掩护式液压支架说明书.doc

前言
通过近30 年的发展和努力, 我国液压支架的设计、制造水平在不断提高, 特别是在缓倾斜中厚煤层的液压支架方面积累了相称丰富的经验, 架型已基本趋于成熟、完善, 在品种和质量方面与国际先进水平相比差距越来越小。但在控制元件和控制系统方面, 与先进国家的产品相比尚有较大差距。所以, 此后除应继续针对我国国情和煤层具体条件, 开发一些新架型、新品种外, 还应在改善支架控制系统和提高支架的工作可靠性方面下功夫。
近年来, 我国采煤综合机械化的水平有所提高, 随着综合机械化采煤技术的不断发展和新型大功率采煤机、工作面输送机的出现, 规定支架与之相配套, 但若支架的控制系统不作相应的改善, 是满足不了这一规定的。到目前为止, 我国国产液压支架的控制方式仍然停留在跟机手把单向邻架控制或本架控制水平。这种控制方式, 虽然具有控制系统简朴、制造容易、造价较低和对煤层地质条件变化适应性较强的优点, 但它存在严重缺陷: ①工人劳动条件差, 安全性差; ②移架速度慢, 影响采煤机效率的发挥; ③通风条件差,支架故障率高; ④支架支护效能的发挥限度与操作人员的经验多少和技能高低有密切关系。液压支架实现自动控制后, 就可有效地克服上述缺陷, 实现对支架的电液控制, 并且有多种控制方式可供选择, 人员可在较安全的地方集中对整个工作面的支架进行远程控制或程序控制

1液压支架的概述
1.1液压支架的组成
液压支架由顶梁、底座、掩护梁、立柱、推移装置、操纵控制系统等重要部分组成。
1.2液压支架的用途
在采煤工作面的煤炭生产过程中，为了防止顶板冒落，维持一定的工作空间，保证工作人员安全和各项作业正常进行，必须对顶板进行支护。而液压支架是以高压液体作为动力，由液压元件与金属构件组成的支护和控制顶板的设备，他能实现职称、切顶、移动和推移输送机等一套工序。实践表白液压支架具有支护性能好、强度高、移架速度快 安全可靠等优点。液压支架与可弯曲输送机和采煤机组成综合机械化采煤设备，它的应用对增长采煤工作面产量、提高劳动生产率、减少成本、减轻工人的体力劳动和保证安全生产是不可缺少的有效 措施。因此，液压支架是技术上先进、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少的重要设备。
1.3液压支架的工作原理
液压支架在工作过程中，必须具有升、降、推、移四个基本动作，这些动作时运用泵站供应的高压乳化液通过工作性质不同的几个液压缸来完毕的。

图1-1 液压支架的工作原理
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的活塞腔，另一腔回液，推动活塞上升，使与活塞杆相连接的顶梁紧紧接触顶板。
2) 降柱 当需要降柱时，高压液进入立柱的活塞杆腔，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 支架和输送机的前移，都是由底座上的推移千斤顶来完毕的。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的活塞杆腔，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的活塞腔，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.液压支架架型的分类
按照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的两端。中间液压支架是安装在除工作面端头以外的采煤工作面上所有位置的支架。
目前使用的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
支撑式支架的架型有垛式支架和节式支架两种型式。如图1-2，前梁较长，支柱较多并呈垂直分布，支架的稳定性由支柱的复位装置来保证。因此底座坚固定，它靠支柱和顶梁的支撑作用控制工作面的顶板，维护工作空间。顶板岩石则在顶梁后部切断垮落。
这类支架具有较大的支撑能力和良好的切顶性能，合用于顶板坚硬完整，周期压力明显或强烈，底板较硬的煤层。

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。如图1-3所示顶梁较短，对顶板的作用力均匀；结构稳定，抵抗直接顶水平运动的能力强；防护性能好调高范围大，对煤层厚度变化适应性强；但整架工作阻力小，通风阻力大，工作空间小。这类支架合用于直接顶不稳定或中档稳定的煤层。

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重要用：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，多呈倾斜布置，靠采空区一侧，装有掩护梁和四连杆机构。它的支撑力大，切顶性能好，防护性能好，结构稳定，但结构复杂，重量大，价贵，不便于运送。
这类支架合用于直接顶为中档稳定或稳定，老顶有明显或强烈的周期来压，瓦斯储量较大的中厚或厚煤层中。
1.5液压支架设计目的、规定和设计支架必要的基本参数

1.5.1设计目的
采用综合机械化采煤方法是大幅度增长煤炭产量、提高经济效益的必由之路。为了满足对煤炭日益增长的需要，必须大量生产综合机械化采煤设备，迅速增长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，可见对液压支架的需要量是很大的。
由于不同采煤工作面的顶底板条件、煤层厚度、煤层倾角、煤层的物理机械性质等的不同，对液压的规定也不用。为了有效的支护和控制顶板，必须设计出不同类型和不同结构尺寸的液压支架。因此，液压支架的设计工作是很重要的。由于液压支架的类型很多，因此其设计工作量也是很大的，由此可见，研制和开发新型液压支架是必不可少的一个环节。
通过近30 年的发展和努力, 我国液压支架的设计、制造水平在不断提高, 特别是在缓倾斜中厚煤层的液压支架方面积累了相称丰富的经验, 架型已基本趋于成熟、完善, 在品种和质量方面与国际先进水平相比差距越来越小。但在控制元件和控制系统方面, 与先进国家的产品相比尚有较大差距。所以, 此后除应继续针对我国国情和煤层具体条件, 开发一些新架型、新品种外, 还应在改善支架控制系统和提高支架的工作可靠性方面下功夫
1.5.2对液压支架的基本规定
1) 为了满足采煤工艺及地质条件的规定，液压支架要有足够的初撑力和工作阻力，以便有效地控制顶板，保证合理的下沉量。
2) 液压支架要有足够的推溜力和移架力。推溜力一般为100KN左右；移架力按煤层厚度而定，薄煤层一般为100KN~150KN，中厚煤层一般为150KN~250KN，厚煤层一般为300KN~400KN。
3) 防矸性能要好。
4) 排矸性能要好。
5) 规定液压支架能保证采煤工作面有足够的通风断面，从而保证人员呼吸，稀释有害气体等安全面的规定。
6) 为了操作和生产的需要，要有足够宽的人行道。
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规定值。
9) 规定支架有足够的刚度，可以承受一定的不均匀载荷和冲击载荷。
10) 在满足强度条件下，尽也许减轻支架重量。
11) 要易于拆卸，结构要简朴。
12)液压元件要可靠。
1.5.3设计液压支架必需的基本参数
1).顶板条件
根据老顶和直接顶的分类，对支架进行选型。
2).最大和最小采高
根据最大和最小采高，拟定支架的最大和最小高度，以及支架的支护强度。
3).瓦斯等级
根据瓦斯等级，按保安规程规定，险算通风断面。
4).底板岩性及小时涌水量
根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
根据工作面煤壁条件，决定是否用护帮装置。
6).煤层倾角
根据煤层倾角，决定是否用防倒放滑装置。
7).井筒罐笼尺寸
根据井筒罐笼尺寸，考虑支架的运送外形尺寸。
8).配套尺寸
根据配套尺寸及支护方式来计算顶梁长度

具体DWG图 纸 请 加：三 二 ③ 1爸 爸 五 四 0 六
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2液压支架基本技术参数的拟定
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基本技术参数
1）支架的高度

取；

式中 ——支架最大高度；
——支架最小高度；
——支架最高位置时的计算高度；
——支架最低为之时的计算高度；
——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的支撑高度，取250mm；
——顶板最大下沉量，取150mm；
——移架时支架的最小可靠量，一般取50mm；
——浮矸石、浮煤厚度，一般取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，支架应有的支护强度；
——在架型选择表2-1中与低于但与之相邻的采高相相应的支护强度；
——在架型选择表2-1中与高于但与之相邻的采高相相应的支护强度；
——所相应的采高；
——所相应的采高。
4）支架间距
所谓支架间距，就是相邻两支架中心之间的距离。用bc表达。
支架间距bc要根据支架型式来拟定，但由于每架支架的推移千斤顶都与工作面输送机的一节溜槽相连，因此目前重要根据刮板输送机溜槽每节长度及槽帮上千斤顶连接块的位置来拟定，我国刮板运送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，支架间距一般为1.5米，本设计取bc=1.5 m
5）底座长度
所谓底座，就是将顶板压力传递到底板的稳固支架的部件在设计支架的底座长度时，应考虑以下几个方面：支架对底板的接触比压要小；支架内部应有足够的空间用于安装立柱、液压控制装置、推移装置和其他辅助装置；便于人员操作和行走；保证支架的稳定性等。通常，掩护式支架的底座长度取3.5倍的移架步距，即2.1m左右；支撑掩护式支架对底座长度取4倍的移架步距，即2.4m左右。本次设计底座为2.240m
表2-1适应不同类级顶板的架型和支护强度
Tab 2-1 Adaptive diffent cap of roof and model holding strength
老顶级别
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
顶板等措施
解决采空区
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的支护强度。
（2）1.3、1.6、2为增压系数
。

3四连杆机构的设计
3.1四连杆机构的作用
四连杆机构是掩护式支架和支撑掩护式支架的最重要部件之一。其作用概括起来重要有两个，其一是当支架由高到低变化时，借助四连杆机构使支架顶梁前端点的运动轨迹呈近似双纽线，从而使支架顶梁前端点与煤壁间距离的变化大大减小，提高了管理顶板的性能；其二是使支架能承受较大的水平力。
下面通过四连杆机构动作过程的几何特性进一步阐述其作用。这些几何特性是四连杆机构动作过程的必然结果。
1）支架高度在最大和最小范围内变化时，如图3-1所示，顶梁端点运动轨迹的最大宽度e应小于或等于70mm，最佳在30mm以下。
2）支架在最高位置和最低位置时,顶梁与掩护梁的夹角P后连杆与底平面的夹角Q，如图3-1所示,应满足如下规定:
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,防止矸石停留在掩护梁上,根据物理学摩擦理论可知,规定tgP＞W,假如纲和矸石的摩擦系数W=0.3,则P=16.70.而Q角重要考虑后连杆底部距底板要有一定距离,防止支架后部冒落岩石卡住后连杆，使支架不能下降，一般去Q=250～300，在特殊情况下需要角度较小时，可提高后连杆下绞点的高度。
3）从图3-1可知掩护梁与顶梁绞点e’和瞬时中心O之间的连线与水平的夹角Q。设计时，要使Q角满足tgQ的范围，其因素是Ｑ角直接影响支架承受附加力的数值大小。

图3-1四连杆机构几何特性
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的一段为支架最佳工作段，如图3-1所示的h段。其因素是顶板来压时，立柱让下缩，使顶梁有向前移的趋势，可防止岩石向后移动，又可以使作用在顶梁上的摩擦力指向采空区。同时底板阻止底座向后移，使整个支架产生顺时针转动的趋势，从而增长了顶梁前端的支护力，防止顶梁前端上方顶板冒落，并且使底座前端比压减少，防止啃底，有利移架。水平力的合力也相应减少，所以减轻了掩护梁外负载。
从以上分析得知，为使支架受力合理和工作可靠，在设计四连杆机构的运动轨迹时，应尽量使e值减少。当已知掩护梁和后连杆的长度后，在设计时只要把掩护梁和后连杆简化成曲柄滑块机构，如图3-2所示（事实上液压支架四连杆机构属双摇杆机构）

图3-2掩护梁和后连杆构成曲柄滑块机构
Fig.3-2 Shields Liang Hehou the connecting rod constitution crank slideorganization
3.2四连杆机构与附加力的影响
3.2.1附加力对液压支架受力的影响
由于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的结识，现在对此作如下分析。
液压支架实际受载情况很复杂，为简朴计算，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 ——支架立柱的工作阻力，
——支架立柱的倾角，
——支架支护阻力，
——顶板和顶梁之间的摩擦系数，
——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，立柱的工作阻力取+；瞬心O点在顶梁和掩护梁铰点水平线以下的取+；摩擦力向后取+。反之都取—。
将上通式分解如下：
(3-6)

式中 ——支架立柱工作阻力的垂直分力，
——支架承受的附加力。。
由(3-6)可见 当时，附加力与立柱倾角和摩擦力有关。
（1） 立柱倾角对附加力的影响

图3-5立柱后倾的顶梁分离受力分析
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，结论正好相反。
（2） 摩擦力对附加力的影响

图3-6 顶梁前端双纽线轨迹
Fig.3-6 Front end top-beam two Niu line path
如图3-6所示，当支架由高到低顶梁前端的运动轨迹由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，顶梁有向前运动的趋势，从而使顶板给顶梁的摩擦力方向向后，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，顶梁有向后运动的趋势，从而使顶板给顶梁的摩擦力方向向前，摩擦力为负，附加力为正。
由以上分析可知：摩擦力引起的附加力都为正，附加力的大小与角的正负无关，与角的大小有关，角大附加力就大，反之则小。
结论：
通过以上立柱倾角和摩擦力对附加力影响的分析，得出如下结论：
值的大小对附加力影响很大，值大，支架承受的附加力大，对支架受力不利。所以在优化四连杆机构时，尽也许使值小些。为此，可以令支架由高到低时，顶梁前端运动轨迹近似直线为目的函数，从而可以使角变小，值和附加力都变小。并且顶梁前端点运动轨迹的变化宽度也可以较小，有利支控顶板。
值方向与摩擦力引起的附加力无关，而与立柱倾角引起的附加力有关，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，为减少附加力，尽也许使支架的工作段，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的影响
增长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，都可以使角减小，附加力减小，反之，角增长，附加力也增长。具体DWG图 纸 请 加：三 二 ③ 1爸 爸 五 四 0 六
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3.2.3后连杆与掩护梁长度比值对支架受力的影响

图3-7 四连杆示意图
Fig.3-7 Four connecting rods schematic drawings
当夹角、和的比值不变，改变或不变延长后连杆长度等方法，来增长的比值，可以使角减小，附加力减小，对支架受力有利；当改变角使的比值增长，对角变化不大，所以适当增长的比值，可以减少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的比值，关系到掩护梁的长度，对支架的重量和受力有着直接的影响，所以在设计时，应尽量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，减少支架受力。
4、前后连杆上铰点与掩护梁长度比值对支架受力影响
改变的比值，对角影响很大，假如这个比值适当，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。的比值一般在0.22～0.3之间比较合适。
3.3四连杆机构的几何作图法
3.3.1掩护梁和后连杆长度的拟定
用解析法来拟定掩护梁和后连杆的长度，如图3-8所示。

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，掩护梁与顶梁夹角(度)
P2—支架最低位置时，掩护梁与顶梁夹角(度)
Q1 —支架最高位置时，后连杆与底平面夹角（度）
Q2—支架最低位置时，后连杆与底平面夹角（度）
按四连杆机构的几何特性规定，选定，由于支架型式不同，对于掩护式支支架,一般A/G的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：

因此掩护梁长度为：

=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
用几何作图法拟定四连杆机构的各部尺寸，具体作法如图3-9所示。
具体作图环节如下：
1)拟定后连杆下铰点O点的位置，使它比底座面略高200
2)过O点作与底座面平行的水平线H—H线。
3)过O点作与H—H线的夹角为Q1的斜线。
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与掩护梁的铰点。
5)过a点作与H—H线有交角P1的斜线，以a点为圆心，以G点为半径作弧交些斜线一点e′此点为掩护梁与顶梁的铰点。
6)过e′点作H—H线的平行线，则HH线与F—F线的距离为H1，为液压支架的最高位置时的计算高度。
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,为前连杆上铰点的位置。
8)过O点作与H—H线夹角为Q2的斜线。
9)在此斜线上截取线段〞. 〞的长度等于A，a〞点为支架降到最低位置时，掩护梁与后连杆的铰点。
10)过a〞点作与H—H线有交角P2的斜线，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，顶梁与掩护梁的铰点。
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的位置。
12)取〞线之间一点e〞为液压支架降到此高度时掩护梁与顶梁铰点。
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，掩护梁与后连杆的铰点。
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， bˊb〞三点为液压支架在三个位置时 ，前连杆上铰点。
16)由b， bˊ,b〞三点拟定的圆心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)按以上初步求出的四连杆机构的几何尺寸，再用几何作图法画出液压支架掩护梁与顶梁铰点eˊ的运动轨迹，只要逐步变化四连杆机构的几何尺寸，便可以画出不同的曲线，再按四连杆机构的几何特性进行校核，最终选出较优的四连杆机构尺寸。

图3-9 液压支架四连杆机构的几何作图法
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
3.4四连杆机构的计算机设计法
3.4.1、目的函数的拟定
根据附加力对液压支架受力影响的分析，为减少附加力，必须使U=TAN(THETA)有较小值。同时，为有效地支控顶板，规定支架由高到低变化时，顶梁前端点与煤壁距离的变化要小。而支架在某一高度时的THETA角，恰好是顶梁前端点的双纽线轨迹上的切线与顶梁垂线间的夹角。所以，只要令支架由高到低变化时，顶梁前端点运动轨迹似成直线为目的函数，这两项规定都能满足。
3.4.2、四连杆机构的几何特性
四连杆机构的几何特性如下图3-10所示。
支架在最高位置时：P1=0.91- 1.08弧度；Q1=1.31- 1.48弧度。
后连杆与掩护梁的比值，掩护式支架为I=0.45- 0.61.
前后连杆上铰点之距与掩护梁的比值为I1=0.22-0.3.
E`点的运动轨迹呈近似双纽线，支架由高到低双纽线运动的最大宽度E<70MM最佳在30MM以下。
支架在最高位置时的TAN(THETA)的值应小于0.35，在优化设计中，对掩护式支架最佳应小于0.16。

图3-10 四连杆机构几何特性图
Fig.3-10 Four link motion gears geometry characteristic chart
3.4.3、四连杆机构各部尺寸的计算
后连杆与掩护梁长度的拟定
当支架在最高位置时的H1值拟定后，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;
对各变量规定相应的步长:
P1的步长为0.034弧度;
Q1的步长为0.034弧度;
I1的步长为0.02弧度;
I的步长为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)前连杆长度及角度的拟定
为使顶梁上铰点的运动轨迹最大宽度和THETA角尽量小,我们将支架在最高和最低以及后连杆与掩护梁成90度角时顶梁上铰点的坐标定在一条垂直的直线上。（下面B1，B2，B3分别为此3点相应的前连杆与掩护梁的铰点，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)前连杆下铰点的高度D和前，后连杆下铰点在底座上的投影距离：
D=YC
E=E1-XC
3.4.4、四连杆机构的优选
前，后连杆的比值范围：C/A=0.9-1.2。
前连杆的高度：D5。
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的坐标，通过几何关系可求出
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为后连杆与底座夹角，P4为掩护梁与顶梁夹角。
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
#include
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=e1a*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
}
}
}
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=1.049153y=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（掩护梁与顶梁铰点至瞬心和底座平面夹