【導讀】煤炭工業(yè)現代化的一項戰(zhàn)略措施。綜合機械化不僅產量大，效率高，成本低，而。且能減輕笨重的體力勞動，改善作業(yè)環(huán)境，是煤炭工業(yè)技術的發(fā)展方向。架是綜合機械化采煤方法中最重要的設備之一。首先，通過對液壓支架的相關資料收集，整理；了解液壓支架的結構，類型，工作原理，特點，目的及要求；其次，對支撐掩護式液壓支架結構作了設計，受力分析以及強度校核；最后，進行運動仿真，保存運動仿真結果，用于運動分析。

　　

【正文】 前頂梁 掩護梁 四連桿 底座等都屬于焊接結構件，它們的強度都決定于液壓支架工作阻力及鋼板和焊縫的許用應力。為了保證它們有足夠的強度，就需根據力學原理進行計算。成都理工大學畢業(yè)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。本文主要基于美國 PTC 公司的 Pro/E (WILDFIRE) 軟件 ,對四柱支撐掩護式液壓支架進行了三維建模與運動仿真 。建模 采用自下而上的原則進行設計，即先建立液壓支架各零件及部件的三維模型，然后對其進行總體裝配。在支架建模過程中主要用到了拉伸、旋轉、掃描、陣列、鏡像等特征工具，對于某 一特定特征，其經?？梢杂啥喾N不同的方法來生成，此時就要選取最合理的方法進行操作。 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。 啟動 Pro/E ，新建文件：選 “零件 ”/“ 實體 ”， 文件名默認。 我們可以使用拉伸等方法建立液壓支架的第一個構件 ——前連桿，如圖 41所示； 圖 41 前連桿 選擇 “文件 ”/ “保存副本 ”，輸入新文件 “qianliangan”。然后繼續(xù)生成其余零件模型。 成都理工大學畢業(yè)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。根據彼此之間的裝配和約束關系逐個進行組裝， 完成液壓支架的虛擬裝配。 圖 42 頂梁 圖 43 底座 圖 44 掩護梁 成都理工大學畢業(yè)設計（論文） 圖 45 后連桿 以上為液壓支架主要零件圖， 在生成零件三維模型的基礎上 ,可以對其進行裝配。 液壓支架裝配 虛擬裝配是零部件通過相互之間的定位關系裝配在一起的。在裝配時 , 系統(tǒng)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。進行零件裝配時最重要的步驟就是對零部件進行適當的約束。 進行零件裝配時最重要的步驟就是對零部件進行適當的約束。以連桿裝配為例。 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。 (2) 選擇 插入 / 元件 / 裝配 命令 , 調入零件模型。 (3) 給零件施加定位約束。 (4) 選擇 插入 / 元件 / 裝配命令 ,調入零件。 (5) 給零件進行裝配定位。 類似方法 ,對其他零件進行裝配，完成零件三維模型。 零件的準確裝配是液壓支架運動仿真的前提 ,裝配關系的正確與否直接影響著液壓支架運動仿真能否正確實現。由于液壓支架機構動態(tài)仿真時各構件之間存在相對運動 ,所以零件的裝配只能部分約束。根據構件間的相對運動情況 ,通過設成都理工大學畢業(yè)設計（論文） 定各種連接來限制構件的自由度。 Pro/Mechanism 裝配模塊提供的連接方式主要有剛性、銷釘、滑動桿、柱面、平面、球、焊接、軸承等。裝配時首先要確定運動各構件及其相互間的運動關系和運動副。然后通過選擇構件及其相應的運動副組成機構 ,最后由各機構組成完整的液壓支架模型。 綜以上所述對零件進行裝配完成后零件圖如圖 46， 47 所示。 圖 46 液壓支架模型 成都理工大學畢業(yè)設計（論文） 圖 47 液壓支架模型 運動仿真 Mechanism(機構動力學分析 ) 模塊是 Pro/E 軟件中包含的一個運動分析和仿真模塊 ,該模塊既可實現對機構的定義、建立零件之間的連接及裝配自由度、對輸入軸添加相應的電機驅動產生設計要求的運動 ,又可以在分析機構運動時觀察和記錄分析仿真過程的一些測量值 ,如位置、速度和加速度等 ,還可以進行運動干涉檢查和運動軌跡顯示等。 由于液壓支架運動已立柱或油缸為驅動件，活塞桿在油缸中只作往復運動，所以，在建立液壓支架的仿真模型時，底座是靜止的，其余部件可以移動。將驅動電動機放在活塞上，以活塞軸線作為連接軸，然后根據各個活塞桿的形成和運動時間，在 “輪廓 ”面板的 “規(guī)范 ”欄中選擇 “位置 ”來規(guī)范活塞的運動，在 “模 ”欄中選取 “表 ”選項；最后，利用 “運動分析 ”命令定義運動仿真的其實長度和幀數等，即可播放完成的動畫。 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(huán)動態(tài)模擬能順利地按工作順序完成。 成都理工大學畢業(yè)設計（論文） 成都理工大學畢業(yè)設計（論文） 如圖 48所示，進入 “應用程序（ P） ”的 “機構 ”進行電動機設置運動時間 等參數設置。 圖 48 運動仿真 插入伺服電動機，進行時間，速度等參數設置，如圖 49 所示。 圖 49 電動機參數設置 設置完成后，進行仿真 運動 ，保存視頻。 成都理工大學畢業(yè)設計（論文） 成都理工大學畢業(yè)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(tài)檢查和動態(tài)檢查等等。靜態(tài)檢查是檢查各零件之間相對位置是否存在零部件之間的運動干涉。在液壓支架運動仿真完成之后，借助于 Pro/E仿真分析測量還可以測量系統(tǒng)中需要跟蹤的參數，如零件的位置、速度、加速度等，并可以將其變化趨勢通過圖形表示出來，這樣更直觀，更具體反應液壓支架的某些運動特征，方便設計者記錄。 選擇繪制曲線命令 ，便可以繪制一些特殊點的運動曲線。如下圖 410為速度與時間的關系圖。 圖 410 速度與時間關系 從圖可以看出液壓支架是勻速運動的，斜率不變。當支架到達頂端后，液壓支架停止運動，而后又勻速下降。以頂梁頂點為例進行位置，速度，加速度分析得到一下圖形。 成都理工大學畢業(yè)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。 圖 412 速度與時間關系 圖示為頂梁頂點速度隨著時間變化的曲線。 成都理工大學畢業(yè)設計（論文） 圖 413 加速度與時間關系 圖示表示為頂梁定點加速度隨著時間變化的曲線。 成都理工大學畢業(yè)設計（論文） 成都理工大學畢業(yè)設計（論文） 結論 畢業(yè)設計是我們作為學生在校學習期間最后的教學環(huán)節(jié)，是一個對畢業(yè)生專業(yè)基礎知識、研究能力、自學能力、創(chuàng)新能力以及各種綜合能力的檢驗和再提高。通過畢業(yè)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(chuàng)新能力及團隊協作精神和吃苦耐勞精神等得到綜合訓練。在設計過程中雖然遇到了不少的困難，但是在老師的指導下，自己通過努力不斷的克服一個又一個問題。 通過這次設計對液壓支架有了基本的了解，熟悉其 工作原理，并且了解了國內外關于液壓支架的最新研究成果和目前世界上各種先進液壓支架的特點，及液壓支架在將來的發(fā)展前景。拓寬了我的知識視野，開闊了我的理性思維，為我將來無論是走向工作崗位，還是繼續(xù)學習深造都奠定了堅實的基礎。 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。 另外，在設計過程中，我進一步提高了個人發(fā)現問題，分析問題，解決問題的能力，并且我對大學幾年所學基礎知識和專業(yè)課知識作了全面鞏固和全新的總結，我能夠將自己所學知識用于實踐。 也許這次設計只是我人生萬里長征的第一步，我想有了此次設計的經歷和方法，我將會在我所學領域做出更多的成績。 成都理工大學畢業(yè)設計（論文） 成都理工大學畢業(yè)設計（論文） 致 謝 歲月流逝，時光匆匆，兩個多月的時間在不知不覺與充實勞頓中度過。畢業(yè)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。我欣慰自己能夠將我所學知識與實踐相結合；更欣慰自己有勇氣和膽量去嘗試，去追求，去創(chuàng)新。 此設計是在張靜老師的悉心指導和幫助下，在很多同學的熱心幫助和支持下，經過這學期的忙碌和工作才能順利完成的。本次畢業(yè)設計已經接近尾聲，作為一個本科生的畢業(yè)設計，由于經驗的匱乏，所學的知識并不牢靠，難免有許多考慮不周全的 地方，如果沒有老師的指導，同學的熱情幫助，想要完成畢業(yè)設計是非常困難的。 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。借此之際，特向指導老師表示衷心的感謝。 此外，對在我設計和實習過程中，給予幫助的老師和同學表示感謝！ 最后，感謝各位評閱老師在百忙之中評閱本文。由于時間倉促，本人水平有限，難免有錯誤和不足之處，敬請各位老師指正與賜教。 祝：各位老師工作順利，身體健康！??！ 成都理工大學畢業(yè)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. 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