基于VB的液壓支架四連桿運(yùn)動(dòng)分析程序設(shè)計(jì)

焦陶氣+黃建豐+侯西龍+陳韜宇

摘 要：基于VB程序?yàn)榫幊唐脚_(tái)，開(kāi)發(fā)出一套可視界面的四連桿運(yùn)動(dòng)分析程序；實(shí)現(xiàn)對(duì)四連桿各個(gè)運(yùn)動(dòng)階段的參數(shù)化設(shè)計(jì)，并計(jì)算出頂梁運(yùn)動(dòng)軌跡和雙扭線最大橫向擺幅；可以減輕設(shè)計(jì)人員出差配套時(shí)的勞動(dòng)強(qiáng)度，提高前期設(shè)計(jì)效率；

關(guān)鍵詞：液壓支架；四連桿；運(yùn)動(dòng)分析；VB軟件計(jì)算

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

1 引言

液壓支架的設(shè)計(jì)重點(diǎn)主要取決于四連桿機(jī)構(gòu)，根據(jù)液壓支架的運(yùn)動(dòng)分析，合理的四連桿設(shè)計(jì)可以保證支架的結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性和整體剛度，直接決定了頂梁的運(yùn)動(dòng)軌跡與掩護(hù)梁的運(yùn)動(dòng)姿態(tài)；同時(shí)四連桿機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)是否合理直接導(dǎo)致支架前、后連桿的受力分布；設(shè)計(jì)的四連桿機(jī)構(gòu)應(yīng)該使支架頂梁前端點(diǎn)的運(yùn)動(dòng)軌跡呈近似直線，且支架整個(gè)伸收階段頂梁前端點(diǎn)運(yùn)動(dòng)軌跡的最大橫向擺幅應(yīng)盡可能??；更好的提高對(duì)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(shè)計(jì)主要采用OPT軟件、邁實(shí)軟件、三維設(shè)計(jì)軟件等方式；OPT主要鑒于系統(tǒng)、界面更新?lián)Q代不支持等問(wèn)題基本不再采用；邁實(shí)軟件主要為購(gòu)買為網(wǎng)絡(luò)加密版，個(gè)人外地出差無(wú)法使用等問(wèn)題；三維設(shè)計(jì)軟件主要有采用Pro/E、SW、SE直接分析設(shè)計(jì)；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(shí)現(xiàn)對(duì)四連桿機(jī)構(gòu)各個(gè)高度位置的參數(shù)化計(jì)算；

2 四連桿動(dòng)作原理

本文從液壓支架四連桿機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)學(xué)分析的基礎(chǔ)出發(fā)，先以支架后連桿水平傾角為自變量X，并列出各個(gè)運(yùn)動(dòng)函數(shù)方程如下：

依上圖所示，以四連桿機(jī)構(gòu)兩個(gè)極限位角，以后連桿FH傾角X為自變量推導(dǎo)出液壓支架運(yùn)動(dòng)學(xué)分析的所有公式，以0.0001弧度為循環(huán)步距，將上面各函數(shù)方程調(diào)用計(jì)算出已設(shè)置支架高度參數(shù)的極限角度。

3 程序設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)

下圖為基于VB編程平臺(tái)，開(kāi)發(fā)出的可視界面的四連桿運(yùn)動(dòng)分析程序；實(shí)現(xiàn)對(duì)四連桿各個(gè)運(yùn)動(dòng)階段的參數(shù)化設(shè)計(jì)，并計(jì)算出頂梁運(yùn)動(dòng)軌跡和雙扭線最大橫向擺幅；通過(guò)使用該程序可以減輕設(shè)計(jì)人員出差配套、做方案時(shí)的勞動(dòng)強(qiáng)度，提高前期設(shè)計(jì)效率。

下面以ZZ11000/24/50D型支撐掩護(hù)式液壓支架四連桿機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)為例，說(shuō)明該程序的設(shè)計(jì)和操作過(guò)程。

（1）參數(shù)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(shù)填入相應(yīng)欄內(nèi)待分析計(jì)算。

（2）功能選項(xiàng)模塊：包括動(dòng)作分析、導(dǎo)入、導(dǎo)出、清除、退出、測(cè)試按鈕；點(diǎn)擊動(dòng)作分析按鈕，開(kāi)始從最低位到最高位運(yùn)動(dòng)仿真，并計(jì)算出頂梁前端點(diǎn)雙扭線運(yùn)動(dòng)軌跡、最大橫向擺幅。

（3）具體高度測(cè)試模塊：在設(shè)計(jì)人員進(jìn)行某高度（50mm的倍數(shù)）的動(dòng)作姿態(tài)及放樣時(shí)，在測(cè)試欄輸入所需高度后點(diǎn)擊測(cè)試按鈕，相應(yīng)在運(yùn)動(dòng)參數(shù)模塊中顯示出前連桿水平角、后連桿水平角、掩護(hù)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(shù)進(jìn)行初稿放樣；并且依次輸入最高、最低高度時(shí)運(yùn)動(dòng)狀態(tài)顯示圖上會(huì)顯示出后立柱的最大、最小極限尺寸，若要得前立柱的參數(shù)需分別在PM、PD、AC、AB各參數(shù)欄填入前立柱位置參數(shù)計(jì)算即可；

（4）導(dǎo)入導(dǎo)出模塊：點(diǎn)擊導(dǎo)出按鈕后，會(huì)彈出另存為對(duì)話框，將信息參數(shù)輸入數(shù)據(jù)按txt格式保存；以備后期存檔或調(diào)用查看。點(diǎn)擊導(dǎo)入按鈕后，會(huì)彈出打開(kāi)對(duì)話框，供設(shè)計(jì)人員選擇已保存的txt文件進(jìn)行導(dǎo)入至信息參數(shù)輸入模塊，方便設(shè)計(jì)人員及時(shí)驗(yàn)算用；既可在信息參數(shù)輸入模塊直接輸入數(shù)據(jù)方式，也可按導(dǎo)入txt數(shù)據(jù)文件方式計(jì)算，期間可以根據(jù)設(shè)計(jì)意圖臨時(shí)更改輸入的參數(shù)進(jìn)行分析。

4 結(jié)語(yǔ)

本程序?qū)崿F(xiàn)了四連桿的參數(shù)化設(shè)計(jì)，可視化操作界面使設(shè)計(jì)參數(shù)一目了然，并且繪制出頂梁前端點(diǎn)及瞬心點(diǎn)的運(yùn)動(dòng)軌跡、同時(shí)計(jì)算出最大橫向擺幅；避免出差在外無(wú)法使用邁實(shí)軟件的窘境，而且計(jì)算結(jié)果可靠，經(jīng)驗(yàn)證與邁實(shí)軟件計(jì)算數(shù)據(jù)誤差很小，可以起到臨時(shí)代替的作用，操作方便易用，入手很快，無(wú)需學(xué)習(xí)過(guò)程，不受操作系統(tǒng)限制，適用所有windows98以上系統(tǒng)。謹(jǐn)希望有更多的專業(yè)技術(shù)人員能夠予以啟發(fā)，針對(duì)制造設(shè)計(jì)過(guò)程開(kāi)發(fā)的的優(yōu)化程序來(lái)代替設(shè)計(jì)人員工作、服務(wù)企業(yè)。