掩护式液压支架说明指导书.docx

序言
经过近30 年发展和努力, 中国液压支架设计、制造水平在不停提升, 尤其是在缓倾斜中厚煤层液压支架方面积累了相当丰富经验, 架型已基础趋于成熟、完善, 在品种和质量方面和国际优异水平相比差距越来越小。但在控制元件和控制系统方面, 和优异国家产品相比还有较大差距。所以, 以后除应继续针对中国国情和煤层具体条件, 开发部分新架型、新品种外, 还应在改善支架控制系统和提升支架工作可靠性方面下功夫。
多年来, 中国采煤综合机械化水平有所提升, 伴随综合机械化采煤技术不停发展和新型大功率采煤机、工作面输送机出现, 要求支架和之相配套, 但若支架控制系统不作对应改善, 是满足不了这一要求。到现在为止, 中国国产液压支架控制方法仍然停留在跟机手把单向邻架控制或本架控制水平。这种控制方法, 即使含有控制系统简单、制造轻易、造价较低和对煤层地质条件改变适应性较强优点, 但它存在严重缺点: ①工人劳动条件差, 安全性差; ②移架速度慢, 影响采煤机效率发挥; ③通风条件差,支架故障率高; ④支架支护效能发挥程度和操作人员经验多少和技能高低有亲密关系。液压支架实现自动控制后, 就可有效地克服上述缺点, 实现对支架电液控制, 而且有多个控制方法可供选择, 人员可在较安全地方集中对整个工作面支架进行远程控制或程序控制

1.液压支架概述
1.1液压支架组成
液压支架由顶梁、底座、掩护梁、立柱、推移装置、操纵控制系统等关键部分组成。
1.2液压支架用途
在采煤工作面煤炭生产过程中，为了预防顶板冒落，维持一定工作空间，确保工作人员安全和各项作业正常进行，必需对顶板进行支护。而液压支架是以高压液体作为动力，由液压元件和金属构件组成支护和控制顶板设备，她能实现职称、切顶、移动和推移输送机等一套工序。实践表明液压支架含有支护性能好、强度高、移架速度快 安全可靠等优点。液压支架和可弯曲输送机和采煤机组成综合机械化采煤设备，它应用对增加采煤工作面产量、提升劳动生产率、降低成本、减轻工人体力劳动和确保安全生产是不可缺乏有效 方法。所以，液压支架是技术上优异、经济上合理、安全上可靠，是实现采煤综合机械化和自动化不可缺乏关键设备。
1.3液压支架工作原理
液压支架在工作过程中，必需含有升、降、推、移四个基础动作，这些动作时利用泵站供给高压乳化液经过工作性质不一样多个液压缸来完成。

图1-1 液压支架工作原理
Fig .1-1 Hydraulic pressure support principle of work
1) 升柱 当需要支架上升支护顶板时，高压乳化液进入立柱活塞腔，另一腔回液，推进活塞上升，使和活塞杆相连接顶梁紧紧接触顶板。
2) 降柱 当需要降柱时，高压液进入立柱活塞杆腔，另一腔回液，迫使活塞杆下降，于是顶梁脱离顶板。
3) 支架和输送机前移 支架和输送机前移，全部是由底座上推移千斤顶来完成。当需要支架前移时，先将柱卸载，然后高压液进入推移千斤顶活塞杆腔，另一腔回液，以输送机为支点，缸体前移，把整个支架拉向煤壁；当需要推输送机时，支架支撑顶板后高压液进入推移千斤顶活塞腔，另一腔回液，以支架为支点，使活塞杆伸出，把输送机推向煤壁。
1.4.液压支架架型分类
根据液压支架在采煤工作面安装位置来划分 有端头液压支架和中间液压支架。端头液压支架简称端头支架，专门安装在每个采煤工作面两端。中间液压支架是安装在除工作面端头以外采煤工作面上全部位置支架。
现在使用液压支架在分三类即：支撑式、掩护式和支撑掩护式支架。
1.4.1 支撑式支架
支撑式支架架型有垛式支架和节式支架两种型式。图1-2，前梁较长，支柱较多并呈垂直分布，支架稳定性由支柱复位装置来确保。所以底座坚固定，它靠支柱和顶梁支撑作用控制工作面顶板，维护工作空间。顶板岩石则在顶梁后部切断垮落。
这类支架含有较大支撑能力和良好切顶性能，适适用于顶板坚硬完整，周期压力显著或强烈，底板较硬煤层。

a b
图1-2 a—垛式 b—节式
Fig.1-2 a—corduroy  b—divisiona
1.4.2掩护式支架
掩护式支架有插腿式和非插腿式两种型式。图1-3所表示顶梁较短，对顶板作用力均匀；结构稳定，抵御直接顶水平运动能力强；防护性能好调高范围大，对煤层厚度改变适应性强；但整架工作阻力小，通风阻力大，工作空间小。这类支架适适用于直接顶不稳定或中等稳定煤层。

a b c
图1-3 a—插腿式支架 b—立柱支在掩护梁上非插腿式支架c—立柱支在顶梁上非插腿式支架
Fig.1-3 a－support b－ leg piece on support  c－leg piece  on support 
1.4.3支撑掩护式支架
支撑掩护式支架架型关键用：四柱支在顶梁上；二柱支在顶梁；一柱或二柱支在掩护梁上。支柱两排，每排1-2根，多呈倾斜部署，靠采空区一侧，装有掩护梁和四连杆机构。它支撑力大，切顶性能好，防护性能好，结构稳定，但结构复杂，重量大，价贵，不便于运输。
这类支架适适用于直接顶为中等稳定或稳定，老顶有显著或强烈周期来压，瓦斯储量较大中厚或厚煤层中。
1.5液压支架设计目标、要求和设计支架必需基础参数
1.5.1设计目标
采取综合机械化采煤方法是大幅度增加煤炭产量、提升经济效益必由之路。为了满足对煤炭日益增加需要，必需大量生产综合机械化采煤设备，快速增加综合机械化采煤工作面。而每个综采工作面平均需要安装150台液压支架，可见对液压支架需要量是很大。
因为不一样采煤工作面顶底板条件、煤层厚度、煤层倾角、煤层物理机械性质等不一样，对液压要求也不用。为了有效支护和控制顶板，必需设计出不一样类型和不一样结构尺寸液压支架。所以，液压支架设计工作是很关键。因为液压支架类型很多，所以其设计工作量也是很大，由此可见，研制和开发新型液压支架是必不可少一个步骤。
经过近30 年发展和努力, 中国液压支架设计、制造水平在不停提升, 尤其是在缓倾斜中厚煤层液压支架方面积累了相当丰富经验, 架型已基础趋于成熟、完善, 在品种和质量方面和国际优异水平相比差距越来越小。但在控制元件和控制系统方面, 和优异国家产品相比还有较大差距。所以, 以后除应继续针对中国国情和煤层具体条件, 开发部分新架型、新品种外, 还应在改善支架控制系统和提升支架工作可靠性方面下功夫
1.5.2对液压支架基础要求
1) 为了满足采煤工艺及地质条件要求，液压支架要有足够初撑力和工作阻力，方便有效地控制顶板，确保合理下沉量。
2) 液压支架要有足够推溜力和移架力。推溜力通常为100KN左右；移架力按煤层厚度而定，薄煤层通常为100KN~150KN，中厚煤层通常为150KN~250KN，厚煤层通常为300KN~400KN。
3) 防矸性能要好。
4) 排矸性能要好。
5) 要求液压支架能确保采煤工作面有足够通风断面，从而确保人员呼吸，稀释有害气体等安全方面要求。
6) 为了操作和生产需要，要有足够宽人行道。
7) 调高范围要大，照明和通讯方便。
8) 支架稳定性要好，底座最大比压要小于要求值。
9) 要求支架有足够刚度，能够承受一定不均匀载荷和冲击载荷。
10) 在满足强度条件下，尽可能减轻支架重量。
11) 要易于拆卸，结构要简单。
12)液压元件要可靠。
1.5.3设计液压支架必需基础参数
1).顶板条件
依据老顶和直接顶分类，对支架进行选型。
2).最大和最小采高
依据最大和最小采高，确定支架最大和最小高度，和支架支护强度。
3).瓦斯等级
依据瓦斯等级，按保安规程要求，险算通风断面。
4).底板岩性及小时涌水量
依据底板岩性和小时涌水量验算底板比压。
5).工作面煤壁条件
依据工作面煤壁条件，决定是否用护帮装置。
6).煤层倾角
依据煤层倾角，决定是否用防倒放滑装置。
7).井筒罐笼尺寸
依据井筒罐笼尺寸，考虑支架运输外形尺寸。
8).配套尺寸
依据配套尺寸及支护方法来计算顶梁长度

具体DWG图 纸 请 加：三 二 ③ 1爸 爸 五 四 0 六
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2液压支架基础技术参数确实定
2.1原始条件
掩护式液压支架，煤层厚度为2.3~2.9m，老顶为2级，直接顶为1类
2.2基础技术参数
1）支架高度

取；

式中 ——支架最大高度；
——支架最小高度；
——支架最高位置时计算高度；
——支架最低为之时计算高度；
——掩护梁上铰点至顶梁顶面之距；取100mm；
——后连杆下铰点至底座底面之距；取200mm；
——煤层最大厚度（最大采高）；
——煤层最小厚度（最小采高）；
——考虑伪顶、煤皮冒顶落后仍有可靠初撑力所需要支撑高度，取250mm；
——顶板最大下沉量，取150mm；
——移架时支架最小可靠量，通常取50mm；
——浮矸石、浮煤厚度，通常取50mm.
2）支架伸缩比

3）支护强度

=
=362.6
式中：——当支架最大采高为时，支架应有支护强度；
——在架型选择表2-1中和低于但和之相邻采高相对应支护强度；
——在架型选择表2-1中和高于但和之相邻采高相对应支护强度；
——所对应采高；
——所对应采高。
4）支架间距
所谓支架间距，就是相邻两支架中心之间距离。用bc表示。
支架间距bc要依据支架型式来确定，但因为每架支架推移千斤顶全部和工作面输送机一节溜槽相连，所以现在关键依据刮板输送机溜槽每节长度及槽帮上千斤顶连接块位置来确定，中国刮板运输机溜槽每节长度通常为1.5 m，千斤顶连接位置在刮板槽槽帮中间，所以除节式和迈步式支架外，支架间距通常为1.5米，本设计取bc=1.5 m
5）底座长度
所谓底座，就是将顶板压力传输到底板稳固支架部件。在设计支架底座长度时，应考虑以下多个方面：支架对底板接触比压要小；支架内部应有足够空间用于安装立柱、液压控制装置、推移装置和其它辅助装置；便于人员操作和行走；确保支架稳定性等。通常，掩护式支架底座长度取3.5倍移架步距，即2.1m左右；支撑掩护式支架对底座长度取4倍移架步距，即2.4m左右。此次设计底座为2.240m
表2-1适应不一样类级顶板架型和支护强度
Tab 2-1 Adaptive diffent cap of roof and model holding strength
老顶等级
Ⅰ
Ⅱ
Ⅲ
Ⅳ
直接顶类别
1
2
3
1
2
3
1
2
3
4
4

架

型

掩护式
掩护式
支撑式
掩护式
掩护式或支撑掩护式
支撑式
支撑掩护式
支撑掩护式
支撑或支撑掩护式
支撑或支撑掩护式

采高＜2.5m时用支撑式
采高＞2.5m时用支撑掩护式
支
护
强
度KN/M
支架采高m
1
294
1.3×294
1.6×294
＞2×294
应结合深孔
爆破，软化
顶板等方法
处理采空区
2
343（245）
1.3×343(245)
1.6×343
＞2×343
3
441(343)
1.3×441(343)
1.6×441
＞2×441
4
539(441)
1.3×539(441)
1.6×539
＞2×539
注：（1）表中括号内数字系统掩护式支架顶梁上支护强度。
（2）1.3、1.6、2为增压系数
。

3四连杆机构设计
3.1四连杆机构作用
四连杆机构是掩护式支架和支撑掩护式支架最关键部件之一。其作用概括起来关键有两个，其一是当支架由高到低改变时，借助四连杆机构使支架顶梁前端点运动轨迹呈近似双纽线，从而使支架顶梁前端点和煤壁间距离改变大大减小，提升了管理顶板性能；其二是使支架能承受较大水平力。
下面经过四连杆机构动作过程几何特征深入叙述其作用。这些几何特征是四连杆机构动作过程肯定结果。
1）支架高度在最大和最小范围内改变时，图3-1所表示，顶梁端点运动轨迹最大宽度e应小于或等于70mm，最好在30mm以下。
2）支架在最高位置和最低位置时,顶梁和掩护梁夹角P后连杆和底平面夹角Q，图3-1所表示,应满足以下要求:
支架在最高位置时,P=520～620,Q=750～850;支架在最底位置时,为有利矸石下滑,预防矸石停留在掩护梁上,依据物理学摩擦理论可知,要求tgP＞W,假如纲和矸石摩擦系数W=0.3,则P=16.70.而Q角关键考虑后连杆底部距底板要有一定距离,预防支架后部冒落岩石卡住后连杆，使支架不能下降，通常去Q=250～300，在特殊情况下需要角度较小时，可提升后连杆下绞点高度。
3）从图3-1可知掩护梁和顶梁绞点e’和瞬时中心O之间连线和水平夹角Q。设计时，要使Q角满足tgQ范围，其原因是Ｑ角直接影响支架承受附加力数值大小。

图3-1四连杆机构几何特征
Fig.3-1 Four link motion gears geometry characteristic

4）顶梁前端点晕运动轨迹双钮线向前凸一段为支架最好工作段，图3-1所表示h段。其原因是顶板来压时，立柱让下缩，使顶梁有向前移趋势，可预防岩石向后移动，又能够使作用在顶梁上摩擦力指向采空区。同时底板阻止底座向后移，使整个支架产生顺时针转动趋势，从而增加了顶梁前端支护力，预防顶梁前端上方顶板冒落，而且使底座前端比压降低，预防啃底，有利移架。水平力协力也对应降低，所以减轻了掩护梁外负载。
从以上分析得悉，为使支架受力合理和工作可靠，在设计四连杆机构运动轨迹时，应尽可能使e值降低。当已知掩护梁和后连杆长度后，在设计时只要把掩护梁和后连杆简化成曲柄滑块机构，图3-2所表示（实际上液压支架四连杆机构属双摇杆机构）

图3-2掩护梁和后连杆组成曲柄滑块机构
Fig.3-2 Shields Liang Hehou the connecting rod constitution crank slideorganization
3.2四连杆机构和附加力影响
3.2.1附加力对液压支架受力影响
因为掩护式和支掩式液压支架有四连杆机构，所以使支架在承载过程中承受附加力，附加力越大，对支架受力越不力。为此，在液压支架设计中对此力要有足够认识，现在对此作以下分析。
液压支架实际受载情况很复杂，为简单计算，把支架简化成一个平面杆系结构。同时为偏于安全，按集中载荷进行计算。

图3-3顶梁分离受力分析
Fig.3-3 Top-beam separation stress analysis

图3-4掩护梁分离受力分析
Fig.3-4 Shields Liang to separate the stress analysis
取
(3-1)
取 (3-2)
取 。
(3-3)
式中 ——支架立柱工作阻力，
——支架立柱倾角，
——支架支护阻力，
——顶板和顶梁之间摩擦系数，
——顶梁和掩护梁铰点水平力，
——顶梁和掩护梁铰点垂直分力。
由上式有： (3-4)
将该式变成通式为: (3-5)
立柱向后倾时，立柱工作阻力取+；瞬心O点在顶梁和掩护梁铰点水平线以下取+；摩擦力向后取+。反之全部取—。
将上通式分解以下：
(3-6)

式中 ——支架立柱工作阻力垂直分力，
——支架承受附加力。。
由(3-6)可见 当初，附加力和立柱倾角和摩擦力相关。
（1） 立柱倾角对附加力影响

图3-5立柱后倾顶梁分离受力分析
Fig.3-5 Column to after top-beam separation stress analysis
当瞬心在下、立柱后倾时，

由受力分析可看出,当瞬心在下时，立柱向后倾，附加力为正，立柱前倾，附加力为负。当瞬心在上时，结论恰好相反。
（2） 摩擦力对附加力影响

图3-6 顶梁前端双纽线轨迹
Fig.3-6 Front end top-beam two Niu line path
图3-6所表示，当支架由高到低顶梁前端运动轨迹由a向b点运动时，瞬心点在下，值为正，且由大到小，一直到b为0 ；在这一段内，当支架在承受让压过程中，顶梁有向前运动趋势，从而使顶板给顶梁摩擦力方向向后，摩擦力为正，附加力为正。
当支架由高到低顶梁前端运动轨迹由a向b点运动时，瞬心点在上，值为负其绝对值由小变大到c点为最大，再由c点向d点由大到小一直到d点为0；在这一段内，当支架在承载让压过程中，顶梁有向后运动趋势，从而使顶板给顶梁摩擦力方向向前，摩擦力为负，附加力为正。
由以上分析可知：摩擦力引发附加力全部为正，附加力大小和角正负无关，和角大小相关，角大附加力就大，反之则小。
结论：
经过以上立柱倾角和摩擦力对附加力影响分析，得出以下结论：
值大小对附加力影响很大，值大，支架承受附加力大，对支架受力不利。所以在优化四连杆机构时，尽可能使值小些。为此，能够令支架由高到低时，顶梁前端运动轨迹近似直线为目标函数，从而能够使角变小，值和附加力全部变小。而且顶梁前端点运动轨迹改变宽度也能够较小，有利支控顶板。
值方向和摩擦力引发附加力无关，而和立柱倾角引发附加力相关，在立柱前倾时：当瞬心点在下时，值为正，附加力为负；当瞬心点在上时，值为负，附加力为正。所以在优化时，为降低附加力，尽可能使支架工作段，在ab段。
3.2.2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对支架受力影响
增加掩护梁上铰点至顶梁面之距和后连杆下铰点至底座底面之距，全部能够使角减小，附加力减小，反之，角增加，附加力也增加。具体DWG图 纸 请 加：三 二 ③ 1爸 爸 五 四 0 六
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3.2.3后连杆和掩护梁长度比值对支架受力影响

图3-7 四连杆示意图
Fig.3-7 Four connecting rods schematic drawings
当夹角、和比值不变，改变或不变延长后连杆长度等方法，来增加比值，能够使角减小，附加力减小，对支架受力有利；当改变角使比值增加，对角改变不大，所以合适增加比值，能够降低掩护梁长度和对支架受力有利。
在掩护式支架和支撑掩护式支架中，后连杆和掩护梁长度比值，关系到掩护梁长度，对支架重量和受力有着直接影响，所以在设计时，应尽可能在满足支架工作需要情况下，缩短掩护梁长度，减轻支架重量，降低支架受力。
4、前后连杆上铰点和掩护梁长度比值对支架受力影响
改变比值，对角影响很大，假如这个比值合适，可使角减小，值减小，附加力减小，掩护梁和前后连杆受力也减小。比值通常在0.22～0.3之间比较适宜。
3.3四连杆机构几何作图法
3.3.1掩护梁和后连杆长度确实定
用解析法来确定掩护梁和后连杆长度，图3-8所表示。

图3-8 掩护梁和后连杆计算图
Fig.3-8 caving lock piece and after rod map
设： G---掩护梁长度（mm）
A— 后连杆长度（mm）
其中：P1 —支架最高位置时，掩护梁和顶梁夹角(度)
P2—支架最低位置时，掩护梁和顶梁夹角(度)
Q1 —支架最高位置时，后连杆和底平面夹角（度）
Q2—支架最低位置时，后连杆和底平面夹角（度）
按四连杆机构几何特征要求，选定，因为支架型式不一样，对于掩护式支支架,通常A/G比值按以下范围来取：
A/G=0.45~0.61,取A/G=0.58。
支架在最高位置时有：

所以掩护梁长度为：

=2076.77mm
后连杆长度为：
A=G(A/G) = 1204.53mm
取整得：
3.3.2几何作图法作图过程
用几何作图法确定四连杆机构各部尺寸，具体作法图3-9所表示。
具体作图步骤以下：
1)确定后连杆下铰点O点位置，使它比底座面略高200
2)过O点作和底座面平行水平线H—H线。
3)过O点作和H—H线夹角为Q1斜线。
4)在此斜线截取线段，长度等于A,a点为支架在最高位置时后连杆和掩护梁铰点。
5)过a点作和H—H线有交角P1斜线，以a点为圆心，以G点为半径作弧交些斜线一点e′此点为掩护梁和顶梁铰点。
6)过e′点作H—H线平行线，则HH线和F—F线距离为H1，为液压支架最高位置时计算高度。
7)以a点为圆心，以0.22G长度为半径作弧，在掩护梁上交一点b,为前连杆上铰点位置。
8)过O点作和H—H线夹角为Q2斜线。
9)在此斜线上截取线段〞. 〞长度等于A，a〞点为支架降到最低位置时，掩护梁和后连杆铰点。
10)过a〞点作和H—H线有交角P2斜线，以a〞点为圆心，以G为半径作弧交些斜线一点e〞，此点为支架在最低位置时，顶梁和掩护梁铰点。
11)以a〞为圆心以0.22G长度为半径作弧，在掩护梁上交一点b〞，为支架在最低位置时前连杆上铰点位置。
12)取〞线之间一点e〞为液压支架降到此高度时掩护梁和顶梁铰点。
13)以O为圆心，为半径圆弧。
14)以e〞点为圆心，掩护梁长ˊ为半径作弧，交前圆弧上一点aˊ，以点为液压支架降到中间某一位置时，掩护梁和后连杆铰点。
15)以ˊ连线，并以aˊ点为圆心，ab长为半径作弧，交〞上一点bˊ点。则b， bˊ,b〞三点为液压支架在三个位置时 ，前连杆上铰点。
16)由b， bˊ,b〞三点确定圆心C，为前连杆下铰点位置。
17)过C点H－H线作垂线，交点d，则线段,,,,和为液压支架四连杆机构。
18)按以上初步求出四连杆机构几何尺寸，再用几何作图法画出液压支架掩护梁和顶梁铰点eˊ运动轨迹，只要逐步改变四连杆机构几何尺寸，便能够画出不一样曲线，再按四连杆机构几何特征进行校核，最终选出较优四连杆机构尺寸。

图3-9 液压支架四连杆机构几何作图法
Fig .3-9 hydropost fore rod is geometry map method
结论：后连杆长度A=1205mm
掩护梁长度G=2077mm
前连杆长度C=1148mm
前后连杆下铰点底座投影距离E=599mm
前连杆下铰点高度D=533mm
3.4四连杆机构计算机设计法
3.4.1、目标函数确实定
依据附加力对液压支架受力影响分析，为降低附加力，必需使U=TAN(THETA)有较小值。同时，为有效地支控顶板，要求支架由高到低改变时，顶梁前端点和煤壁距离改变要小。而支架在某一高度时THETA角，恰好是顶梁前端点双纽线轨迹上切线和顶梁垂线间夹角。所以，只要令支架由高到低改变时，顶梁前端点运动轨迹似成直线为目标函数，这两项要求全部能满足。
3.4.2、四连杆机构几何特征
四连杆机构几何特征以下图3-10所表示。
支架在最高位置时：P1=0.91- 1.08弧度；Q1=1.31- 1.48弧度。
后连杆和掩护梁比值，掩护式支架为I=0.45- 0.61.
前后连杆上铰点之距和掩护梁比值为I1=0.22-0.3.
E`点运动轨迹呈近似双纽线，支架由高到低双纽线运动最大宽度E<70MM最好在30MM以下。
支架在最高位置时TAN(THETA)值应小于0.35，在优化设计中，对掩护式支架最好应小于0.16。

图3-10 四连杆机构几何特征图
Fig.3-10 Four link motion gears geometry characteristic chart
3.4.3、四连杆机构各部尺寸计算
后连杆和掩护梁长度确实定
当支架在最高位置时H1值确定后，掩护梁长度G为：
G=H1/（SIN（P1）+I*SIN（Q1））；
后连杆长度为：A=I*G；
前,后连杆上铰点之距为:B=I1*G;
前连杆上铰点至掩护梁之矩为:F=G-B;
对各变量要求对应步长:
P1步长为0.034弧度;
Q1步长为0.034弧度;
I1步长为0.02弧度;
I步长为0.032弧度;
(2)后连杆下铰点至坐标原点之距
E1=G*COS(P1)-A*COS(Q1);
(3)前连杆长度及角度确实定
为使顶梁上铰点运动轨迹最大宽度和THETA角尽可能小,我们将支架在最高和最低和后连杆和掩护梁成90度角时顶梁上铰点坐标定在一条垂直直线上。（下面B1，B2，B3分别为此3点对应前连杆和掩护梁铰点，C为前连杆下铰点）
B1点坐标：X1=F*COS（P1）
YI=H1-F*SIN（P1）
B2点坐标：X2=F*COS（P2）
Y2=B*SIN（P2）+A*SIN（Q2）
其中，Q2=0.436
P2由几何关系求出。
B3点坐标：X3=F*COS（P3）
Y3=B*SIN（P3）+A*SIN（Q3）
其中
P3=
Q3=
C点坐标：XC=（M*（Y2-Y3）-N*（Y3-Y1））/T
YC=（N*（X3-X1）-M*（X2-X3））/T
其中，M=X3*X3-X1*X1+Y3*Y3-Y1*Y1
N=X2*X2-X3*X3+Y2*Y2-Y3*Y3
T=2[（X3-X1）（Y2-Y3）-(Y3-Y1)(X2-X3)]
(4)前连杆下铰点高度D和前，后连杆下铰点在底座上投影距离：
D=YC
E=E1-XC
3.4.4、四连杆机构优选
前，后连杆比值范围：C/A=0.9-1.2。
前连杆高度：D<H1/5。
E长度:E<H1/4.5。
TAN（THETA）〈0.16。
TAN（THETA）=S/L
其中，L=X6
S=H1-Y6
X6，Y6为掩护梁在顶点速度瞬心坐标，经过几何关系可求出
3.4.5、求掩护梁上铰点轨迹坐标
X=-A*COS（Q4）+G*COS（P4）
Y=A*SIN（Q4）+G*SIN(P4)
其中，Q4为后连杆和底座夹角，P4为掩护梁和顶梁夹角。
P4=ARCCOS（Z）；
P4=arcCOS（Z）；
Z=
J=2ABsinQ4-2BD K=2EB+2ABcosQ4
R=A2+B2+D2-C2+E2+2AEcosQ4-2ADsinQ4
3.4.6、语言程序编制
1）程序框图

图3-11 程序框图
Fig.3-11 Flow chart
2）源程序
#include<stdio.h>
#include<math.h>
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+0.034)/*设p1,q1,i,i1*/
for(q1=1.31;q1<=1.48;q1=q1+0.034)
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;
gg=g*g-(e1+a*cos(q2))*(e1+a*cos(q2));
if(gg<0)
gg=-1.0*gg;
p2=atan(sqrt(gg)/(e1+a*cos(q2)));
x2=f*cos(p2);
y2=b*sin(p2)+a*sin(q2);
p3=3.14/2.0-atan(a/g)-atan(e1/sqrt(g*g+a*a-e1*e1));
q3=3.14/2.0-p3;
x3=f*cos(p3);
y3=b*sin(p3)+a*sin(q3);
m=x3*x3-x1*x1+y3*y3-y1*y1;
n=x2*x2-x3*x3+y2*y2-y3*y3;
t=2.0*((x3-x1)*(y2-y3)-(y3-y1)*(x2-x3));
xc=(m*(y2-y3)-n*(y3-y1))/t;
yc=(n*(x3-x1)-m*(x2-x3))/t;
c=sqrt((x1-xc)*(x1-xc)+(y1-yc)*(y1-yc));/*计算c,d,e*/
o=c/a;
if(o<0.9||o>1.2)
continue;
d=yc;
e=e1-xc;
x4=e1+a*cos(q1);/*计算a1,q2,q1点坐标*/
y4=a*sin(q1);
x5=e1;
y5=0.0;
k1=(y1-yc)/(x1-xc);
c1=atan(k1);
k2=(y4-y5)/(x4-x5);
x6=(k1*x1-y1-k2*x4+y4)/(k1-k2);
y6=k1*(x6-x1)+y1;
l=x6; /*计算l,s*/
s=h1-y6;
u=s/l;
if(u>0.16||u<0.0||d>0.2*h1||e>h1/4.5)
continue;
printf("u=%f,q1=%f,a=%f,b=%f,c=%f,d=%f,e=%f\n,f=%f,g=%f,p1=%f,c1=%f,s=%f,l=%f\n",u,q1,a,b,c,d,e,f,g,p1,c1,s,l);
xx=0;xi=3000;
for(q4=1.48;q4>=0.436;q4=q4-0.0348)
{x1=a*cos(q4);
k=2.0*e*b+2.0*a*b*cos(q4);
j=2.0*a*b*sin(q4)-2.0*b*d;
r=a*a+b*b+d*d-c*c+e*e+2.0*a*e*cos(q4)-2.0*a*d*sin(q4);
if((k*k*r*r-(k*k+j*j)*(r*r-j*j))<0.0)
{ex=xx-xi;printf("ex=%f\n",ex);continue;}
z=(k*r+sqrt(k*k*r*r-(k*k+j*j)*(r*r-j*j)))/(k*k+j*j);
p4=acos(z);
x=-a*cos(q4)+g*cos(p4);
y=a*sin(q4)+g*sin(p4);
if(y>=h1||y<=h2)
continue;
printf("x=%f,y=%f,x1=%f\n",x,y,x1);
if(x>xx)xx=x;
if(x<xi)xi=x;
}
}
}
3）输入值及结果
2.9,1.7
u=0.154265,q1=1.378000,a=1.192811,b=0.454011,c=1.099301,d=0.558861,e=0.566813
,f=1.609676,g=2.063687,p1=0.910000,c1=1.081463,s=0.237309,l=1.538323
x=1.038504,y=2.796892,x1=0.231357
x=1.044041,y=2.751062,x1=0.271930
x=1.047449,y=2.703728,x1=0.312174
x=1.049153,y=2.654757,x1=0.352040
x=1.049518,y=2.604010,x1=0.391480
x=1.048865,y=2.551340,x1=0.430445
x=1.047477,y=2.496585,x1=0.468890
x=1.045606,y=2.439567,x1=0.506766
x=1.043485,y=2.380083,x1=0.544029
x=1.041326,y=2.317902,x1=0.580634
x=1.039329,y=2.252752,x1=0.616535
x=1.037681,y=2.184306,x1=0.651689
x=1.036564,y=2.112163,x1=0.686055
x=1.036154,y=2.035823,x1=0.719589
x=1.036625,y=1.954639,x1=0.752252
x=1.038150,y=1.867754,x1=0.784005
x=1.040905,y=1.773990,x1=0.814808
x=1.045064,y=1.671653,x1=0.844624
ex=0.013364
ex=0.013364
ex=0.013364
ex=0.013364
结论：
U=0.154
值（掩护梁和顶梁铰点至瞬心和底座平面夹角为）

支架在最高位置时，后连杆和底座平面夹角
A=1.193
后连杆长度
B=0.4540
前、后连杆上铰点之距
C=0.5588
前连杆长度
E=0.5668
前、后连杆上铰点至掩护梁上铰点之距
F=1.6096
前连杆上铰点至掩护梁上铰点之距
G=2.0637
掩护梁长度

支架在最高位置时，顶梁和掩护梁夹角
=1.0815
支架在最高位置时，前连杆和底座平面夹角
EX=0.0134
顶梁前端运动轨迹最大宽度
前面所用两种方法求出四连