基于MATLAB的液压支架四连杆机构优化设计

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基于MATLAB的液压支架四连杆机构优化设计基于MATLAB的液压支架四连杆机构优化设计
王建国
(天地科技股份有限公司开采设计事业部，北京100013)
[摘要 通过对液压支架设计变量分析，采用MATLAB软件开发了-套液压支架四连杆机构
优化设计系统。通过入机交互界面把支架设计变量输入到该系统，实现了对四连杆机构结构尺寸和铰
接点坐标的优化设计；优化设计的四连杆机构满足双扭线轨迹曲线偏摆量，并可以降低支架连杆的重
量。液压支架四连杆机构优化设计系统代替了人工设计，大大缩短了设计周期，提高了设计精度。
[关键词] 液压支架；四连杆机构；优化设计
[中图分类号TD355.41 [文献标识码]A [文章编号1006.6225(2010)02mor70旬3
Optimized Design for Fbur-bar Linkage Structure of Powered Suppon Based on MATLA
WANG Jian-guo
(Coal MiniIlg＆D陷咖ing D印aItfn衄t，Ti彻di sci∞ce＆7№hnol0盱Co.，Ltd，Be玎ing 100013，China)
Abs岫lct：By粕alyzing desi印paramete巧of powered support，this paper印plied MAllAB sofware to developing a∞t of opti
desi铲system of foIlr-bar liIllage snⅥct瑚屯of powered support.Inputting desi印pa姗eters int0 tIlis system with hu删.machi矾in
active inte幽ce，realized oplimized desi印for stmc嘶gize of f缸r-bar linkage 8tmctum蚰d coordi瑚te of lillIage poim.Foll
linkage stnlctIIre fhn o州Inized des洒met tlle n∞d of s耐ng of twi8ted-pair orbit cuwe and lIli曲t decrease weigllt of co蛐ection
This叩tiIIlized d船i印sy8tem substitIlted删icial design锄d largely shortened desi印period aIld improved d鹤i印precision.
Key words：p0啪red supp叭；fo听b盯liIlkage snuctu弛；o曲nlized de$i印；
液压支架的前连杆、后连杆、掩护梁和底座铰
接成-个四连杆机构，该机构是液压支架的核
心。四连杆机构设计的优劣，决定着液压支架顶梁
运动轨迹，影响支架连杆和掩护梁的受力状况、支
架轮廓尺寸的大型变化，这些都将直接影响到支
架的支护性能、重量、成本和支架的稳定性。
1 基于MATLAB的液压支架四连杆机构优化设计
通常液压支架四连杆机构设计使用图解法和解
析法来进行，但因其作图和计算工作量大、精度
差，在实际工程设计应用中有很大的局限性。
MATLAB做为-种直译式的程序语言，具有强
大的科学计算能力和良好的数据可视化性能，同时
程序结构具有扩展性。应用MATLAB对液压支架
四连杆机构进行优化设计可大大缩短设计时问，提
高设计精度。在液压支架四连杆优化设计时首先确
定支架的设计变量，即确定支架的基本参数，根据
支架基本参数建立支架四连杆机构数学模型，在满
足支架梁端距变化的约束条件下，以四连杆机构重
量最轻为目标函数对支架四连杆机构进行优化设
计。本文基于建立的四连杆机构数学模型采用
MATLAB编写程序对四连杆机构进行优化设计。
1.1确定液压支架设计变量
在进行液压支架四连杆机构优化设计时，首
要确定支架设计变量。
液压支架主要设计变量(如图1)包括支架
大、最小高度(日、矗，根据矿井工作面煤层厚
吨
Q
～j
j
毒
图1 液压支架四连杆机构数学模型
[收稿日期2009-10-29
[作者简介王建国(1973-)。男，山东济宁人，硕士，工程师，从事液压支架设计工作。