用机械仿真分析软件求解两柱掩护式液压支架运动的方法与流程

本发明涉及一种求解两柱掩护式液压支架参数化运动的方法，特别涉及一种用机械仿真分析软件求解两柱掩护式液压支架运动的方法。

背景技术：

目前对两柱掩护式液压支架四连杆机构的运动学计算国内已有进行，但是基于经验作图计算或基于二维的程序计算，不仅费时，且缺乏可视化特点，交互性差，自动化程度低，与现代快速设计的理念不同步。

而在使用机械仿真分析软件，如MSC.ADAMS软件，进行两柱掩护式液压支架运动求解的尝试中，如何建立液压支架的参数化模型一直是业界有待解决的难题之一。

技术实现要素：

本发明要解决的技术问题是提供一种用机械仿真分析软件求解两柱掩护式液压支架运动的方法，其能建立有效的参数化模型对两柱掩护式液压支架进行运动学求解。

为解决上述技术问题，本发明用机械仿真分析软件求解两柱掩护式液压支架运动的方法，利用高端运动学分析软件MSC.ADAMS中相关的模块，建立两柱掩护式液压支架的参数化模型，并进行运动学求解，包括以下步骤：步骤一，以一种规格的两柱掩护式液压支架为基础，设定若干个定位点，这些定位点至少分布于后连杆、前连杆、掩护梁、顶梁、上立柱、下立柱、平衡千斤顶上；步骤二，定义参数化结构点，其至少包含上述定位点并至少分布于后连杆、前连杆、掩护梁、顶梁、上立柱、下立柱、平衡千斤顶、底座上；步骤三，以上述结构点为基础，应用运动学分析软件MSC.ADAMS中的模块MSC.ADAMS/View中提供的仿真实体，建立若干个仿真部件并由仿真部件组成参数化虚拟样机模型；步骤四，设定若干个约束，每个约束用来连接两个仿真部件，使被连接的两个部件之间具有一定的相对运动关系，这些约束至少应连接于大地、底座、后连杆、前连杆、掩护梁、顶梁、上立柱、中间立柱、下立柱、平衡千斤顶上缸、平衡千斤顶下缸之间；步骤五，在MSC.ADAMS/View下仿真，在仿真过程中程序自动调用ADAMS/Solver求解器进行求解，并输出定位点在X轴方向的位移和Y轴方向的位移作为计算结果。

本发明基于MSC.ADAMS中用户界面模块MSC.ADAMS/View，通过选定适当的定位点、结构点和约束条件，构建了两柱掩护式液压支架的原始参数化模型，在可视化基础上进行仿真、计算、分析。

附图说明

图1是两柱掩护式液压支架简图

图2是本发明一个实施例的流程图；

图3是本发明一个实施例中定位点分布示意图；

图4是本发明一个实施例中结构点分布示意图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明作进一步详细的说明。

图1是公知的两柱掩护式液压支架的典型结构，包括置于大地上的底座1、下立柱21、中立柱22、上立柱23、后连杆31、前连杆32、掩护梁4、顶梁5、平衡千斤顶，平衡千斤顶由平衡千斤顶上缸61和平衡千斤顶下缸62组成。

本发明两柱掩护式液压支架参数化运动求解方法利用高端运动学分析软件MSC.ADAMS中相关的模块，建立两柱掩护式液压支架的参数化模型，并进行运动学求解，包括以下步骤：步骤一，以一种规格地两柱掩护式液压支架为基础，设定若干个定位点，这些定位点至少分布于后连杆、前连杆、掩护梁、顶梁、立柱、平衡千斤顶上；步骤二，在定位点基础上定义参数化结构点，它们是为了求解问题而必须在模型中增加元素时的参考点，以便建立接近真实化的仿真模型；步骤三，根据步骤二所述结构点，建立可视化的仿真部件，组成参数化模型；步骤四，设定若干个约束，每个约束用来连接两个仿真部件，使被连接的两个部件之间具有一定的相对运动关系，这些约束至少应连接于大地、底座、后连杆、前连杆、掩护梁、顶梁、千斤顶、上立柱、中间立柱、下立柱、平衡千斤顶上缸、平衡千斤顶下缸之间；步骤五，在MSC.ADAMS/View下仿真，在仿真过程中程序自动调用ADAMS/Solver求解器进行求解，并输出定位点在X轴方向的位移和Y轴方向的位移作为计算结果。相应的程序流程如图2所示。

本发明利用MSC.ADAMS/View用户界面模块建立样机模型，MSC.ADAMS/View用户界面模块采用以用户为中心的交互式的图形环境，兼具建模、仿真、计算、显示、曲线处理、结果分析、打印等功能。

在本发明一个实施例中，先以某种型号的两柱掩护式液压支架为基础，通过设定10个定位点建立样机模型，而定位点是通过设定坐标值的方式设定的。这10个定位点是：掩护梁与顶梁铰接点、后连杆上铰接点、后连杆下铰接点、前连杆上铰接点、前连杆下铰接点、立柱下柱窝圆心点、立柱上柱窝圆心点、平衡千斤顶上铰接点、平衡千斤顶下铰接点、顶梁右侧上端点。其分布如图3所示。

建立参数化结构点，结构点的定义是根据不同规格两柱掩护式液压支架的建模规律，定义出与定位点相应的相对位置关系，形成多个与定位点相关的结构点。结构点可根据情况增减。定位点是结构点的一个子集。在本发明的一个实施例中，结构点包括：掩护梁与顶梁铰接点、后连杆上铰接点、后连杆下铰接点、前连杆上铰接点、前连杆下铰接点、立柱下柱窝圆心点、立柱上柱窝圆心点、平衡千斤顶上铰接点、平衡千斤顶下铰接点、顶梁右侧上端点、中间立柱上连接点、中间立柱下连接点、顶梁左侧上端点、底座左侧底部端点、底座右侧底部端点，如图4所示。其中与定位点重名的10个结构点与定位点重合，保证结构点的定义对计算结果无影响。

应用MSC.ADAMS/View中提供的实体建模功能，根据结构点建立仿真部件，在本发明的一个实施例中，这些仿真部件是：底座、后连杆、前连杆、掩护梁、顶梁、上立柱、中间立柱、下立柱、千斤顶，组成仿真模型。当改变定位点坐标值时，利用结构点的参数化特征，可自动形成新的仿真模型。

约束用来连接两个仿真部件，使它们之间具有一定相对运动关系。通过对约束的定义，可使各个独立的仿真部件联系起来形成有机的与实际设计机构运动趋势一致的整体。在本发明一个实施例中建立的约束包括：底座与大地固接、后连杆与底座旋转铰铰接、前连杆与底座旋转铰铰接、后连杆与掩护梁旋转铰铰接、前连杆与掩护梁旋转铰铰接、掩护梁与顶梁旋转铰铰接、掩护梁与平衡千斤顶旋转铰接、顶梁与平衡千斤顶旋转铰接、底座与下立柱球铰铰接、顶梁与上立柱球铰铰接、中间立柱与下立柱平移铰铰接、中间立柱与上立柱平移铰铰接、平衡千斤顶上缸与下缸间平移铰铰接。

参数化虚拟模型及约束建立好后，即可在MSC.ADAMS/View下仿真、求解。求解是在仿真过程中程序自动调用ADAMS/Solver求解器，自动形成机械系统动力学方程，并按照用户需要计算结果。输出可应用MSC.ADAMS/Postprocessor后处理模块，选择要输出的计算结果，以终端显示或者打印机打印的方式提供计算结果

本程序定义输出的计算结果是设计过程中定位点在X轴方向位移和Y轴方向的位移。

为进一步方便用户，还可以在MSC.ADAMS/View界面下定义用户化菜单，用户依次执行本菜单，便可快捷地完成仿真分析。

在建立样机模型后，为避免重复工作，可通过上述用户化菜单，调用样机模型，并修改样机模型中定位点的坐标值，建立用户所需的设计规格的目标模型，然后对此目标模型进行仿真运动分析，输出计算结果。计算结果输出可应用MSC.ADAMS/Postprocessor后处理模块，选择要输出的计算结果。