基于VB的液壓支架四連桿運動分析程序設計

焦陶氣+黃建豐+侯西龍+陳韜宇

摘 要：基于VB程序為編程平臺，開發出一套可視界面的四連桿運動分析程序；實現對四連桿各個運動階段的參數化設計，并計算出頂梁運動軌跡和雙扭線最大橫向擺幅；可以減輕設計人員出差配套時的勞動強度，提高前期設計效率；

關鍵詞：液壓支架；四連桿；運動分析；VB軟件計算

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2017.08.197

1 引言

液壓支架的設計重點主要取決于四連桿機構，根據液壓支架的運動分析，合理的四連桿設計可以保證支架的結構穩定性和整體剛度，直接決定了頂梁的運動軌跡與掩護梁的運動姿態；同時四連桿機構設計是否合理直接導致支架前、后連桿的受力分布；設計的四連桿機構應該使支架頂梁前端點的運動軌跡呈近似直線，且支架整個伸收階段頂梁前端點運動軌跡的最大橫向擺幅應盡可能小；更好的提高對頂板的管理性能，使支架能承受較大的水平力。目前液壓支架的設計主要采用OPT軟件、邁實軟件、三維設計軟件等方式；OPT主要鑒于系統、界面更新換代不支持等問題基本不再采用；邁實軟件主要為購買為網絡加密版，個人外地出差無法使用等問題；三維設計軟件主要有采用Pro/E、SW、SE直接分析設計；本程序采用綠色小程序主要為用戶提供界面友好、操作方便實現對四連桿機構各個高度位置的參數化計算；

2 四連桿動作原理

本文從液壓支架四連桿機構運動學分析的基礎出發，先以支架后連桿水平傾角為自變量X，并列出各個運動函數方程如下：

依上圖所示，以四連桿機構兩個極限位角，以后連桿FH傾角X為自變量推導出液壓支架運動學分析的所有公式，以0.0001弧度為循環步距，將上面各函數方程調用計算出已設置支架高度參數的極限角度。

3 程序設計實現

下圖為基于VB編程平臺，開發出的可視界面的四連桿運動分析程序；實現對四連桿各個運動階段的參數化設計，并計算出頂梁運動軌跡和雙扭線最大橫向擺幅；通過使用該程序可以減輕設計人員出差配套、做方案時的勞動強度，提高前期設計效率。

下面以ZZ11000/24/50D型支撐掩護式液壓支架四連桿機構設計為例，說明該程序的設計和操作過程。

（1）參數輸入模塊：可按要求將已知Hmax、Hmin、OF、BE、BO、FH、EG、HL、HG、HL、GU、LM、MQ、PM、PD、AC、RO、AB參數填入相應欄內待分析計算。

（2）功能選項模塊：包括動作分析、導入、導出、清除、退出、測試按鈕；點擊動作分析按鈕，開始從最低位到最高位運動仿真，并計算出頂梁前端點雙扭線運動軌跡、最大橫向擺幅。

（3）具體高度測試模塊：在設計人員進行某高度（50mm的倍數）的動作姿態及放樣時，在測試欄輸入所需高度后點擊測試按鈕，相應在運動參數模塊中顯示出前連桿水平角、后連桿水平角、掩護梁背角、前后連桿夾角、瞬心角、瞬心距、L到E水平距離、L到E垂直距離等參數進行初稿放樣；并且依次輸入最高、最低高度時運動狀態顯示圖上會顯示出后立柱的最大、最小極限尺寸，若要得前立柱的參數需分別在PM、PD、AC、AB各參數欄填入前立柱位置參數計算即可；

（4）導入導出模塊：點擊導出按鈕后，會彈出另存為對話框，將信息參數輸入數據按txt格式保存；以備后期存檔或調用查看。點擊導入按鈕后，會彈出打開對話框，供設計人員選擇已保存的txt文件進行導入至信息參數輸入模塊，方便設計人員及時驗算用；既可在信息參數輸入模塊直接輸入數據方式，也可按導入txt數據文件方式計算，期間可以根據設計意圖臨時更改輸入的參數進行分析。

4 結語

本程序實現了四連桿的參數化設計，可視化操作界面使設計參數一目了然，并且繪制出頂梁前端點及瞬心點的運動軌跡、同時計算出最大橫向擺幅；避免出差在外無法使用邁實軟件的窘境，而且計算結果可靠，經驗證與邁實軟件計算數據誤差很小，可以起到臨時代替的作用，操作方便易用，入手很快，無需學習過程，不受操作系統限制，適用所有windows98以上系統。謹希望有更多的專業技術人員能夠予以啟發，針對制造設計過程開發的的優化程序來代替設計人員工作、服務企業。