olidW orks 三维建模软件的功能和特点研究了ZF720放顶煤液压支架的三维建模与运动仿真的方法和应注意的问题。
通过建模和运动仿真,达到优化液压支架设计的目的。
关键词:液压支架;三维建模;运动仿真中图分类号:T D35514;TP31 文献标志码:A 文章编号:100320794(2008)11201652033D Modeling and Dynamic Simulation of H ydraulic Support withS olidw orksCAI Wen -shu ,CHENG Zhi -hong ,SHEN Chun -feng (China University of M ining and T echnology ,Xuzhou 221008,China )Abstract :The function and characteristic of 3D m odeling s oftwares S olidW orks are introduced.Based on S olid 2W orks ,the way and issues of 3D m odeling and dynamic simulation of hydraulic support are studied.Through 3D m odeling and dynamic simulation ,the design of hydraulic support is optimized.K ey w ords :hydraulic support ;three -dimension m odeling ;dynamic simulation0 前言液压支架是煤矿生产的主要设备,其主要部件况通过控制系统的控制信号传递给远程控制大厅。
液压支架四连杆机构的三维建模和运动仿真
液压支架四连杆机构的三维建模和运动仿真摘要:利用UG的建模模块(model)对液压支架四连杆机构进行快速整体建模,然后应用UG的运动仿真模块(animation)对支架升架、降架的运动过程进行模拟分析,同时利用标记点对顶梁端点的运动轨迹进行跟踪,来验证端点最大水平变动量是否满足设计要求。
关键词:液压支架;四连杆机构;三维建模;运动仿真0引言三维建模彻底改变了传统设计理念,使设计者头脑中产生的三维实体图形可以直接仿真到屏幕上,既形象又直观。
使设计人员从想象各种视图的困境中解放出来,对于复杂的模型更可避免传统设计方式难以避免的错误。
而在建造物理样机之前,通过建立的三维数字化模型进行运动仿真可以对运动特性及干涉情况进行检验,从而预知设计的机构是否满足要求。
本文以ZTA6500型液压支架为例,应用UG软件探索一种三维整体简化、快速建模和运动仿真的方法。
1UG软件简介Unigraphics(简称UG)是美UGS公司的拳头产品。
该软件不仅具有强大的实体模型、曲面造型、虚拟装配和产生工程图等设计功能,而且在设计过程中可以进行有限元分析、机构运动分析、动力学分析和仿真模拟,从而提高设计的可靠性。
同时可用建立的三维模型直接生成数控代码,用于产品的加工,其后处理程序支持多种类型数控机床。
另外它所提供的二次开发语言UG/open GRIP,UG/open API简单易学,实现功能多,便于用户开发专用CAD系统。
2液压支架及其四连杆机构液压支架的主要功能是支撑工作面顶板,阻止顶板冒落的岩石窜入作业空间,以保证工作面内机器和人员的安全生产。
由于其工作性质所致,较为关心的是端面距的尺寸,而梁端摆动幅度会对端面距的尺寸造成直接影响。
液压支架四连杆机构的设计是掩护式和支撑掩护式液压支架整体设计的核心和基础,四连杆机构是由顶梁,掩护梁,前、后连杆和底座五大构件组成。
四连杆机构的主要作用是保证支架的纵向和横向稳定性,承受和传递外载,并能够实现移架,设计的好坏决定着顶梁端点的运动轨迹。
运用CAXA软件对液压支架的实体建模及运动仿真
ＣＡＸＡ实体设计通过三维球对液压支架的部件 及整机进行装配，在装配过程中以及后期需要对装 配体进行修改时，可以非常灵活地对已经装配好的 部件进行调整，同时原有的约束关系仍然保留。这 种灵活性对大型部件的装配特别重要，将最为有效
如图1所示顶梁柱窝通过分析柱窝的构成特点将其分解为如下六个特征利用布尔合运算对实用技术总第183特征一二三进行合并之后调用孔类长方体除去多余的球体得到特征七再对特征四七进行布尔合运算对合成的零件与特征五六进行布尔减运算即得到了柱窝的三维模型如图2所示
实用技术
总第 １８３期
ｄｏｉ：１０．３９６９／ｊ．ｉｓｓｎ．１００５－２７９８．２０１４．１１．０１４
元素库。能够通过鼠标拖放的形式直接从库中多次 调用标准板件到设计环境中。也可以将设计完成的 零件装配特征通过鼠标拖放的形式装入新建的目录 库中，形成标准化、系列化的零件库，方便下次调用。 这是 ＣＡＸＡ实体设计的一种独特、创新式的知识重 用理念。大大提高了液压支架设计效率。 １．２ 利用二维草图的建模
对非标准板件，通过实体的草图功能建立二维 轮廓截面，经过拉伸、旋转、扫描和放样等三维工具 生成三维模型。为了加强特征的细部外形设计，还 可以对三维实体特征进行编辑与修改。ＣＡＸＡ实体 设计 提 供 了 与 ＣＡＸＡ二 维 电 子 图 板 的 直 接 对 接。 支持 将．ｅｘｂ格 式 的 图 形 通 过 实 体 数 据 接 口 导 入 ＣＡＸＡ实体设计的草图平面，避免了二维草图的重 复作图。也可以在 ＣＡＸＡ二维电子图板中直接打 开实体图形进行工程图的生成。方便地实现二维草 图和三维实体的互相转换。 １．３ 利用布尔运算的建模
ＣＡＸＡ实体设计软件作为一款国产中低端三维 软件，内嵌强大的零件库，方便了用户的使用；能够 实现零件设计与装配设计在同一窗口内完成［１］；也 包含 ２Ｄ到 ３Ｄ的互相转换接口以及动画仿真等功 能，同时能够和有限元分析软件 ＡＮＳＹＳ、三维建模 软件 Ｐｒｏ／Ｅ以及 Ｓｏｌｉｄｗｏｒｋｓ等软件实现兼容，满足 液压支架的三维实体设计工作要求。
基于Pro_E的液压支架三维实体建模与运动仿真
3D Parameter Solid Modeling and Simulation of Hydraulic Support with Pro E
MA Xi- qing1 , JIAO Guang- yin2, LI Qiu- sheng1, MA Yue- jun1 ( 1. Hebei University of Eng ineering, Handan 056038, China;
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第 28 卷第 1 期 基于 Pro E 的液压支架三维实体建模与运动仿真
不同。只有当被装配件处于完全约束时, 被装配件 才可能具有确定的运动, 联接!才会有效。
完成支架所有部件的装配后, 进行干涉检查, 确 认无误后, 保存文件。完成装配的 ZF24 17 2000B 放 顶煤液压支架三维实体模型如图 4 所示。
在对液压支架某部件的结构形状进行正确分析 的基础上, 将复杂的部件分解为若干个简单构件, 如 肋板、弯板或圆管等, 并分析它们的形状、位置及相 互关系。在不影响实质问题的情况下, 为了简化建 模, 均舍去了部件中的焊缝、螺纹、管线等细部结构, 以提高系统的处理速度。
图 1 底座
根据构件的形状和尺寸, 在 Pro E 软件的 零件 模块中利用拉伸、旋转、扫描等特征创建方式建立各 个构件。在建模过程中, 一定要充分利用各构件之 间的位置关系和连接关系, 选择合适的草绘平面、参 照平面及特征的生成方式, 即通过合理地设定各构 件间的父子关系, 以尽量减少部件上的定位尺寸, 方 便特征的修改和重定义, 提高设计效率。
参考文献: [ 1] 李富柱. 矿用防爆装载机工作装置虚拟样机研究[ D] . 2005.
[ 2] 刘小平, 郑建荣, 等. 虚拟样机及其相关研究和实践[ J] . 机械科 学 与技术, 2003( 11) : 235- 238.
液压支架设计计算演示
ZY6400/17/35掩护式液压支架计算程序演示2011．6液压支架数学模型液压支架运动分析主要参数说明：受力分析：H——支架高度；S0——顶梁前端点运动轨迹；P——煤层顶板作用在支架顶梁上的集中压力：F3——前连杆力；F4——后连杆力；Pf——顶梁载荷在前端的分力；PA——顶梁载荷在后端的分力；Fx——顶掩绞点X分力；Fy——顶掩绞点Y分力；FSUM——顶掩绞点的合力。
弯矩分析：MM1——顶梁前端分力作用在前立柱窝上部顶梁处的弯矩再加上立柱水平分力产生的弯矩；MM2——千斤顶与顶梁绞点上部顶梁处的弯矩再加上千斤顶水平分力对该点的弯矩；MM5——顶掩绞点的力对千斤顶掩护梁绞点上面掩护梁顶部的弯矩加上千斤顶力对此点的力矩；MM6——顶掩绞点作用力和千斤顶力对前连杆与掩护梁绞点上部掩护梁顶部的弯矩，加上前连杆的平行于掩护梁顶部方向分力产生的弯矩；M7——后连杆与掩护梁绞点力对掩护梁上此点顶部的弯矩；M8——底座前端分力对前立柱窝下部底座处的弯矩；MM8——底座前端分力对前立柱窝下部底座处的弯矩,加上前立柱水平分力弯矩；MM9——前连杆与底座绞点下部底座处的弯矩加上前连杆水平分力对该点的弯矩；M10——后连杆力对后连杆与底座绞点处下部底座上的弯矩。
底板比压Pb——煤底板对底座的支撑力；Fa——底座前端的比压；Frear——底座后端的比压；Fave——底座的平均比压；Farb——底座的任意位置（由L37值确定）比压。
(一)支架受力与弯矩分析1.1f=0.3 平衡千斤顶受推p=1752kN 液压支架受力分析液压支架危险端面弯矩分析1.1f=0.3 平衡千斤顶受拉p=－1103kN液压支架受力分析液压支架危险端面弯矩分析2.1 f=0.2 平衡千斤顶受推p=1752kN液压支架受力分析液压支架危险端面弯矩分析液压支架对底板比压2.2 f=0.2 平衡千斤顶受拉p=－1103kN液压支架受力分析液压支架危险端面弯矩分析液压支架对底板比压3.1 f=0.1 平衡千斤顶受推p=1752kN液压支架受力分析液压支架危险端面弯矩分析3.2 f=0.1平衡千斤顶受拉p=－1103kN液压支架受力分析液压支架危险断面弯矩分析4.1 f=0平衡千斤顶受推p=1752kN液压支架受力分析液压支架危险断面弯矩分析4.2 f=0平衡千斤顶受拉p=－1103kN液压支架受力分析液压支架危险断面弯矩分析(二)危险断面强度校核顶梁柱窝断面强度校核前连杆与掩护梁铰接断面校核后连杆与掩护梁铰接断面强度校核底座柱窝断面强度校核。