液压支架运动仿真-proe

1、河北工程大学毕业设计摘要当前，我国制造业已经全面完成电图版工程，我国二维CAD技术的普及结束了手工绘图的历史，对减轻工程人员的劳动强度，提高经济效益起到了很明显的作用。随着技术的发展，CAD技术正从二维CAD向三维CAD过度，三维建模技术是CAD技术的核心，建模技术的研究、发展和应用，代表了CAD技术的发展水平。三维CAD/CAE技术在产品的三维造型、虚拟装配、工程图生成、动态干涉检验、机构运动分析和动态仿真等方面带来了革命性的突破，极大地提高了设计效率和设计质量。Pro/E软件是目前国内外最为先进的基于特征的三维参数化设计系统之一。本论文较系统地阐述了利用Pro/E软件实现放顶煤液压支架三维实体建模和运动仿真分析的基本方法和技巧。并大体介绍了液压支架的选型原则、各部件尺寸设计及结构设计等内容。通过对液压支架进行运动仿真证明，设计支架尺寸合理，运动灵活，无运动干涉区域，顶梁前端一点的运动轨迹符合近似双纽线的要求。关键词：Pro/E；液压支架；三维建模；仿真AbstractAt present, Our country manufacturing industry has complet

2、ed the project comprehensively of fling the chart board , and the popularization of two-dimensional CAD technology has finished the manual cartography history ,which plays a very obvious role in reducing the project personnels work and enhancing the economic benefit .With the development of technology ,the CAD is transiting from two-dimensional to three-dimensional . Three-dimensional modeling technology is the CADs core , and its research, development ,application on behalf of the CADs developm

3、ent. Three-dimensional CAD/CAE technology takes a revolutionary breakthrough at products three-dimensional modeling ,hypothesized assembly ,creating the engineering plat , dynamic interference examination ,organization movement analysis , dynamic simulation ,finite element analysis etc , which enormously enhances the efficiency and quality of design.Pro/E is at present one of the most advanced 3Dparameter CAD soft wares that based on the features. It is introduced in a systematic way the method

4、and technique for the 3D parameter solid model and simulation of the hydraulic support with Pro/E.After the movement simulation analysis support ,it is proved that this hydraulic support have a reasonable size ,flexible movement and no movement interferes region ,the movement path of one point at the front of top-beam reaches request of similarly double turns the line .Key words: Pro/E ; hydraulic support ; modeling ; simulationII目 录第1章 绪论11.1 液压支架的发展史11.2 液压支架的研究与应用现状21.2.1 液压支架在我国煤矿生产中的地位和作用21

5、.2.2 目前液压支架的研究与应用现状21.2.3 液压支架未来的发展趋势31.3 本课题的确定和主要研究内容31.4 本课题的研究方法与技术路线4第2章 液压支架的总体方案设计42.1 液压支架的概述42.1.1 液压支架的组成和用途42.1.1.1 液压支架的组成42.1.1.2 液压支架的用途42.1.2 液压支架的工作原理52.1.3 液压支架的支护方式72.2 液压支架总体方案比较与确定72.2.1 液压支架的选型72.2.1.1 液压支架的支撑力与载荷关系82.2.1.2 液压支架架型的分类82.2.1.3 液压支架选型原则102.3 液压支架的整体结构尺寸112.3.1 液压支架基本技术参数的确定112.3.1.1 支护高度112.3.1.2 支架间距和宽度的确定122.3.1.3 底座长度132.3.1.4 支护强度132.3.2 底座形式的选择13第3章 液压支架的主要部件设计163.1 采煤机和运输机型号的确定163.2 顶梁的确定163.3 对顶梁长度的影响183.4 顶梁主要尺寸的确定183.5 掩护梁的结构及参数的确定203.5.1 掩护梁的作用和用途203.

6、5.2 掩护梁的结构形式203.5.3 掩护梁的参数确定213.6 立柱及主要参数的确定213.6.1 立柱布置213.6.2 立柱主要参数确定223.7 平衡千斤顶位置的确定243.7.1 平衡千斤顶安装位置的确定原则253.7.2 平衡千斤顶在顶梁上位置的确定25第4章 三维参数化造型设计与装配284.1 液压支架建模与装配的目的284.2 液压支架的三维实体建模294.3 液压支架的整机装配30第5 章液压支架的运动仿真375.1 液压支架运动仿真的一般过程375.2 仿真结果分析39结论44参考文献44致谢45河北工程大学毕业设计第1章 绪论1.1 液压支架的发展史从历史来看，大约在四五十年前工作面还是用木支柱。随着刨煤机、钻削式和滚筒式采煤机等快速采煤机的使用，木支柱既不能对顶板提供足够大的阻力，其支护和回收亦难满足连续采煤的要求。于是，刚性木支柱被可压缩性摩擦的液压支柱所代替，并以支柱铰接顶梁的结构形式支护回采工作面。1954年，英国研制出垛式支架。它主要由安装在矩形整体底座上的立柱和顶梁组成。几个月后，英国奥尔蒙德煤矿煤层的整个工作面都装备了这种支架。这就是世界上首个装备

7、液压支架的采煤工作面。从此，开创了煤矿工业的新时代。1958年法国试验成功了节式支架。五十年代末期，为了开采煤层厚度超过2m的松散和破碎顶板条件下的褐煤，前苏联开始研制掩护式液压支架，并于1961年在阿乐斯科拖举办的贸易展览上展出了OMKT型掩护式支架。这种支架定量很短，仅0.8m，并与掩护梁铰接，单根朝前倾斜液压支柱连接着掩护梁和底座。当支架在其工作高度范围内升降时，顶梁顶点相对于煤壁做圆弧运动。这样，不仅影响了支架的承载能力，而且断面距变化很大，不利于顶板的维护。但比垛式和节式支架，掩护式支架能有效的控制顶板，防止开采过程中矸石渗入工作面，工作能力好。为了保持顶梁端点相对于煤壁做近似的直线运动，在OMKT型掩护式支架的基础上作了许多改进：60年代末和70年代初，随着液压支架在欧洲使用经验的日益增加，支架结构发生了巨大变化。长顶梁、二柱、四柱以及多柱四连杆机构的液压支架相继问世。并且，为了适应底板不平，底座采用分离铰接结构：对于松软底板，为减小底板比压，采用接触面积较大的底座；为了防止碎矸石窜入采区，采用了各种防窜矸的掩护装置。1974年，英国国家煤炭局实施的“高科技采煤工程”推动了

8、液压支架即采煤设备的进一步发展。这项工程要求在选择工作面综合采煤设备时，必须采用最先进的设备和开采工艺，以提高煤炭产量和改善作业环境。进入70和80年代，液压支架仅有了新的发展。顶梁不仅实现了“立即前移支护”，而且整个支架安装了电液控制系统实现微电机控制于操作。1981年杜塞尔多夫采矿展览会上，展出了液压连杆式液压支架和具有液压调高机构的掩护式支架，并研制出采高为6m的大采高支架及放顶煤支架；对坚硬岩层设计了强力液压支架等。我国液压支架是从50年代末开始研制，经历可研制试验、引进、仿制和改进创新等阶段，直到现在的独立设计阶段。目前，除液压支架电液控制和支架计算机辅助设计与绘图方面落后于国外，其他方面均以达到国外同期水平。1.2 液压支架的研究与应用现状1.2.1 液压支架在我国煤矿生产中的地位和作用液压支架式综采工作面煤层地下支护的关键设备，它的性能的好坏直接影响着矿山企业的产量和井下人员的安全。1.2.2 目前液压支架的研究与应用现状国内外研究概况随着科学技术的进步与发展，对产品设计和产品开发提出了越来越高的要求。从设计技术和方法看，三维CAD已成为产品设计的主流，并正在向着设计、分

9、析、优化、装配、仿真、制造等集成化的方向发展；从产品的表现形式看，仅凭二维图样作为技术交流的媒介已不能满足现代设计的需要，而人们越来越热衷于三维实体化、形体参数化、产品形象化。从产品的市场需求看，则更是要求不断提高产品质量和设计效率、缩短产品开发周期。因此，一些新的设计理念和设计手段，如全数字化设计、无纸设计、参数化设计、并行设计、协同设计、虚拟设计等便应运而生。国外CAD技术的研究与应用体现在两个方面：一是优秀的CAD软件版本不断更新，为企业产品设计提供高效平台，二是CAD技术在企业的广泛应用，推动了机械制造业的信息化。目前，国际上流行的CAD软件主要有：美国PTC公司的Pro/E、USS公司的（UG）、Autodesk公司的MDT、生信国际有限公司的Solid Works、SDRC公司的I-DEAS等，它们都是以三维参数化实体造型为基础的CAD系统。特别是Pro/E所采用的单一数据库、参数化、基于特征、全相关的概念改变了机械CAD的传统观念，并已成为当今机械CAD/CAE/CAM领域的新标准。利用该概念开发出来的第三代机械产品，Pro/E能将设计至生产全过程集成到一起，实现所谓的并行工程。国外应用CAD技术比较成功的企业有：美国的波音公司、通用汽车公司、欧洲威尔泵业公司（Weir PumpsLtd.）、日本三菱电机公司等。CAD技术曾为这些企业带来了巨大的经济效益和社会效益。如：美国福特公司应用三维CAD技术后，将新型汽车开发周期从18个月压缩到l2个月，减少了90%的实物模型，减少新产品的设计更改50% 以上，减少新汽车试制成本50%，提高投资收益30%。我国真正意义的C

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