目录。一、 设计题目 2
二、 设计方案 3
三、 程序及流程图 9
四、 设计结果 13
五、 结论及分析 16
六、 参考文献 16
设计题目：综合机械话开采液压支架设计。
综合机械话开采液压支架介绍：
在我国， 煤层赋存条件很复杂， 导致了采煤工艺的多样性， 如放顶煤采煤法、分层开采法及薄煤层开采法等。这些开采方法对支架的要求很高， 不只反映在强度要求上， 还要满足结构上的需要。现代掩护式和支撑式液压支架多用前、后连杆把掩护梁或连杆梁与底座相连结， 加上顶梁和立柱等构成一个平面连杆机构。
它要求： (1) 支架有较大的调高范围， 并有利于提高支撑力和支撑效率；(2) 平面连杆机构的瞬心应尽量靠近顶梁平面， 以减少支撑力的波动； (3) 掩护梁上堆积的矸石不宜过多， 以避免把支架压死， 造成移架困难； (4) 侧向力应指向采空区， 增加支架的稳定性， 减小底座前缘对底板的比压； (5) 支架重量轻。
图1.1液压支架实际设计图。
图1.2四连杆机构几何特征图。
设计条件和要求：
1). 支架高度在最大和最小范围内变化时，如图1.2所示，顶梁端点运动轨迹的最大宽度应小于或等于70，最好为30以下。
2). 支架在最高位置时和最低位置时，顶梁与掩护梁的夹角和后连杆与底平面的夹角，如图1.2所示，应满足如下要求：
支架在最高位置时，≤52°～62°，≤75°～85°；支架在最低位置时，为有利于矸石下滑，防止矸石停留在掩护梁上，根据物理学摩擦理论可知，要求，如果钢和矸石的摩擦系数=0.3，则=16.7°。
为了安全可靠，最低工作位置应使≥25°为宜。而角主要考虑后连杆底部距底板要有一定距离，防止支架后部冒落岩石卡住后连杆，使支架不能下降。一般取≥25°～30°，在特殊情况下需要角度较小时，可提高后连杆下铰点的高度。
从以上要求分析可知，为使支架工作可靠，在设计四连杆机构的运动轨迹时，应尽量使值减小。所以，当已知掩护梁和后连杆的长度后，从这个观点出发，在设计时只要把掩护梁和后连杆简化成曲柄滑块机构（实际上是双摇杆机构），运用作图法就可以了，如图1.3
图1.3 掩护梁和后连杆构成曲柄滑块机构。
四连杆机构设计的几何作图法按如下步骤进行：
1.确定掩护梁上铰点至定梁顶面之距和后连杆下铰点至底座底面之距。
一般按同类型支架用类比法来确定。
2.掩护梁后连杆长度的确定。
用解析法来确定掩护梁后连杆的长度如图1.4示。
设：g——掩护梁长度，a——后连杆长度，—点引垂线到后连杆下铰点之距，—支架最高位置时的计算高度，—支架最低位置时的计算高度。
图1.4掩护梁和后连杆计算图。
从几何关系可以列出如下两式。
将（2.1）式和（2.2）式联立可得：
说明。支架计算高度为支架高度减去掩护梁上铰点至顶梁顶面之距和后连杆下铰点至底座底面之距。
按四连杆结构几何特征要求选定、、、代入（2.3）式，可以求的的比值。由于支架型式不同，一般的比值按以下范围来取。本次设计取=， 25， =72， =30。
掩护式支架： =0.45~0.61
支撑掩护式支架： =0.61~0.82
本设计取=0.53
支架最高位置的计算高度为：
根据的比值和（2.4）式可以求的掩护梁长度g和后连杆程度a，经过取整后，再重新算出、、、的角度，这几个参数就确定了。
3.几何作图法作图过程。
用几何作图法驱动四连杆机构各部分尺寸，具体作法如图1.5所示。
图1.5液压支架四连杆机构的几何作图法。
作图步骤如下：
1). 确定后连杆下铰点o点的位置，使它大体比底座底面略高。
2). 过o点作与底座底面平行的水平线h—h线。
3). 过o点作与h—h线的夹角为的斜线。
4). 在此斜线上截取线段，长度等于a，a点即为后连杆与掩护梁的铰点。
5). 过a点作与h—h线的夹角为的斜线，以a点为圆心，以g为半径作弧觉此斜线一点，此点为掩护梁与顶梁的铰点。
6). 过点作h—h线的平行线f—f线，则h—h线与f—f线的距离为，为液压支架的最高位置时的计算高度。
7). 以a点为圆心，以（0.22~0.3）g长度为半径作弧，在掩护梁上交一点b，为前连杆上铰点的位置。
8). 过点作f—f线的垂线（液压支架高度变化时，点在此直线上滑动）。
9). 在垂线商作液压支架在最低位置时，顶梁与掩护梁的铰点。
10). 取线中间某一点，为液压支架降到此高度时掩护梁与顶梁的铰点。
11). 以o点为圆心，为半径作圆弧。
12). 以点为圆心，掩护梁长度为半径作圆弧，交前圆弧上一点，此点为液压支架降到中间某一位置时，掩护梁与后连杆的铰点。
13). 以点为圆心，掩护梁长度为半径作弧，交最前面圆弧上一点，此点为支架降到最低位置时，掩护梁与后连杆的铰点。
14). 连接、，并以点为圆心，长为半径作弧，交上一点点；以点为圆心，长为半径作弧，交上一点点。则b、、三点为液压支架在三个位置时，前连杆上的铰点。
15). 连接、为液压支架降到中间某一位置和最低位置时后连杆的位置。
16). 分别作和的垂直平分线，其交点c即为前连杆下铰点，为前连杆长度。
17). 过c点向h—h作垂线，交点d，则线段、、、和为液压支架四连杆机构。
18). 按以上初步求出的四连杆机构的几何尺寸，再用几何作图法画出液压支架掩护梁与顶梁铰点的运动曲线，只要逐步变化四连杆机构的几何尺寸，使可以画出不同的曲线来，再按液压支架四连杆机构的几何特征进行校核，最终选出较优的四连杆机构尺寸来。
图1.6如图1.6：
令：o2a=a;ab=b;bc=c; o2d=e; =g;e’b=f;jo1=s;je’=l;;
1) 后连杆与掩护梁的长度确定方法如下：
当支架在最高时h1=3600mm，掩护梁长度g为：
后连杆长度为：a=ig2.6）
前后连杆上铰点之距：b=g2.7）
前连杆上铰点至掩护梁上铰点之距为：f=g-b2.8）
在计算时，变量规定相应的步长如下：
的步长为0.0034；
的步长为0.0034；
的步长为0.02；
的步长为0.032；
2) 前连杆长度及角度的确定方法如下：
如图：1.7
如图：1.7
b点坐标。x1=fcosp1 y1=h1-fsinp12.9）
点坐标。x2=fcosp2 y2=bsinp2-asinq22.10）
根据几何关系p2为：
点坐标(掩护梁与后连杆垂直时)：
x3=fcosp3 y3=bsinp3+asinq32.12）式中。
c点坐标：支架的三个位置确定后，c点就是过b、b’、b’’的这个圆弧的圆心。
通过化简计算得：
其中2.17）
c点求出后，前杆长度和角度就可以确定了。
3) 前连杆下铰点的高度d和前后连杆下铰点在底座上的投影距离如下：
d2.18）
4) 按照所查条件进行优选。
如图（1.8）用作图法在cad中的作图：
图（1.8）
电解法流程图：
图（1.9）
程序：#include<>
#include<>
main()
float h1,h2,p1,q1,i,i1,g,a,b,c,d,e,f,a1,q2,o1,l,s,xc,yc,x4,y4,x5,y5,xx,xi,ex,gg;
float o,u,c1,q3,q4,k,j,r,z,x,y,e1,x1,y1,p2,x2,y2,p3,x3,y3,m,n,t,k1,k2,x6,y6;
float p4;
scanf("%f,%f",&h1,&h2输入h1,h2*/
for(p1=0.91;p1<=1.08;p1=p1+0.0034)/*设p1,q1,i,i1*/
for(q1=1.31;q1<=1.48;q1=q1+0.0034)
for(i=0.45;i<=0.61;i=i+0.032)
for(i1=0.22;i1<0.3;i1=i1+0.02)
g=h1/(sin(p1)+i*sin(q1));计算g,a,b,f*/
a=i*g;
b=i1*g;
f=g-b;
e1=g*cos(p1)-a*cos(q1);/计算b1,b2,b3,c点坐标*/
x1=f*cos(p1);
y1=h1-f*sin(p1);
q2=0.436;
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