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方案一 
采用相对传统的方法进行液压支架的设计与建模。在传统的二维设计的完成的前提下,

利用计算机软件技术，用 AutoCAD 软件进行二维图形的绘制。在二维图形绘制完成之后,

再利用 Pro/ENGINEER 软件根据已有的二维图形进行三维实体模型的建立。在三维实体模
型全部建立完之后再根据二维的图纸进行总体装配，检验其干涉情况，并根据生产实际需要

进行运动仿真。 

方案二 
采用二维图形设计与三维实体模型建立并行的设计方法。也就是，在已有的二维图纸的

基础上，首先利用 AutoCAD 软件进行二维图形的设计，在液压支架的结构尺寸基本确定的
时候，根据已有的二维图纸进行三维实体模型的建立，并进行装配，检验其干涉情况，来确

定尺寸是否合适。如果合适就采用，如果不合适就返回修改二维图形，同时也修改三维模型，

直到设计合理，进行“虚拟样机”的装配，再进行运动仿真分析，检验干涉情况。如果结果符
合要求，则可同时得到二维图纸与三维实体模型。 

2.2  方案的评价 

方案一采用的是先进行二维图形的设计，再根据已经设计完毕的二维图纸来进行三维实

体模型的建立。这种设计方法与传统的设计方法相比之下，没有明显的缩短时间，只是在三

维实体模型建立之后，采用计算机辅助技术进行装配、动态仿真分析与检验干涉情况。如果

不合格，就得再从二维图形开始，重新开始设计，循环下去直到设计符合要求为止。这种方

案虽然不用制造物理样机，节省了一定的资源浪费，但过程繁琐，一样也浪费了一定的时间、

人力、物力。 

方案二采用了二维图纸设计与三维实体建模的并行设计方法。在设计二维图形的同时也

开始进行三维模型的建立，并不是等总体的模型都建立、装配完毕才进行干涉的检验，发现

问题。而是每设计完一部分就进行装配并进行干涉检验，反映出模型的结构、尺寸所出现的

问题，同时可以及时修改二维图纸。到总体装配时基本就没有问题了，在这个基础上再进行

运动分析和总体的干涉检验。这种随错随改的方法节省了大量的时间，缩短了开发周期，从

而节省了人力、物力和资源的浪费。 

通过对以上二种方案的评价，可见方案二较方案一要优越得多，所以采用方案二进行本

次设计。 

3. ZY3600/12/27.5L 型液压支架立柱力学模型建立及验算 

液压支架立柱、千斤顶是液压支架的动力部件。立柱的性能和可靠性直接影响着支架的

性能和可靠性，进而影响着综合采煤工作面的安全和生产效率。 

3.1  液压支架立柱简介 

立柱是液压支架实现支撑和承载的主要部件，它长期处于高压受力状态。其工作腔必须

可靠地密封，装有安全阀以控制其最高工作压力，使工作压力大于泵站压力。它除应具有合

理工作阻力和可靠的工作特性之外，还必须有足够的抗压和抗弯强度，良好的密封，结构简

单且能适应液压支架工作的要求。 

3.1.1  液压支架立柱的类型   

液压支架的立柱实际上是一种液压缸。它有如下图所示的几种类型

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