第３１卷第０９期基于Ｍａｔｌａｂ软件的挑梁四连杆机构优化设计——孙鹏飞，等

ＦＩＶＦｏＡＦ叠

２设计思路

Ｖ０１．３１Ｎｏ．０９

由结构限制设定０点和Ｑ点的纵坐标ｙｏ和

Ｊ

ＹＱ，Ｐ点坐标（ＸＰ，如），机架长度Ｌｏ、ａｌ＿０。、ａ３＝３。。

（１）ｌ位置时，依据前梁尺寸设定￡，、ｙ、Ｌ，口初始值．考虑四连杆结构的联接销轴尺寸和强度要求，取ｙ＝２０。，ＬＩ≥１００，Ｌ３≥１００，ｆｌ＝３０。。由图ｌ可知

Ｘ～，＝Ｘ—ＬｔｃｏｓｙＹ，ｖ．＝ｙ一￡ｔｓｉｎｙ

圈２支护时３位置示意图

ｎｌ＋妒ｌ＋／３＝９０。；卢＝ａｒｃｔａｎ（Ｘｘ．ＩＹｘ，）千斤顶长度

５＝Ｖ蕊再瓦再砸再瓦厂

在实现超前支护处于３位置时，由图２可见，妒３＝妒。；按ＭＴ３１２设计规范，此时可确立挑梁与３连

杆夹角ａ乒３。。

１．２受力分析（见图３）

ＸＫ；＝Ｘｏ＋Ｌ３ｓｉｎ／３

比．＝Ｙｏ＋Ｌ３ｃｏｓ届

妒ｌ＝９００—ｄｌ书

￡２＝、／（ｘⅣ．—．Ｙ石．）２＋（ｙ，ｖ。一ｙ《，）２

（２）２位置时，ａ３＝３。，妒３＝妒ｌ，可求得／３＝９０。一ａ３一ｑ０３＝９０。一ＣＸ３－－ｑ０１。则Ｘｘ，＝Ｘｏ－Ｌ３ｓｉｎ／３，ＹＫ，＝Ｙｏ－Ｌ３ｃｏｓ届。由前述几何分析可知

在挑起支顶处于３位置时．由两直线问夹角公式可求得

口芦ａｒｃｏｓ讥晤（ＸＮ黟，－Ｘｐ研）（Ｘ：Ｖ，－Ｘａ）＋忻（ＹＮ晤，－Ｙ府ｐ）（Ｙ丽Ｎ，－ＹｉＫ，）亍蛳ｃ。ｓⅥ晤（Ｘ＃，蹯－Ｘｐ丽）（Ｘ＃，－Ｘｘ，）＋忻（Ｙ＃晤，－Ｙ啊ｏ）（Ｙ砸Ｎ，－意Ｙｏ）亍

、／（ｈ，．ｙ，乒皑，ｖ掣，）２、／（】，Ｍ－ｙＫ净俩虬爿虬）ｚ

、／（ｙⅣ√胳俩Ⅳ掣∥、／（１，Ｍ＿ｙ缸净Ⅸ飓爿ｘ．）２

图３挑梁受力分析示惫图

（Ｘ，ｖ，－ＸＰ）２＋（ＹⅣ，一ＹＰ）２吐ｊ

（Ｘ，ｖ，—‰）２＋（ｙ／ｖ，一Ｙｘ）２吐；

联立求解Ｘ¨ｈ，；为防止机构干涉，判断是否

满足条件ｙⅣ，≥Ｙｅ＋８０，否则￡。＝￡Ｉ＋２０转步骤（１）。

（３）千斤顶伸出长度

ｓＩ－、／雨巧ｉ啄了≮疆ｉｊｉ厂，千斤顶固定段尺

寸参考数值Ｓｏ一３００ｍｍ。设千斤顶最小长度．ｓ。，最大长度Ｊｓ，，则可求得

Ⅳ点受力分析

５ｌ＝５。＋Ｊｓｏ＋（２０～３０）

９Ｆ０

屏一ＦｑＮｃｏｓ盼—们ＯＳ

Ｒ档ｉｎｐ广屁幛ｉｎ

ｐＦ０

（３）（４）

Ｘｏ；‰，＋、／Ｓ｝－（ｙｒｙⅣ，）２

ｓ３＝、／（ｘ旷ｘ～，）２＋（ｙｒｙ＿＿ｖ，）２

为保证挑梁可达到预定位置，判断是否满足条件岛、＜２Ｓ，＋Ｓｏ－１５，否则Ｓｆ－．ｓ。＋１０，转步骤（３）。

（４）为防止机构出现干涉，判断是否满足条件：

式中如、广一挑梁千斤顶推力，由式（３）、式（４）可

求得厢、％；

由点到线距离公式可求得０点到ＫＮ点距离

如—Ａ—ＸＫ－－ＸＮ＝ｒ

ＰＫｌ－、／蕊■瓦再砸ｉ可１＞９０及

ｎ≥１５。．否则Ｌ３＝Ｌ３＋２０转步骤（１）。两连杆力

ＸＫ－－ＸＮ——＿＿ＸＫ，一

、／¨ｃ斧蔫，２

（５）２、３杆均为二力杆，由式（３）、式（４）可求得

在工作状态．四连杆机构承受的外载荷力距０点销轴处越近。则０点销轴力越大，为简化计算，在据采煤机截深确定挑梁尺寸后，力尺距销轴距离ｈ

鼯而（晋托ｏｓ

Ｆ舻Ｆｑ：ｉｎ

Ｏ／ｓｉｎＯｌ

０２）

取为挑梁尺寸的１／３，０点受力为如、勖；对０点受

力分析．得

Ｒｈ＋ｆＲｈｔ＝Ｒ彩ｊ囊鹋ｏｓ（＇ｒｒ一０ｌ一仍）１：肛＋ｊ‰＝０

（５）（６）（７）

由式（５）～式（７）可求得销轴所受力Ｆｏｘ－－－－ＦＮｘｅｏｓ（竹－Ｏｌ一晚）＿皿

Ｒｙ＝一％ｉｎ（ｗ一０ｌ—０２）＋尺

Ｆ＝Ｘ／—Ｆｏｘ２＋—Ｆｏｒ２．通过程序输出结果。

（６）判断￡Ｊ－－－＞３００，否则厶吐１＋２０转步骤（１）；

（７）判断Ｌ３Ｉ＞３００，否则Ｌ３＝Ｌ３＋２０。转步骤（１）；

‰ｓｉｎ（ａｔ一０厂０２）－Ｒ＋Ｆｏｙ＝Ｏ

式中产＿钢板和煤壁的摩擦系数，ｒ欧ｆ－－Ｏ．３。

由式（５）～式（７）可求得销轴所受力

（８）判断Ｂ，＞９０。，否则卢私１５。。

通过Ｍａｔｌａｂ软件编制程序输出图像．从中选择

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