基于proe的液壓支架三維造型設計與運動仿真-預覽頁

　

【正文】 統，液壓油缸和金屬構件等組成。頂板壓力作用在頂梁上，并通過頂梁和底座間的立柱將壓力傳至底板。支撐掩護式支架是在吸收了支撐式和掩護式兩種支架優點的基礎上發展起來的一種支架。它的主要缺點是：結構較為復雜，成本比較高。 （ 2）油缸主要有立柱、推移千斤頂、平衡千斤頂、側推千斤頂、前梁千斤頂等。 本支架采用分段組合式頂梁結構（剛性頂梁＋鉸接式前梁），強度高，對頂板維護較好。該底座的缺點是在推移機構外易積存煤碎矸，影響支架正常工作，必須及時清理。對于后連桿，由于不僅受到冒成都理工大學畢業設計（論文） 落矸石的負荷，還要承受頂板的一個水平推力，所以要求它有較大的強度，這里采用整體式結構。 為使冒落矸石不從連桿處掉落到支架內，本次設計后連桿為整體式。 支架在工作面受力是由于頂板下降，同時又有向采空區移動的趨勢，使頂梁受合力和底座受底板壓力，其中頂板合力的垂直分力，由支架工作阻力來克服，所以我們在計算支架的工作載荷 F 時按支架的工作阻力來確定。 (2) 金屬結構件按材料力學上的直梁理論來計算。 (6) 作用在頂梁上水平力的產生有二種情況：一種是支架在承載讓壓時，由于頂梁前端運動軌跡為雙扭線，所以頂梁與頂板有產生位移的趨勢，水平力為頂梁合力與靜摩擦系數的乘積，其方向與頂梁產生位移方向趨勢相反；另一種是由于頂板向采空區方向移動，使支架頂梁受一指向采空區的水平力，最大水平力值與上相同。 各部件受力分析及強度校核 支架的受力分析與計算，是按理論力學中力矩平衡的原理來計算的。各力對某點取矩之和為零。前排立柱工作阻力為 BP ,后排立柱工作阻力為 39。239。211 ???????? SPPlPl ABB ?? 由上式得： ? ?239。1CxCyCCACBCBDCDfPPPP???????????????????????? （ 36） ? ? ? ? ? ? ?? ? ?DXDyDDADBDBCDCfPPPP????????????s i nc o sc o ss i nc o sc o ss i n 1 239。 立柱支撐在頂梁，當立柱的工作阻力為 BP ，傾角為 ? 時，顯然支架的承載能力與 BP ?cos 有直接的關系。當 ? 。 (2)tg θ值對支架承載能力的影響 在以上各式中有多項公式包含 tg θ，分析如下： O 點是瞬時中心，隨著支架高度的變化， O 點的位置也發生變化， tg θ也跟著發生變化。當摩擦系數 W＝ ， tg θ=，附加力可達支架名義工作阻力的 30％。 (3) 支架承載能力隨高度的變化 由支架載荷 AP 的式子可以知道，其中 ? 、 ? 、 l 是隨高度而變化的，因此支架的支撐力也就隨著高度而變化。但是支架在設計中一般都要按可能的最大承載力來設計，顯然這就使支架不能發揮應有的作用，在很大的一段承載范圍內就要大材小用。 (4) 摩擦系數的影響 對支架承載能力的影響摩擦系數對支架承載能力的影響表現在 11 tg??項中。所以此值的大小在 0～maxf 范圍內變化。只有 tg θ 值很小時， ftg? 才能忽略不計。 (5) 桿水平角對連桿受力的影響 由 CP 和 DP 的計算式可知，當它的分母為零時， CP 和 DP 將無限大。 圖 33 頂梁與掩護梁尺寸 根據（ 35）式，支架工作阻力為： ? ? ?????? ???????????? lkQleQtgPPPPtgfP xyBBBBA ?????? 239。1?????????????? ? ? ?? ? ?? ? ???????????????????? o i o o i n 1 =－ 由上式得 “－ ”號，所以前連桿受力方向與圖示相反，也就說前連桿受拉力。 0RM ?? ,即： 0)424702(s i n435c os702s i n974c os435s i n701c os435s i n1546c os)688860538(239。 由以上求出支反力 AR =964KN 各點的彎矩： AM =0 0. 30 2BAMR? ? ? 1139。所以校核后柱窩處的斷面強度，其斷面表示于圖 32 中。 解得： i ＝ 1054 ＝ 1 ? ?? ＝ 60，故屬于短桿不必校核其穩定性，只進行強度校核，其方法和單伸縮立柱相同。 千斤頂缸體強度驗算 缸體壁厚驗算： 當 ?? 時按中等壁厚缸體公式計算，此處 D? ＝ 25。 頂梁載荷分布 頂梁所受頂板的載荷求出后，就可以進一步計算出載荷在頂梁上面的分布情況。則當3LgX? 時，載荷分布為三角形。支架技術特征中給出的底座與底板的平均比壓值為： 0P = dBdLR (MPa) (327) 式中 0P ：平均比壓（ MPa） R：底座對底板的合力 （ N） dL :底座長度 （ m） dB ：底座當量寬度（ m） 求得 0P ＝ 支架受力 的 影響因素 （ 1） 角度 對支架受力的影響 液壓支架，由于支護高度的變化，使平衡千斤頂的角度，立柱的支承角度，掩護梁及四連桿機構的角度等的不同，支架受力也不同。 （ 4）作用力對支架受力的影響 成都理工大學畢業設計（論文） 煤塊作用力增加，使支護強度，支護效率和切頂能力減小，同時連桿力減小，底座比壓分布改善和增加支架縱向穩定性。 ③ 活塞桿均采用 45 鋼，取屈服極限 3600 Kg/㎝ 178。, 其強度條件為 n= b? /? ≥[n]其中 T—計算出的焊接應力 (5) 許用擠壓應力按下式進行計算 [ 0? ] = sT (6) 各結構件鋼板應選用標準尺寸 成都理工大學畢業設計（論文） (7) 安全系數，各安全系數如下所示 前 梁： 頂 梁： 底 座： 掩護梁： 活塞桿 前連桿： 后連桿： 立 柱： 缸 體： 焊 縫： 注：頂梁底座安全系數為 ，主要考慮加載時加載到工作阻力 倍，掩護梁、連桿、銷軸不能進行加載強度校核，為便于安全取 ，各結構件計算出來的安全系數如果偏大時可按標準鋼材厚度減小，或減少鋼板筋數量，筋板高度，使安全系數不要超過太大，以減輕支架重量，降低成本。成都理工大學畢業設計（論文） 第 4 章 液壓支架三維建模與運動仿真 三維建模及裝配 目前 ,許多國內外的大型輔助設計軟件都包含了機械的虛擬裝配和運動仿真的模塊 ,如國外 PTC公司的 Pro/MECHANISM, EDS 的 UG, MATRA的 EUCLID 和國內的 CAXA 等 ,這些都給設計人員提供了更完善的機械設計途徑。 液壓支架零件建模 下面以液壓支架前連桿的設計為例詳細說明自上而下的設計方法。 成都理工大學畢業設計（論文） 根據以上原則分別建立了頂梁、底座等部件的整體模型，如圖所示。在裝配時 , 系統還提供了零件的編輯修改功能 ,不管如何編輯和在何處編輯零部件 , 整個裝配部件保持關聯性 , 如果修改某些零部件 , 則引用它的裝配件自動更新 , 反應它的最新變化。 裝配步驟如下 : (1) 選擇 文件 / 新建 命令 , 在新建對話框類型選項中選取 組件 模塊 , 子類型選項中選取 設計 ,取消使用缺省模板。 (5) 給零件進行裝配定位。根據構件間的相對運動情況 ,通過設成都理工大學畢業設計（論文） 定各種連接來限制構件的自由度。 綜以上所述對零件進行裝配完成后零件圖如圖 46， 47 所示。 根據各自所需要的時間 ,各個伺服電動機的運動關系問題 ,使液壓支架的整個工作循環動態模擬能順利地按工作順序完成。 成都理工大學畢業設計（論文） 成都理工大學畢業設計（論文） 運動分析 在液壓支架零、部件裝配和運動仿真完成后，就可以利用 Pro/E對設計的實行模型進行干涉檢驗，包括靜態檢查和動態檢查等等。如下圖 410為速度與時間的關系圖。 成都理工大學畢業設計（論文） 圖 411 位置與時間關系圖 上圖為頂梁頂點位置隨著時間的變化曲線。通過畢業設計工作，使我進一步鞏固和加強對基本知識、基本技能的掌握，使我的自學能力、資料查閱能力、計算機三維軟件的應用能力、創新能力及團隊協作精神和吃苦耐勞精神等得到綜合訓練。 基于 Pro/E的三維設計使我對于三維軟件的應用進一步熟悉了，以前對于三維軟件的應用還是很生疏，通過這次設計使我認識到三維軟件在設計中的重要作用。畢業設計即將尾聲，我感覺到一種前所未有的成就感和喜悅感，因為這次成功的設計不僅僅是我人生的第一次真真正正，完完全全的設計，更是我汗水與心血的結晶。 在此次液壓支架設計和實習過程中，張靜老師給予了我親切的關懷和大力幫助，使本人無論在學習方法方面，還是在研究分析問題能力方面都有了很大的提高。 祝：各位老師工作順利，身體健康！！！ 成都理工大學畢業設計（論文） 參考文獻 [1]吳宗澤 .機械課程設計手冊 [J].高等教育出版社 .20xx. [2]趙衡山 .德國液壓支架設計研究的新進展 .煤炭科學研究總院 .20xx. [3]朱輝 .唐保寧 .畫法幾何及工程制圖 .上海科學技術出版社 .20xx. [4]萬啟超 .魏田和 . Pro/ENGINEER結構、熱、運動分析基礎與典例范例 .電子工業出版社 .20xx [5]羅恩波 .國內外液壓支架現狀及我國的發展趨勢 .鄭州煤礦機械廠 .1999. [6]歐陽波儀 .Pro/ENGINEER 中文野火版軟件應用技術 .北京：人民郵電出版社 .20xx [7]高秀華 .機械三維動態設計 仿真技術（ Pro\ENGINEER 和 Pro\MECHANICA 應用） .北京：化學工業出版社 .20xx [8]尹力，劉德利，于洋 .基于 Pro/E布局的液壓支架設計與分析 .三一重型裝備有限公司 .20xx [9]王國法 . 高效綜合機械化采煤成套裝備技術［ M］．徐州 :中國礦業大學出版社， 20xx． [10]張靜，劉鳳景 .基于 Pro/E的液壓支架虛擬建模與運動仿真．山東科技大學 20xx． [11]王曉卓 .三維軟件 Pro/E在液壓支架設計中的應用分析．鄭州煤礦機械集團有限責任公司20xx． [12]王悅勇 .田家寶 . 四柱支撐式液壓支架計算機軟件的設計．三一重型裝備有限公司， 20xx． [13]孫海波 .陳功 . Pro/E三維造型應用及機構仿真．中國礦業大學出版社 .20xx． [14]吳立軍 .Pro/E 三維造型技術教程．清華大學出版社 20xx． [15]王國法 ,等 . 液壓支架三維建模及運動仿真 [J ] . 煤炭科學技術 , 20xx(1) :42 44. [16]Cock,.,Mine hoist automation and control systems ［ J］ . Mining Technology, V7(886),1995,163173. [17],. Monitoring varying speed machinery vibrations I. The use of nonstationary recursive filters[J],Mechanical system and signal processing,V9(6),1995,635. [18] Foge1,D.,An introduction to simulated evolution optimization, IE Transactions on Neural NetWorks,~14,1994. [19] Gillies,A.,Machine learning procedures for generating image domain feature detectors, ,University of Michigan,Ann Arbor,1985.