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计算实例

采用上述方法计算了某反四连杆液压支架静力

承载状况。图 ! 为 支 架 网 格 划 分 图，图 " 为 支 架 顶
梁偏载时 &’( )*+,+ 应力云图。

图 ! 支架网格划分图

图 # 支架 &’( )*+,+ 应力云图

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运动仿真

支架 的 运 动 形 式 较 为 简 单，运 动 过 程 仿 真 的 目

的主要在于解决目前二维计算方法无法求解的 " 个
问题：

（!）检测支架在不同位置干涉情况；

（"）计算支

架在不同高度时的重心坐标。

! - # - !

有关假定

（!）顶梁上表面与底座底面平行。（"）不考虑各

连接处的间隙。（%）销 轴 端 面 与 所 连 接 的 构 件 表 面
平行且距离值恒 定。（.）立 柱 和 千 斤 顶 的 活 塞 杆 与
其所配合的油缸 同 轴 心。（/）机 构 的 主 动 力 源 作 用
于立柱的活柱上。

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仿真实例

采用上述方法对两柱掩护式液压支架和反四连

杆液压支架进行了运动仿真。图 % 为两柱掩护式液
压支架仿真结果，图 . 为 反 四 连 杆 液 压 支 架 在 整 个
支护高度范围内重心轨迹曲线。

图 " 两柱掩护式支架仿真结果

图 $ 反四连杆支架重心轨迹曲线

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含铰接间隙液压支架梁端轨迹曲线研究

对 于 含 铰 接 间 隙 机 构 的 分 析，可 归 纳 为 运 动 学

分析和动力学分析两大范畴。尽管目前含间隙机构

的动力学分析取 得 了 一 定 成 果，但 是 支 架 的 研 究 还

是侧重于运动学 分 析，这 是 由 液 压 支 架 的 使 用 特 点

决定的，本文主要对其运动学性能进行分析。

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数学模型建立

采用 基 于 连 续 接 触 间 隙 铰 接 模 型（ 0’(1*(2’2+

0’(1341 )’5,6），假定 销 轴 与 所 连 接 的 构 件 始 终 是 处

于接触状态且接 触 表 面 无 弹 性 变 形，将 含 间 隙 机 构

转化成无间隙多杆多自由度系统。

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仿真实例

算 例 选 用 四 柱 式 正 四 连 杆 支 架 作 为 研 究 对 象，

分别 研 究 了 销 轴、销 孔 间 隙 为 7 88、! 88、" 88、%

88、

. 88 和 / 88 等 9 种状态 下 梁 端 轨 迹 的 变 化 情

况。为节省机时，本例仅分析前、后连杆与底座联接

的 " 个铰点存在间隙的问题。各种间隙下的梁端距
变化情况见图 /。

图 % 梁端摆动轨迹曲线图

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结构件有限元优化

有限 元 优 化 是 在 静 力 分 析 基 础 上，根 据 约 束 条

件与目标函数对 结 构 件 的 几 何 尺 寸 进 行 优 化 处 理，

达到最优化设 计 的 目 的。 对 于 支 架 设 计 来 说，就 是

如何在保证强度的条件下，使结构件重量达到最轻。

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优化实例

采用上述方法对某一支架的柱帽结构进行了有

限元优化计算。以柱窝外圆径 "、十字肋厚度 #（共
有 . 条）和 十 字 肋 高 度 $ 等 参 数 作 为 优 化 设 计 变
量，优化设计数学模型如下

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虚拟样本技术在液压支架中的研究现状与前景———徐亚军，等

第 "; 卷第 . 期