液压支架四连杆机构运动学分析与优化设计基础

"液压支架四连杆机构运动学分析——周保卫，《煤矿机电》，2018年4月，第78-80页及83页，doi:10.16545/j.cnki.cmet.2018.04.022" 在《液压支架四连杆机构运动学分析》一文中，作者周保卫深入探讨了液压支架的核心部件——四连杆机构的运动学特性。液压支架是煤炭开采过程中用于支护巷道、防止顶板垮落的重要设备，其工作性能直接影响到矿井的安全和效率。四连杆机构作为液压支架的关键组件，其运动学分析对于理解支架的动作行为和优化设计至关重要。 文章首先基于四连杆机构的几何关系和尺寸参数，建立了一个以前连杆水平倾角为自变量的数学模型。这一模型能够描述四连杆机构在不同工作条件下的动态行为，为后续的计算和分析提供了理论依据。其中，前连杆的角度变化能够反映出液压支架在工作面的适应性和灵活性。 接着，作者应用牛顿-辛普森算法来解决由该数学模型所推导出的连杆角度问题。这是一种数值求解方法，可以有效地处理复杂的非线性问题，确保了计算结果的精度。通过该算法，能够精确地计算出各个连杆在运动过程中的具体角度变化，这对于理解机构的运动规律极其关键。 进一步，利用MATLAB编程语言，作者构建了一个程序来模拟和求解掩护梁与顶梁铰接点的运动轨迹。掩护梁和顶梁是液压支架的重要组成部分，它们的相对运动决定了支架对巷道顶板的支撑效果。这一程序的运行结果直观展示了这两个部件在不同工况下的动态关系，为实际工程应用提供了直观的参考。 此外，该研究还分析了各连杆运动参数（如速度、加速度等）随前连杆角度变化的规律。这些参数的变化揭示了四连杆机构在不同工作阶段的动力学特性，有助于优化设计时考虑到各部件的受力情况和运动协调性，从而提升液压支架的工作效率和安全性。 该研究通过深入的运动学分析，为液压支架的优化设计提供了理论支持和实践指导，对于提升煤炭开采过程中的机械化和自动化水平具有积极意义。同时，这种方法论也可以为其他类似机械系统的分析和设计提供借鉴。