二维绘图是主要的设计途径。本文则将放顶煤支撑掩护式液压支架的设计与四连杆优化三维建模与装配运动仿真与分析结合在起进行研究，以求达到减少支架生产周期和研发成本，提高支架质量和生产效率的目的。本文的研究重点在于在对放顶煤支撑掩护式液压支架四连杆机构的优化设计的基础上，运用对其进行三维建模，然后运用其运动仿真模块实现放顶煤支撑掩护式液压支架升降柱和挑梁运动过程的动态仿真与分析。分析结果表明优化设计的结果建立的模型和设置的仿真参数正确，无运动干涉区域，顶梁前端轨迹符合近似双扭线的要求。关键词放顶煤液压支架四连杆机构运动仿真山东科技大学学士学位论文引言第章放顶煤液压支架概述放顶煤液压支架发展历史放顶煤开采工艺及放顶煤液压支架放顶煤液压支架的分类低位放顶煤的组成低位位放顶煤液压支架的组成液压支架的工原理液压支架的类型和结构支撑式支架掩护式支架如图支撑掩护式支架如图液压支架的支护方式采煤工作面液压支架设计要求和设计必要的基本参数采煤工作面对液压支架的设计要求第二章放顶煤液压支架的选型液压支架设计的基本参数主要任务液压支架的设计液压支架的选型第三章液压支架的整体结构尺寸设计液压支架高度的设计山东科技大学学士学位论文支架中心距，宽度和底座长度的确定支架四连杆机构的确定顶梁主要参数的确定第四章放顶煤液压支架主要结构件设计顶梁的设计底座的设计掩护梁和连杆的设计四连杆机构放煤口及放煤机构的设计立柱推移装置侧护板的结构和型式柱间距和筋板配置第五章液压支架受力分析设计要求放顶煤液压支架基本技术参数的确定支架的受力分析与计算顶梁载荷分布底座接触比压支护效率第六章顶梁强度校核顶梁强度校核掩护梁强度校核底座强度校核山东科技大学学士学位论文前连杆强度校核后连杆强度校核第七章液压支架液压系统设计液压支架的液压系统的简介液压支架传动系统的基本要求液压支架的液压传动特点液压支架的液压系统拟定立柱系统的拟定千斤顶系统支架液压阀液压系统的验算验算泵到液压缸回路中的压力损失管路系统总压力损失及压力效率第八章液压支架运动仿真基本概念系统仿真的应用从局部阶段仿真到全生命周期仿真液压支架仿真分析实体的创建附录,翻译部分,英文原文见参考文献,中文译文山东科技大学学士学位论文引言我国煤炭储量十分丰富，年世界能源会议估计我国煤炭资源为亿吨。从采煤工艺看，我国年开始装备综合机械化采煤，至年已经达到。当时对厚度在米的煤层多采用次采全高工艺，特别是大采高支架，平均单产可超过万吨，最高超过万吨，最高月产吨。然而，对于厚度大于米的特厚煤层的开采，存在着产量低效率低劳动强度大安全差等问题，尽管分层开采技术较为成熟，但其成本高工序多，影响效率。山东科技大学学士学位论文第章放顶煤液压支架概述放顶煤液压支架发展历史支架的作用不仅是支护顶板保证安全，而且要有效的控制顶板提高效率。综放工作面的产量不仅取决于煤层采运设备综放支架，而且还取决于知己控制顶板顶煤的能力和效果。放顶煤液压支架是综合机械化放顶煤开采最重要的机械设备。它的发明和应用，使放顶煤开采技术从高落式进入个全面机械化的新的发展阶段。放顶煤工作面由液压支架实现可靠快速地支护和放煤，采用采煤机采煤，使厚煤层全厚开采在安全可靠的工作条件下进行，保证了工作面实现高产高效。前苏联研制的型掩护式放顶煤液压支架是世界上最早的放顶煤液压支架之。此后，法国研制出尾梁呈香蕉形的用于放顶煤开采的支撑掩护式放顶煤液压支架，如图所示。自世纪年代开始，法国前联邦德国英国等国家陆续研制成功了开天窗的支撑掩护式或带插板的支撑式放顶煤液压支架图图。英国研制开天窗式放顶煤支架如图所示，该支架在掩护梁上开了放顶煤天窗，由液压千斤顶控制开关，天窗附近装有搅动杆，以便于对顶煤进行二次破碎。掩护梁上还钻有眼孔，在煤硬不落时钻空爆破。山东科技大学学士学位论文世纪年代初，匈牙利研制成功放顶煤掩护式支架，结构如图所示，采放顶煤均用单的输送机运输。年，我国首次由煤炭科学研究总院北京开采研究所与沈阳煤炭研究所共同设计，郑州煤矿机械厂生产制造了型放顶煤液压支架，如图所示。在此后的几十年里，我国设计研制了数十种放顶煤液压支架，从仿制东欧的高位放顶煤至支架，西欧的多种类型中位及低位放煤支架，到后来自己设计，如图，图所示。郑州煤矿机械厂在铺底网支架基础上，首创的新代四柱四连杆双输送机短尾梁低位放煤支架使用的成功，标志着我国放顶煤支架研制工作走上了创新的道路。这种支架由于采用后四连杆短尾梁结构，因此支架的稳定性好，强度大，工作可靠。采用低位放煤明显的减少了工作面粉尘，减少了煤损，取得很好的效果。在此类放顶煤支架架型逐渐统后，又陆续研究出了几种新的低位放煤支架，形成了我国具有自己特点的放顶煤支架系列。兖州矿物局东滩煤矿使用国产放顶煤液压支架，创造了年产万吨的高产纪录，标志着我国放顶煤液压支架技术已处于世界先进水平。山东科技大学学士学位论文山东科技大学学士学位论文放顶煤开采工艺及放顶煤液压支架放顶煤采煤方法，就是在开采煤层的底部，或在特厚煤层中部位置，布置采煤工作面，利用工作面矿山压力的作用或辅以爆破等方法，将顶煤破碎并促使其垮落，而后将垮落的顶煤由工作面后方或工作面支架前方放出。放顶煤采煤方法在很早以前就用于开采厚煤层。如我国以前使用过的高落式采煤法就属于这种采煤方法。在当时，放顶煤开采是不正规的，完全手工式的，而且煤炭损失特别大，长期以来受到严格限制。还有仓储式采煤法仓房式采煤法也都属于早期的放顶煤开采方法。随着煤炭开采技术的发展，特别是煤矿支护设备的发展，放顶煤采煤法已经发展成为种山东科技大学学士学位论文正规的采煤方法。我国综采放顶煤开采开始于年，是由郑州煤矿机械厂煤炭科学研究图低位双运输机放顶煤综采示意图放煤口前输送机后输送机总院北京开采所沈阳煤研所共同研制的中位放顶煤支架在沈阳局蒲河矿安装试验多年来得到了迅速的发展，截止到年，已经在个省的个矿务局个工作面使用，达到了日产万吨，月产万吨，年产万吨的生产水平，成为世界上综采放顶煤开采技术发展最快拥有放顶煤液压支架数量最多的国家。实践证明，在特厚煤层开采中，采用放顶煤开采较分层开采等具有明显的优越性，主要有煤层掘进量小，掘进费用低缓和了采掘关系减少了搬家倒面次数，节省了综采面设备搬迁安装的工作量及费用较分层开采减少了铺网工序材料工资及巷道维护费用等对急斜厚煤层，较普通法开采的工作面产量提高倍提高了煤炭的块炭率，增加煤炭的售价山东科技大学学士学位论文减少了设备的运行费，特别是采煤机，相对减少了吨媒设备折旧费或租赁费有利于矿井的集中控制，实现减面减人提高工效的目的提高劳动生产率，降低成本，比般回采工效提高倍，经济效益十分显著，吨媒成本般降低元吨。基于上述原因，我国放顶媒液压支架从年至年上半年已发展到套，个品种，占世界总数的。当然，放顶煤开采也有急待解决的问题，主要是煤尘大，比分层开采高出倍，甚至更高回采率偏低，般在左右，造成定的煤炭损失自然发火的问题尚未得到很好的解决对高瓦斯矿井，瓦斯涌出量大，有局部积聚的危险。因此，煤炭工业部提出要有试点地进行，稳步发展的方针。然而有于放顶煤开采的优点十分突出，并对存在的问题逐步得到解决的同时，使这新的特厚煤层的开采工艺从东北西北迅速扩展到华北，年初又推广到华东四个矿务局，并首先在兖州兴隆庄矿创出了月产万吨的好成绩年月产已达万吨，可以预计，今后将会更快地发展。放顶煤液压支架的分类按与液压支架配套的输送机的台数，放顶煤液压支架可分类如下插底式单输送机不插底式放顶煤液压支架单铰接式开天窗式双输送机四连杆式山东科技大学学士学位论文前四连杆式插板式中四连杆式后四连杆式按放煤口位置，放顶煤液压支架可分类如下高位单输送机开天窗式放顶煤液压支架中位双输送机开天窗式低位双输送机插板式低位放顶煤的组成序号部件功能例子承载结构件承受并传递顶板载荷作用的结构件顶梁掩护梁底座千斤顶动力油缸用液体做介质可以主动产生作用力，实现各种动作的油缸立柱各类千斤顶山东科技大学学士学位论文控制元部件操纵控制支架各个动力油缸动作及保证所需工作特性的液压元部件操纵阀单向阀安全阀及管路液压元件辅助装置不直接承受顶板载荷，而实现支架些动作或功能所必须的装置推移装置护帮装置活动侧护板防倒防滑装置工作液体传递能量的工作液压介质乳化液低位位放顶煤液压支架的组成山东科技大学学士学位论文顶梁用途用于支撑维护控顶区的顶板承受顶板的压力将顶板载荷通过立柱掩护梁前后连杆经底座传到底板。要求顶梁应有足够的强度，即使在接触应力分布不均匀的情况下也不致被压坏顶梁应有足够的刚度，以承受扭力顶梁对顶板的覆盖率高山东科技大学学士学位论文顶梁能适应顶板的起伏变化。二底座用途为支架的其他结构件和工作机构提供安设的基础与前后连杆和掩护梁起组成四连杆机构将立柱和前后连杆传递的顶板压力传递给底板。要求底座应有足够的强度和刚度底座对底板的起伏变化适应性好底座与底板的接触面积大，以减小底座对底板的接触比压，避免支架陷入底板底座应有足够的地方来安设立柱推移装置以及液压控制装置底座要能把落入支架内的碎矸排弃到老塘中。三立柱用途支撑顶梁，承受载荷的作用调节支架的高度，使支架的高度满足工作面的要求立柱设置有大流量安全阀，以避免顶板冲击压力造成支架过载较大。四掩护梁用途掩护梁承受顶梁部分载荷和掩护梁背部载荷并通过前后连杆传递给底座掩护梁承受对支架的水平作用力及偏载扭矩掩护梁和顶梁包括活动侧护板起，构成了支架完善的支撑和掩护体，完善了支架的掩护和挡矸能力。山东科技大学学士学位论文五活动侧护板用途消除相邻支架掩护梁和顶梁之间的架