基于VB的液压支架四连杆运动分析程序设计

摘 要：基于VB程序为编程平台，开发出一套可视界面的四连杆运动分析程序；实现对四连杆各个运动阶段的参数化设计，并计算出顶梁运动轨迹和双扭线最大横向摆幅；可以减轻设计人员出差配套时的劳动强度，提高前期设计效率；

关键词：液压支架；四连杆；运动分析；VB软件计算

DOI：10.16640/ki.37-1222/t.2017.08.197

1 引言

液压支架的设计重点主要取决于四连杆机构，根据液压支架的运动分析，合理的四连杆设计可以保证支架的结构稳定性和整体刚度，直接决定了顶梁的运动轨迹与掩护梁的运动姿态；同时四连杆机构设计是否合理直接导致支架前、后连杆的受力分布；设计的四连杆机构应该使支架顶梁前端点的运动轨迹呈近似直线，且支架整个伸收阶段顶梁前端点运动轨迹的最大横向摆幅应尽可能小；更好的提高对顶板的管理性能，使支架能承受较大的水平力。目前液压支架的设计主要采用OPT软件、迈实软件、三维设计软件等方式；OPT主要鉴于系统、界面更新换代不支持等问题基本不再采用；迈实软件主要为购买为网络加密版，个人外地出差无法使用等问题；三维设计软件主要有采用Pro/E、SW、SE直接分析设计；本程序采用绿色小程序主要为用户提供界面友好、操作方便实现对四连杆机构各个高度位置的参数化计算；

2 四连杆动作原理

本文从液压支架四连杆机构运动学分析的基础出发，先以支架后连杆水平倾角为自变量X，并列出各个运动函数方程如下：

依上图所示，以四连杆机构两个极限位角，以后连杆FH倾角X为自变量推导出液压支架运动学分析的所有公式，以0.0001弧度檠环步距，将上面各函数方程调用计算出已设置支架高度参数的极限角度。

3 程序设计实现

下图为基于VB编程平台，开发出的可视界面的四连杆运动分析程序；实现对四连杆各个运动阶段的参数化设计，并计算出顶梁运动轨迹和双扭线最大横向摆幅；通过使用该程序可以减轻设计人员出差配套、做方案时的劳动强度，提高前期设计效率。

下面以ZZ11000/24/50D型支撑掩护式液压支架四连杆机构设计为例，说明该程序的设计和操作过程。

（1）参数输入模块：可按要求将已知Hmax、Hmin、OF、BE、BO、FH、EG、HL、HG、HL、GU、LM、MQ、PM、PD、AC、RO、AB参数填入相应栏内待分析计算。

（2）功能选项模块：包括动作分析、导入、导出、清除、退出、测试按钮；点击动作分析按钮，开始从最低位到最高位运动仿真，并计算出顶梁前端点双扭线运动轨迹、最大横向摆幅。

（3）具体高度测试模块：在设计人员进行某高度（50mm的倍数）的动作姿态及放样时，在测试栏输入所需高度后点击测试按钮，相应在运动参数模块中显示出前连杆水平角、后连杆水平角、掩护梁背角、前后连杆夹角、瞬心角、瞬心距、L到E水平距离、L到E垂直距离等参数进行初稿放样；并且依次输入最高、最低高度时运动状态显示图上会显示出后立柱的最大、最小极限尺寸，若要得前立柱的参数需分别在PM、PD、AC、AB各参数栏填入前立柱位置参数计算即可；

（4）导入导出模块：点击导出按钮后，会弹出另存为对话框，将信息参数输入数据按txt格式保存；以备后期存档或调用查看。点击导入按钮后，会弹出打开对话框，供设计人员选择已保存的txt文件进行导入至信息参数输入模块，方便设计人员及时验算用；既可在信息参数输入模块直接输入数据方式，也可按导入txt数据文件方式计算，期间可以根据设计意图临时更改输入的参数进行分析。

4 结语

本程序实现了四连杆的参数化设计，可视化操作界面使设计参数一目了然，并且绘制出顶梁前端点及瞬心点的运动轨迹、同时计算出最大横向摆幅；避免出差在外无法使用迈实软件的窘境，而且计算结果可靠，经验证与迈实软件计算数据误差很小，可以起到临时代替的作用，操作方便易用，入手很快，无需学习过程，不受操作系统限制，适用所有windows98以上系统。谨希望有更多的专业技术人员能够予以启发，针对制造设计过程开发的的优化程序来代替设计人员工作、服务企业。