目录
第一章.绪论 (1)
1.1挖掘机基本概述 (1)
1.2研究背景 (1)
1.3国内外研究现状 (2)
1.3.1运动学分析 (3)
1.3.2动力学分析 (3)
1.3.3结构分析 (4)
1.3.4疲劳寿命分析 (5)
1.3.5结构优化 (6)
1.3.6试验测试 (7)
1.4论文主要研究内容 (8)
第二章.工作装置受力分析 (9)
2.1挖掘阻力的计算 (9)
2.1.1功率谱计算法 (9)
2.1.2通过计算铲斗对土壤的切削力(作用力)来计算 (9)
2.1.3考虑多种因素的挖掘阻力计算 (10)
2.2 理论挖掘力的计算 (11)
2.2.1工作液压缸的理论挖掘力 (12)
2.2.2整机理论挖掘力 (13)
2.3 侧向挖掘力的计算 (19)
2.4挖掘姿态的确定 (19)
2.5各姿态下挖掘力计算结果 (22)
2.5.1正载时的理论挖掘力 (22)
2.5.2偏载时的理论挖掘力 (24)
2.6小结 (25)
第三章.挖掘机关键零部件有限元分析 (26)
3.1模型的建立 (26)
3.1.1模型的简化处理 (26)
3.1.2液压缸的处理 (26)
3.1.3铰接的处理 (27)
3.1.4有限元模型的建立 (28)
3.1.5边界条件 (29)
3.2正载时静态有限元分析结果 (30)
3.2.1姿态1有限元分析结果 (30)
3.2.2姿态2有限元分析结果 (32)
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3.2.3姿态3有限元分析结果 (34)
3.2.4姿态4有限元分析结果 (36)
3.2.5姿态5有限元分析结果 (38)
3.2.6姿态6有限元分析结果 (40)
3.2.7姿态7有限元分析结果 (42)
3.3偏载时静态有限元分析结果 (44)
3.3.1姿态1有限元分析结果 (44)
3.3.2姿态2有限元分析结果 (46)
3.3.3姿态3有限元分析结果 (48)
3.3.4姿态4有限元分析结果 (50)
3.3.5姿态5有限元分析结果 (52)
3.3.6姿态7有限元分析结果 (54)
3.4正载与偏载结果比较 (56)
3.5小结 (58)
第四章.构件应力与外载荷的关系 (60)
4.1试验姿态的选取 (60)
4.2姿态3下各构件应力与外载荷的关系 (60)
4.2.1水平力作用下各构件应力与外载荷的关系 (61)
4.2.2竖直力作用下各构件应力与外载荷的关系 (64)
4.2.3水平力和竖直力共同作用下各构件应力与外载荷的关系 (66)
4.3姿态7下各构件应力与外载荷的关系 (70)
4.3.1水平力作用下各构件应力与外载荷的关系 (70)
4.3.2竖直力作用下各构件应力与外载荷的关系 (73)
4.3.3水平力和竖直力共同作用下各构件应力与外载荷的关系 (75)
4.4小结 (78)
结论与展望 (79)
结论 (79)
展望 (79)
参考文献 (81)
攻读硕士学位期间取得的研究成果 (84)
致谢 (85)
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第一章绪论
第一章.绪论
1.1挖掘机基本概述
挖掘机械，一种通用的土方机械设备，广泛应用于各类工程建设中。根据作业循环方式分为间歇作业式（单斗）和连续作业式（多斗）挖掘机，间歇作业式又称周期作业式，挖掘、提升、回转和卸载依次作业为一个循环周期[1]。间歇作业式挖掘机按传动形式可分为机械传动式、液压传动式和混合传动式。其中，工程施工中应用最为广泛的是单斗液压挖掘机，约占挖掘机总量的90%以上[2]。
液压挖掘机主要由行走装置、回转平台和工作装置三部分组成[3]。挖掘机有多种工作装置：反铲工作装置、正铲工作装置、起重工作装置和破碎工作装置等，可以通过工作装置的更换实现不同的作业任务。反铲工作装置是挖掘机使用最广泛的作业工具，其结构的设计直接影响挖掘机的作业性能和整机稳定性。
反铲工作装置主要由动臂、斗杆、铲斗、动臂液压缸、铲斗液压缸、斗杆液压缸组成，各个部件之间的连接方式为销轴铰接，通过液压缸的往复运动实现挖掘机的复杂运动。
一般情况下，反铲工作装置采用整体式弯动臂，结构为左右对称的封闭式变截面箱型焊接结构.斗杆为左右对称、宽度相等整体式封闭箱型焊接结构。铲斗为纵向对称的整体焊接结构，且铲斗不是直接与铲斗油缸相连，而是通过铲斗连杆机构与铲斗液压缸相连。铲斗连杆机构包括摇臂和连杆，与斗杆、铲斗、铲斗液压缸构成六连杆机构，从而保证铲斗的转角范围和工作力矩的平稳变化[2][3]。
在实际作业过程中，工作装置做空间复合运动，其作业过程包括挖掘、满斗回转、卸料和空斗回转等动作。挖掘动作的实现主要有以下形式：铲斗挖掘、斗杆挖掘以及复合挖掘。
回转平台是挖掘机的支撑部分，用于布置发动机总成、工作装置总成、液压元件总成、驾驶室总成和配重等部件，其重量约占挖掘机总重的60%以上[2]。在作业过程中，回转平台常常承受较大的惯性力矩、挖掘阻力的反作用以及由载荷突变或冲击引起的动载荷，因此，回转平台受力情况十分复杂，其结构要求有足够的刚度和强度[3]。
1.2研究背景
液压挖掘机作为土方机械的一种通用设备，由于其工作装置的多样性和可更换性，在现代化的建设中运用领域越来越广泛。在挖掘机作业过程，工作装置作为直接执行部
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