正铲液压挖掘机动臂机构的参数对生产效率的影响研究

液压臂能量效率
液压臂的能量效率是一个涉及多个因素的复杂问题，这些因素包括液压系统的设计、制造质量、使用环境以及操作方式等。

下面我们将从几个方面来详细讨论液压臂的能量效率。

首先，液压臂的能量效率与其设计密切相关。

一个好的设计可以在保证足够力量和速度的同时，最大限度地减少能量损失。

例如，通过优化液压缸的结构、减少内部摩擦和泄漏，以及提高泵的效率和可靠性，都可以提高液压臂的能量效率。

其次，制造质量对液压臂的能量效率也有重要影响。

高质量的制造可以保证液压系统的密封性、耐磨性和稳定性，从而减少能量在传递过程中的损失。

相反，如果制造质量低劣，液压系统可能会出现泄漏、堵塞等问题，导致能量效率降低。

此外，使用环境也会影响液压臂的能量效率。

例如，高温或低温环境可能会影响液压油的粘度和流动性，从而影响泵的效率和液压缸的工作性能。

同时，灰尘和杂质等污染物也可能进入液压系统，导致磨损和堵塞，降低能量效率。

最后，操作方式也会对液压臂的能量效率产生影响。

例如，频繁的启动和停止、过大的负载或过快的速度都可能导致液压系统过热、磨损加剧，从而降低能量效率。

因此，正确的操作和维护对于保持液压臂的能量效率至关重要。

综上所述，液压臂的能量效率是一个综合性的问题，需要从设计、制造、使用环境和操作方式等多个方面来综合考虑。

通过不断优化和改进这些方面，我们可以提高液压臂的能量效率，从而降低成本、提高生产效率并延长设备的使用寿命。

露天煤矿电铲液压系统性能参数分析与优化摘要：本文以露天煤矿电铲为研究对象，对其液压系统进行了性能参数分析与优化。

首先，介绍了电铲的结构和工作原理，以及液压系统的组成和工作原理。

然后，对电铲液压系统的性能参数进行了分析，包括系统压力、流量、效率、稳定性等方面。

最后，针对性能参数分析结果，提出了优化方案，包括采用高效液压元件、优化系统结构、改善系统控制等方面，以提高电铲的工作效率和可靠性。

关键词：露天煤矿电铲；液压系统；性能参数前言：露天煤矿电铲作为煤矿生产中的重要设备之一，其液压系统的性能直接影响着电铲的工作效率和可靠性。

因此，对电铲液压系统进行性能参数分析和优化是非常必要的。

一、电铲液压系统的结构和工作原理电铲是一种用于采矿的大型机械设备，主要由车架、旋转机构、铲斗、行走机构、液压系统等组成。

其中，液压系统是电铲的重要组成部分，负责提供动力和控制信号。

（一）电铲液压系统的结构电铲液压系统由液压泵、液压缸、液压阀、油箱、管路等组成。

液压泵负责将机械能转化为液压能，将液压油压力提高到所需的工作压力；液压缸负责将液压能转化为机械能，驱动铲斗、旋转机构等进行工作；液压阀负责控制液压油的流量和压力，以实现系统的各种功能。

（二）电铲液压系统的工作原理1.液压泵将液压油从油箱吸入，通过压力油管送入液压缸和液压阀。

2.液压阀根据控制信号，调节液压油的流量和压力，控制液压缸的运动。

3.液压缸将液压能转化为机械能，驱动铲斗、旋转机构等进行工作。

4.液压油流回油箱，完成液压系统的循环。

二、电铲液压系统性能参数分析电铲液压系统的性能参数对机械设备的工作效率和可靠性有重要影响。

下面对电铲液压系统的性能参数进行分析。

（一）系统压力液压系统的工作压力是指液压油在系统中传输时所产生的压力，它是液压系统正常运行的重要参数之一。

对于电铲液压系统来说，工作压力一般为20-25MPa，这个范围内的工作压力可以保证电铲正常高效地工作。

如果工作压力过低，将导致电铲工作效率低下，因为液压油的流量和速度都受到限制，无法满足电铲的工作要求。

70吨大型液压挖掘机动臂有限元分析一、动臂计算工况挖掘机在工作过程中，作业对象千变万化，土质及施工现场也各异，其工作装置运动与受力情况比较复杂。

故选择了最危险工况来进行强度校核。

工况一：1)、动臂位于最低（动臂油缸全缩）；2）、斗齿尖、铲斗与斗杆铰点、斗杆与动臂铰点三点位。

图1 工作装置挖掘姿态（工况一、二）工况二：在工况一的基础上：3）斗边点遭遇障碍，侧向力W k。

工况三：1)、动臂位于动臂液压缸作用力臂最大处；2）、斗杆油缸作用力臂最大（斗杆油缸与斗杆尾部夹角为90°）；3）铲斗发挥最大挖掘力位置，进行正常挖掘。

工况四：在工况三的基础上：3）斗边点遭遇障碍，侧向力W k。

图2 工作装置挖掘姿态（工况三）三、斗杆受力分析1）、斗杆铰点载荷的确定①计算工况一：θ1=-41.68°，θ2=131.684°，θ3=180°。

从重庆大学反铲分析软件中提取进行有限元分析所需要的数据：动臂缸作用力为：-927.87kN；斗杆缸作用力为：423.386KN；铲斗缸作用力为：318.225kN；动臂油缸铰点：Rx=915.301 kN；Ry=150.391 kN；斗杆油缸铰点：Rx=264.623 kN；Ry=330.5 kN；斗杆动臂铰点：Rx=-370.888 kN；Ry=-376.969 kN；图3挖掘工况一、二示意图②计算工况二：在工况一的基础上，加上侧齿障碍产生的弯矩和扭矩，及侧向力W k=23.638 KN。

③计算工况三：θ1=4.504°，θ2=111.993°，θ3=151.371°。

图4 挖掘工况三示意图从重庆大学反铲分析软件中提取进行有限元分析所需要的数据：动臂缸作用力为：-927.87 kN；斗杆缸作用力为：834.065 KN；铲斗缸作用力为：584.42kN；动臂油缸铰点：Rx=656.101 kN；Ry=656.106 kN；斗杆油缸铰点：Rx=832.213 kN；Ry=55.55 kN；动臂斗杆铰点：Rx=-1046.18 kN；Ry=20.38 kN；④计算工况四：在工况三的基础上，加上侧齿障碍产生的弯矩和扭矩，及侧向力W k=15.165 KN。

中文摘要摘要单斗液压挖掘机是工程机械的一种主要类型,而正铲液压挖掘机又是其中一个重要机种。

专用正铲液压挖掘机常以爆破后的岩石、矿石作为主要工作对象, 能够适应恶劣的工作条件,被广泛应用于房屋建筑、筑路工程、水利建设、农林开发、港口建设、国防工事等的土石方施工和矿山采掘工业中。

本文在对正铲液压挖掘机进行全面的挖掘性能分析基础上,提出了正铲液压挖掘机挖掘性能通用分析方法。

首先,针对正铲液压挖掘机的动臂机构能够实现浮动、铲斗油缸铰接在动臂上的机构特点,对正铲液压挖掘机的工作装置进行了运动分析,深入研究了斗杆和铲斗机构的牵连运动关系,并提出了牵连运动分析方法,且在实际应用中得以验证。

第二,在对挖掘机作业特点和工况研究的基础上,建立了正铲液压挖掘机整机的位置模型和挖掘力发挥的力学模型,讨论了挖掘过程中应考虑的各种限制条件对整机挖掘力的影响。

第三,基于对该挖掘机进行挖掘姿态与液压缸工作压力联合同步测试的基础上,计算出了该挖掘机在实际作业中的挖掘阻力情况,并且研究了挖掘过程中切向阻力与法向阻力的变化关系,填补了正铲液压挖掘机挖掘阻力的研究空白,积累了宝贵的原始资料,同时通过研究理论挖掘力与实际挖掘阻力的关系,验证了本文所建立数学模型的可行性和正确性。

第四,研究了正铲液压挖掘机挖掘性能图谱分析的程序实现方法,首次提出了挖掘机挖掘图谱叠加分析方法,并且结合实际使用需求,初步制定了图谱叠加法对正铲液压挖掘机的评价标准,使挖掘性能传统的定性分析的定量化成为可能。

奠定了正铲液压挖掘机优化设计的评价理论基础,对正铲液压挖掘机设计理论的发展具有重要的意义。

.第五,针对该类型正铲液压挖掘机斗齿尖具有水平直线运动轨迹这一特性,对水平直线推压过程中各机构运动情况和挖掘力发挥情况进行了分析,并对整机稳定性各个工况的稳定性计算方法进行了研究。

第六,基于以上的分析研究,在VB编程环境下编制了“大型正铲液压挖掘机挖掘性能分析通用软件”,该软件具有“人机交互”的参数化输入的优点,且集成了正铲液压挖掘机运动分析,牵连机构分析,挖掘图谱分析,挖掘图谱叠加分析, 水平直线挖掘分析,指定角度挖掘力及各铰点受力分析,整机稳定性分析和提升过程中铲斗“平动”问题分析的功能。

液压挖掘机研究报告液压挖掘机研究报告液压挖掘机是一种利用液压系统驱动的工程机械，广泛应用于建筑、矿山、农业等领域。

本报告将从液压挖掘机的工作原理、结构组成、优缺点以及未来发展方向等方面进行分析和探讨。

一、工作原理液压挖掘机的工作原理是利用液压系统将液压油转化为机械能，驱动液压缸和液压马达，实现机械的运动。

液压挖掘机的液压系统由油箱、液压泵、液压缸、液压马达、液压阀等组成。

当液压泵工作时，将液压油从油箱中吸入，通过液压管路送到液压缸或液压马达中，从而实现机械的运动。

二、结构组成液压挖掘机的主要结构组成包括：上机构、下机构、工作装置、液压系统、电气系统等。

其中，上机构包括驾驶室、发动机、液压油箱等；下机构包括履带、行走机构等；工作装置包括铲斗、臂杆等。

液压系统是液压挖掘机的核心部件，由液压泵、液压缸、液压马达、液压阀等组成。

电气系统包括电气控制箱、电缆等。

三、优缺点液压挖掘机具有以下优点：1. 动力强劲：液压挖掘机采用液压系统驱动，具有较大的动力输出，能够适应各种工况。

2. 灵活性高：液压挖掘机具有较高的灵活性，能够进行多种工作，如挖掘、装载、平整等。

3. 操作简便：液压挖掘机的操作相对简单，只需要掌握几个基本操作杆即可。

4. 维护方便：液压挖掘机的维护相对简单，只需要定期更换液压油、清洗液压系统等即可。

液压挖掘机的缺点主要有以下几点：1. 价格较高：液压挖掘机的价格相对较高，不适合小型企业使用。

2. 维修成本高：液压挖掘机的维修成本相对较高，需要专业技术人员进行维修。

3. 油耗较大：液压挖掘机的油耗较大，需要定期更换液压油。

四、未来发展方向随着科技的不断进步，液压挖掘机的未来发展方向主要有以下几点：1. 提高效率：液压挖掘机将会采用更加先进的液压系统和控制技术，提高工作效率。

2. 降低能耗：液压挖掘机将会采用更加节能的液压系统和电气控制技术，降低能耗。

3. 提高安全性：液压挖掘机将会采用更加智能化的控制技术，提高安全性。

工 业 技 术我国挖掘机的生产是开始于20世纪50年代,第一台传统正铲挖掘机于1954年成功制造。

我国是一个发展中国家,且幅员辽阔,在这么广阔的土地上大规模的建设就需要大量的土石方机器为其服务,而正铲液压挖掘机是这类工作的主要工具。

所以,生产高性能的挖掘机是经济发展的不可缺少的一部分。

正铲液压挖掘机是工程机械应用的一种主要类型,通常工作对象是爆破后的岩石、矿石等。

工作环境相对比较恶劣,广泛的应用于修路、房屋建设、兴建水利、港口建设、农林开发、国防工事等方面的矿山采掘或者是土石方施工。

所以在对正铲液压挖掘机的性能方面要求越来越高,本文就针对此问题进行了研究。

1 力学分析正铲挖掘机被广泛应用于装载以及采矿作业,工作环境恶劣,所以必须采用切削的厚度小、挖掘路程长的工作方式。

挖掘的过程中通常以斗杆为主,而动臂缸和铲斗缸主要起调节位置以及切削后角的作用。

挖掘快结束的时候,铲斗缸对工作面进行粉碎并清除走。

所以正铲挖掘机的斗杆缸的挖掘力必须得到充分的保证,在此基础之上,还要尽可能的提升铲斗缸的破碎能力。

我们用图谱叠加的方法分析正铲液压挖掘机的挖掘力的大小,把叠加出来的图谱的主要区域进行划分,统计在主要区域内的所有点的比例情况,然后再把挖掘机的理论知识和实际相结合,作出综合的评价。

主要挖掘区域所能发挥的挖掘力的大小直接影响到其性能的好坏,所以要对主要区域挖掘力做详细分析。

在力学的基础上,按照常用的整个机器的重量的0.5倍作挖掘机的最大阻力。

再结合资料,确定平均阻力是最大阻力的0.7倍,通过这些比较来判断挖掘力和阻力的匹配情况,使我们对挖掘性能有更加全面的掌握。

2 运动学分析2.1挖掘范围如表1所示。

2.2挖掘范围的约束条件(1)纵向挖掘时斗杆的最大挖掘力一定要大于机器重力的0.45倍。

(2)纵向挖掘时铲斗的最大挖掘力要大于机器重力的0.42倍。

(3)液压缸全部伸长的长度与全缩的长度的比值要小于1.8。

(4)动力臂机构上的两个铰点的距离要大于500mm 。

机械手臂的作业参数优化研究一、引言随着科技的不断发展和进步，机械手臂在工业生产中扮演着越来越重要的角色。

机械手臂具有高度的灵活性和精确性，可以自动执行各种复杂任务，如装配、焊接、搬运等。

然而，在应用机械手臂执行任务时，如何对其作业参数进行优化，以提高生产效率和精确性，成为了研究的焦点。

二、机械手臂的作业参数机械手臂的作业参数通常包括工作速度、工作力和工作精度等。

工作速度是指机械手臂完成任务的速度，快速的作业速度可以提高工作效率，但也会增加机械冲击和误差。

工作力是机械手臂执行任务时所施加的力量，合理的工作力可以保证作业过程的稳定性和可靠性。

工作精度是指机械手臂执行任务时的位置和姿态控制精度，高精度的作业可以提高产品质量和制造效率。

三、机械手臂作业参数优化方法1. 优化算法为了实现机械手臂作业参数的优化，我们可以借鉴数学优化方法。

常见的优化算法包括遗传算法、粒子群算法和模拟退火算法等。

这些算法可以通过迭代搜索的方式，在影响机械手臂作业参数的多个因素中找到最优解。

2. 参数权衡机械手臂的作业参数之间存在相互制约关系，优化某一个参数可能会影响其他参数的表现。

因此，在实际应用中需要进行参数权衡。

例如，提高工作精度需要增加机械手臂的稳定性和刚度，而这可能会降低其工作速度。

通过合理权衡这些参数，可以找到最优的作业参数组合。

3. 传感器应用机械手臂的作业参数优化离不开传感器的应用。

传感器可以实时监测机械手臂的状态和环境变化，提供反馈信息，以便对作业参数进行调整。

例如，通过力传感器可以监测机械手臂的作业力量，根据反馈信息调整工作力的大小，以保证作业的稳定性。

四、机械手臂作业参数优化实例为了更好地理解机械手臂作业参数优化的重要性和实际应用，我们以汽车生产线上的机械臂调试为例。

在汽车生产过程中，机械手臂被广泛应用于自动装配和焊接等工艺。

对于机械手臂作业参数的优化，可以显著提高生产效率和质量。

首先，基于工作任务的特点和要求，确定机械手臂的作业速度和力量。

专题研究SPECIAL RESEARCH挖掘机动臂设计分析刘佳1，方剑仙2（1. 北京建筑机械化研究院有限公司，北京 100007；2. 北京摩迅筑路机械有限公司，北京 102400）［摘要］动臂作为挖掘机工作装置的重要组成部分，其结构强度和稳定性对挖掘机有着至关重要的影响。

本文重点分析了挖掘机动臂与动臂机构确定、动臂受力计算等内容，对动臂进行运动学及动力学的简单分析，为挖掘机动臂研究提供参考。

［关键词］挖掘机；动臂；工作装置；运动特性［中图分类号］TU621 ［文献标识码］B ［文章编号］1001-554X（2021）04-0048-02Design and analysis of excavator boomLIU Jia，FANG Jian-xian动臂作为挖掘机工作装置的重要组成部分，其结构强度和稳定性对挖掘机有着至关重要的影响。

合理的动臂优化设计可以降低其对整体运行的影响，使动臂结构与挖掘任务形成统一的挖掘机轨迹，提高挖掘机工作的综合质量；合理的动臂结构设计可以提高工作装置的整体性能，加快工程挖掘进度。

1 挖掘机动臂概述挖掘机具有机动性强、操作灵活、工作效率高等特点，已经成为现代生产建设中不可缺少的工程机械产品。

随着科学技术的不断发展，用户对挖掘机工作装置的整体性能、强度、刚度、稳定性等都提出了更高的要求。

动臂作为挖掘机工作装置中主要机构之一，其设计的优劣直接影响斗杆和铲斗的挖掘能力，进而影响整个工作机构的性能。

挖掘机的工作装置是挖掘机中最重要也是技术含量要求最高的部分，在设计中需要在原材料、工艺性、加工精度等方面加以综合考虑。

挖掘机动臂是挖掘机的一种工作装置，通常也叫大臂、小臂，主要作用是用于支配挖斗的挖掘、装车等动作。

与机架相连的臂较长，所以俗称为大臂，其术语称作动臂；与挖斗相连的臂较小，所以俗称为小臂，术语称作斗杆。

反铲挖掘机大臂的形状一般来讲都是有一定弯位的，这样能较好的针对停机面以下的土壤进行强行挖掘。

液压挖掘机动臂应力谱获取与其疲劳寿命预测章翔; 赵刚; 张华; 秦威【期刊名称】《《机械设计与制造》》【年(卷),期】2019(000)003【总页数】5页(P122-126)【关键词】动臂; ADAMS动力学; 载荷谱; 应力谱; DFR法; 有限元【作者】章翔; 赵刚; 张华; 秦威【作者单位】武汉科技大学冶金装备及其控制教育部重点实验室湖北武汉430081; 武汉科技大学机械传动与制造工程湖北省重点实验室湖北武汉 430081【正文语种】中文【中图分类】TH16; TH1371 引言由于大多工地施工环境恶劣，挖掘机无论是行走还是挖掘时各个部件受力情况都是复杂多变的，这种情况容易造成挖掘机各零部件的疲劳破坏[1]。

因此，研究液压挖掘机在实际工况下其主要承力结构动臂的疲劳寿命的是具有重要意义。

在寿命预测方面，文献[2]采用理论计算的齿尖载荷对挖掘机工作装置进行有限元分析，并在Fe-Safe中得到动臂结构寿命云图。

文献[3]通过对工作装置典型工况固定位置的受力进行分析，得出理论计算载荷应用于动臂有限元分析中。

文献[4]通过对某大型液压正铲挖掘机在不利工况下的受力分析，求得各铰点和油缸的载荷谱，采用有限元技术对各部件的应力应变进行分析。

文献[5]利用实测载荷谱对挖掘机寿命进行研究，利用Goodman和Gerber理论对S-N曲线进行修正，结合名义应力法对工作装置疲劳寿命进行预测。

上述研究其大部分有限元分析结果都是静态分析结果，不能全面的反映出工作装置在实际工作中的真实受力情况而且对S-N曲线的修正方法过于保守无法满足疲劳设计要求，同时缺乏实验依据。

基于此，本研究首先应用SolidWorks软件建立工作装置模型，利用ADAMS多体动力学软件与ABAQUS有限元软件联合仿真获得应力集中点的应力谱，并将相应位置载荷历程与实测数据进行对比，说明此应力谱获得方法的准确性；然后利用雨流计数法对应力谱进行处理获得相应的载荷谱，引用DFR细节疲劳强度额定值法对挖掘机动臂结构的S-N曲线进行修正，准确的反映出挖掘机动臂在中长寿命区的疲劳特性；最后结合Miner疲劳累积准则计算出应力集中点的疲劳寿命，该方法为工程机械构件强度、寿命等方面的精确设计提供依据。

液压挖掘机的工作原理及生产率液压挖掘机工作原理分三个方面说明即土壤切削，整机稳定性及液压系统与液压元件的工作原理。

关于液压系统与液压元件在以后的章节中说明。

一土壤切削1．挖掘阻力挖掘阻力是指铲斗在挖掘过程中所遇到的土壤阻力，通常近似的认为它作用在斗尖上，并可依照挖掘轨迹的切线方向分解切向阻力Pt和法向阻力Pn 。

目前的粗略算法为：Pt＝σbc Pn＝ψPt式中：σ为挖掘比阻力，由试验确定；b为斗宽；c为切削厚度；ψ为系数，由试验确定。

2．挖掘功当不计土壤的松散系数和铲斗的装满系数时，为了在一定的挖掘行程中能装满铲斗，应有q＝bcL式中：L为挖掘行程；q为斗容量；c为切削厚度。

所以Pt＝σ×b×c＝σ q／L即挖掘功： Pt L＝σq在挖掘过程中，Pn不做功，只有Pt做功，简称为挖掘功。

当挖掘对象的土壤等级和铲斗容量以确定时，就可由上式来确定挖掘功PtL。

3. 液压缸所做的功根据能量守恒定律，当不计损失时，液压缸在其行程上所做的功应等于挖掘功。

即 Fᇞl≥PtL＝σ×q式中：F为液压缸的最大推力；ᇞl为液压缸的行程。

上式是选择液压缸缸径的主要以据，对于反﹑正铲工作装置上式都是适用的。

4. 应用情况若土壤等级和铲斗容量都相同，则液压缸所做的功也应相同。

但在选择液压缸的缸径和行程上，各公司都具有自己的特点，见表1——2。

液压缸推力大小为F＝Pa式中：p为工作压力；A为液压缸面积。

表1——2 缸径与行程比较表公司名称液压缸面积A液压缸行程ᇞl德马可大小Komatsu小大利勃海尔中中液压缸面积A大，推力F也大工作装置受力恶劣，焊接遇到的问题也增多。

若液压缸面积A小，行程ᇞl大，则液压缸刚度就差，易弯曲。

因此，在设计时要综合考虑各种因素。

根据实践经验，挖掘机铲斗最小挖掘力值与铲斗宽度有关，每米斗宽最小需10吨以上的力，铲斗才能插入土中完成挖掘作业。

铲斗挖掘力与斗杆挖掘力和整机重量有关，而铲斗挖掘力与斗杆挖掘力也有一定的比例关系：Fb／W＝0.53～0.65 Fa／Fb＝0.73～0.85式中：Fa为斗杆挖掘力；Fb为铲斗挖掘力；W为整机重量。

小型液压挖掘机挖掘工作装置设计摘要挖掘机广泛的应用于建筑行业，排水灌溉，采矿，清除障碍和露天开矿等各种场合。

它对减轻繁重的体力劳动，保证工程的质量，加快建设的速度，提高劳动的生产率起到了巨大的作用。

随着液压传动的技术在工程机械上广泛应用，单斗液压挖掘机也有了迅速的发展。

液压挖掘机具有质量轻、体积小、结构紧凑、挖掘力大、操纵轻便，以及易实现无级变速和自动控制等一系列的优点。

为了能满足不同的作业要求，其工作装置也有很多类型。

例如：正铲，反铲，牵引绳，塔式等。

在上述的工作装置中，反铲挖掘机应用的最为广泛，因而合理设计工作装置具有十分重要的意义。

本论文主要对由动臂、斗杆、铲斗、连杆机构等组成的小型液压挖掘机工作装置进行设计。

具体内容包括以下的五部分: 挖掘机工作装置的总体设计；挖掘机的工作装置详细的机构运动学分析；工作装置各部分的基本尺寸的计算和验证；工作装置主要部件的结构设计。

通过静强度与动强度分析，得出了工作装置在静载荷下结构是安全的。

并利用同类机械的的参数做相应的调试，得出一套较合理的参数，为后续的工作打好了基础。

关键词：挖掘机；液压；动臂；斗杆；铲斗THE DESIGN OF WORKING DEVICE OF SMALLHYDRAULIC EXCA VATORABSTRACTExcavators are widely used in all branches of constructions, to drain and irrigate land, extract useful minerals, the removal of obstacle and the open-cast excavation of coal and ore. They play a tremendous role in relieving labor force, ensuring project quality, accelerating the speed of construction and improving the labor productivity.With the great development of hydraulic technology, the single buckethydraulic excavator has been improving greatly. The hydraulic excavator is provided a great many advantages,such as light weight, small volume, compact structure, powerful dig force, easy operate, continuous variable velocity, automatic controls and so order to meet the different requirements, the working device also has many types. For example: dipper shovel, pull shovel,dragline, jib crane, tower crane and so the above work device, backhoe excavator is used most widely, so the rational design of work device is of great significance.In this paper, mainly by the boom, bucket rod, bucket, excavator linkage component of small hydraulic excavator working device design. It includes thefollowing several parts:the overall design of excavator work device; excavator working device detailed kinematics analysis; the basic size calculation and verification of each part of Working device ; Through the static strength and dynamic strength analysis, the device under static loading structure is safe. Use the same mechanical parameters of the commissioning, to derive a set of reasonable parameters, for the follow-up work to lay a good foundation.KeyWord: Excavator; Hydraulic; Movable arm,Dipper,Bucket目录1 绪论 (1)课题设计的背景和意义 (1)挖掘机的行业现状 (1)挖掘机技术发展趋势 (2)工程机械的前景展望 (3)2 小型液压挖掘机反铲工作装置结构方案设计 (3)引言 (3)液压挖掘机的工作原理与基本组成分析 (3)反铲工作装置的结构设计方案分析 (5)反铲工作装置的结构形式及结构特点 (5)本章小结 (7)3 小型液压挖掘机反铲工作装置参数设计 (7)工作装置的设计原则与参数说明 (7)反铲工作装置的设计原则 (7)机构自身的几何参数设计 (8)反铲工作装置几何参数的设计计算 (8)铲斗机构主要参数的设计计算过程 (8)动臂结构参数的计算过程 (9) (13)铲斗机构及铲斗液压缸主要参数的设计过程 (15)动臂液压缸的设计计算 (18)液压系统闭锁压力的确定分析 (20)4 反铲工作装置的载荷分析计算 (21)工况分析以及确定不利工况 (21)第一种工况位置下动臂和斗杆受力分析计算 (24)第二种工况位置下动臂和斗杆受力分析计算 (28)第三种工况位置下动臂和斗杆受力分析计算 (32)斗杆内力图分析 (37)动臂内力图分析 (38)5 挖掘机工作装置截面尺寸的设计与校核 (40)工作装置斗杆截面尺寸的设计与校核 (41)斗杆的强度校核 (41)斗杆稳定性校核 (42)铰座挤压强度校核 (42)动臂截面尺寸设计与校核 (43)动臂强度校核 (44)动臂稳定性校核 (46)铰座的挤压强度校核 (46)6 结论 (58)参考文献 (59)致谢 (50)1 绪论课题设计的背景和意义总所周知，我国是一个发展中的国家，在其广阔的土地上正在进行着大规模经济建设，这就需要很多土石方施工机械为建设服务，而我们知道液压挖掘机是一类最重要的土石方的施工机械。

大型液压挖掘机工作性能分析与优化随着工程施工技术的不断发展和改进，液压挖掘机已成为现代建筑工地上重要的施工机械。

液压挖掘机是利用液压驱动技术实现对机器臂和斗杯等工作部件的运动控制，从而实现对矿山、建筑工地、市政公用和基础设施等进行土方作业、挖掘作业、物料搬运、石料碎拆等作业。

液压挖掘机作为矿山、建筑工地等项目工程设备之一，性能好坏直接影响到工作效率和准确性，对提高工程施工质量和效益有着重要作用。

因此，对于液压挖掘机的工作性能进行分析和优化，是提高工作效率、实现增产增效的必要措施。

一、液压挖掘机工作性能指标液压挖掘机的工作性能指标主要包括：挖掘力、作业效率、稳定性、节能性等。

1、挖掘力液压挖掘机的挖掘力是衡量其力量大小的重要技术指标，也是实现作业的关键性能指标。

挖掘力的大小直接影响到液压挖掘机的挖掘效率和施工工期，提高挖掘力是提升作业效率的主要途径之一。

2、作业效率作业效率是评定液压挖掘机性能的另一个重要指标，主要包括挖掘效率、送料效率和卸载效率等。

其中，挖掘效率是指液压挖掘机在单位时间内挖掘的土方量，送料效率是指液压挖掘机在单位时间内输送的物料量，卸载效率是指液压挖掘机在单位时间内卸载的物料量。

3、稳定性液压挖掘机稳定性指标主要包括抗倾覆能力、抗失稳能力和传动系统稳定性等，同时还包括承载能力和抗震能力等。

提高液压挖掘机的稳定性，可以有效提高作业的安全性和准确性。

4、节能性液压挖掘机的节能性主要包括降低能耗和减少能量浪费等方面。

降低能耗是指通过改进机械结构、优化系统控制和降低零部件摩擦阻力等措施，减少机器的能源消耗；减少能量浪费是要对液压系统的压力、流量和温度等参数进行不断调整和优化，实现能量的回收和再利用，提高利用率。

二、优化液压挖掘机工作性能的方法为了优化液压挖掘机工作性能，提高施工效率和准确性，可以从以下几个方面入手：1、优化液压系统液压系统是液压挖掘机最关键的工作部分，为液压挖掘机的各项功能提供动力支持。

[6]　Cellier F E,Nebot A,Greifeneder J.Bond GraphModeling of Heat and Humidity Budgets of Bio2sphere[J].Environmental Modelling&Software,2006,21(11):159821606.[7]　Greifeneder J,Cellier F E.Modeling ConvectiveFlows Using Bond Graphs[C]//Proceedings ofFifth SCS International Conference on Bond GraphModeling and Simulation.Phoenix,Arizona:ICB2GM,2001:2762284.(编辑　卢湘帆)作者简介:宋立军,男,1980年生。

国防科学技术大学机电工程研究所博士研究生。

研究方向为信息融合、监控与诊断工程。

胡　政,男,1972年生。

国防科学技术大学机电工程研究所副教授、博士。

杨拥民,男,1966年生。

国防科学技术大学机电工程研究所教授。

大型矿用正铲液压挖掘机挖掘阻力试验研究陈　进1　李维波1　张石强1　钟春健21.重庆大学,重庆,4000302.四川邦立重机有限责任公司,泸州,646000摘要:为了研究大型矿用正铲液压挖掘机的挖掘阻力,对某70t级的大型矿用正铲液压挖掘机实际正常挖掘作业时动臂、斗杆及铲斗相对于上一级构件的角位移和各个工作液压缸压力进行了现场同步测试。

采用MA TL AB软件对实测数据进行了处理和曲线拟合,以减小测试过程中的随机因素对计算结果的影响。

根据该类型挖掘机的机构特点,以挖掘机工作装置相对角度和液压缸推力为自变量,以切向和法向挖掘阻力为未知数,建立了挖掘阻力的数学模型。

根据实测数据,编程计算得出了该挖掘机在实际挖掘过程中破碎介质对斗齿尖产生的切向挖掘阻力、法向挖掘阻力和总挖掘阻力;研究了实际挖掘过程中挖掘阻力的变化情况,论证了法向挖掘阻力与切向挖掘阻力的比值λ的变化规律及相关因素的影响,为正铲液压挖掘机挖掘阻力理论的研究提供了参考。

浙江大学机械工程学系硕士学位论文液压挖掘机工作装置结构性能分析姓名：任友良申请学位级别：硕士专业：机械设计及理论指导教师：邱清盈20100101浙江大学硕士学位论文液压挖掘机工作装置结构性能分析摘要液压挖掘机的工作环境恶劣，工作装置作为主要的受载部件，其结构性能对挖掘机的整机性能、工作可靠性和安全性有重要的影响．我国的挖掘机制造业起步较晚、起点低、设计方法落后，挖掘机在实际工作中常出现动臂和斗杆裂纹失效、挖掘区域不合理和振动剧烈等问题，使得国内挖掘机缺乏竞争力，市场占有率低，严重制约着我国挖掘机行业的发展。

为此，结合企业的科研攻关项目和实际要求，本文对液压挖掘机工作装置的结构性能进行了深入研究，开展了液压油缸对工作装置动态性能影响分析与考虑销轴接触影响分析的工作装置整体结构性能分析等研究工作。

全文共分六章。

第１章阐明了课题研究背景及其意义，系统地总结了国内外在液压挖掘机工作装置结构性能方面的研究工作，总结了结构性能分析的几种建模方法，确定了本文的主要研究内容；第２章对挖掘机作业过程、工作装置的设计要求进行了论述，在挖掘机工作装置受力分析基础上，确定了进行工作装置结构性能分析的七种典型工况；第３章分析了液压油缸的不同建模策略对工作装置模态性能的影响，并进行了典型工况下的模态性能分析；第４章对工作装置的动臂、斗杆和铲斗等关键部件单独进行了典型工况下的结构强度和刚度分析；第５章建立了考虑销轴接触影响的工作装置整体结构分析模型，进行了典型工况下的结构强度分析，并与单个部件的分析结果进行了比较，分析了两种分析方式的优缺点，另外考虑到挖掘机实际工作时，可能受到偏载和侧向载荷等情况，对工作装置整体结构进行了典型工况下的偏载和侧向载荷下的结构强度分析；第６章作为本文的结尾，对整篇文章进行了总结，并提出了对下一步研究工作的展望。

关键词：液压挖掘机工作装置结构性能有限元分析Ⅱ浙江大学硕士学位论文液压挖掘机工作装置结构性能分析ＡＢＳＴＲＡＣＴＦｏｒｔｈｅｂａｄｗｏｒｋｉｎｇｃｏｎｄｉｔｉｏｎｓｏｆｈｙｄｒａｕｌｉｃｅｘｃａｖａｔｏｒ，ｗｏｒｋｉｎｇｍｅｃｈａｎｉｓｍａｓｔｈｅａｎｍａｉｎｃｏｍｐｏｎｅｎｔｓｕｆｆｅｒｅｄｆｏｒｃｅｌｏａｄｉｎｇ，ｔｈｅｓｔｒｕｃｔｕｒａｌｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅｏｆｗｈｉｃｈｐｌａｙｓｉｍｐｏｒｔａｎｔｒｏｌｅｉｎｏｖｅｒａｌｌｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅ，ｏｐｅｒａｔｉｏｎａｌｒｅｌｉａｂｉｌｉｔｙａｎｄｓａｆｅｔｙｏｆｈｙｄｒａｕｌｉｃｅｘｃａｖａｔｏｒ．Ａｓｄｏｍｅｓｔｉｃｍａｎｕｆａｃｔｕｒｉｎｇｉｎｄｕｓｔｒｙｏｆｅｘｃａｖａｔｏｒｓｔａｒｔｅｄｌａｔｅ，ｔｈｅｓｔａｒｔｉｎｇｐｏｉｎｔｉｓｌｏｗ，ａｎｄｔｈｅｄｅｓｉｇｎｍｅｔｈｏｄｉｓｂａｃｋｗａｒｄ．Ｔｈｅｒｅｆｏｒｅ，ｉｎｐｒａｃｔｉｃａｌｗｏｒｋ，ｉｔｏｆｔｅｎｏｃｃｕｒｓｔｈａｔｔｈｅｅｘｃａｖａｔｏｒｂｏｏｍａｎｄｓｔｉｃｋｃｒａｃｋａｎｄｆａｉｌ，ａｎｄｔｈｅｒｅｇｉｏｎｏｆｅｘｃａｖａｔｉｏｎｉＳｕｎｒｅａｓｏｎａｂｌｅａｎｄｅｘｃａｖａｔｏｒ’ＳｖｉｂｒａｔｉｏｎｉＳｖｉｏｌｅｎｔ．Ａｌｌｏｆｔｈｏｓｅｍａｋｅｔｈｅｄｏｍｅｓｔｉｃｅｘｃａｖａｔｏｒｌａｃｋｏｆｃｏｍｐｅｔｉｔｉｖｅｎｅｓｓａｎｄｌｏｗｍａｒｋｅｔｓｈａｒｅ，ｗｈｉｃｈｓｅｖｅｒｅｌｙｒｅｓｔｒｉｃｔｓｔｈｅｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔｏｆｄｏｍｅｓｔｉｃｅｘｃａｖａｔｏｒｅｎｔｅｒｐｒｉｓｅｓｃｉｅｎｔｉｆｉｃｒｅｓｅａｒｃｈｉｎｄｕｓｔｒｙ．Ｔｏｔｈｉｓｅｎｄ，ｉｎｃｏｎｊｕｎｃｔｉｏｎｗｉｔｈｐｒｏｊｅｃｔｓａｎｄｐｒａｃｔｉｃａｌｒｅｑｕｉｒｅｍｅｎｔｓ，ｔｈｉｓｔｈｅｓｉｓｄｅｅｐｌｙｓｔｕｄｉｅｓｔｈｅｓｔｒｕｃｔｕｒａｌｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅｏｆｗｏｒｋｉｎｇｍｅｃｈａｎｉｓｍｏｆｈｙｄｒａｕｌｉｃｅｘｃａｖａｔｏｒ，ａｎｄｃａｒｒｉｅｓｏｕｔｒｅｌｅｖａｎｔｒｅｓｅａｒｃｈｅｓ，ｌｉｋｅｔｈｅａｎａｌｙｓｉｓａｂｏｕｔｔｈｅｈｙｄｒａｕｌｉｃｄｙｎａｍｉｃｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅｏｆｗｏｒｋｉｎｇｄｅｖｉｃｅｉｎｆｌｕｅｎｃｅｄｂｙｈｙｄｒａｕｌｉｃｃｙｌｉｎｄｅｒａｎｄｔｈｅｏｖｅｒａｌｌｓｔｒｕｃｔｕｒａｌｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅｏｆｗｏｒｋｉｎｇｄｅｖｉｃｅｔａｋｉｎｇｔｈｅｃｏｎｓｉｄｅｒｏｆｔｈｅｉｎｆｌｕｅｎｃｅｏｆｐｉｎ—ｃｏｎｔａｃｔ．Ｔｈｉｓｔｈｅｓｉｓｉｎｃｌｕｄｅｓｓｉｘｃｈａｐｔｅｒｓ．ＣｈａｐｔｅｒＯｎｅｐｒｅｓｅｎｔｓｔｈｅｒｅｓｅａｒｃｈｂａｃｋｇｒｏｕｎｄａｎｄｓｉｇｎｉｆｉｃａｎｃｅｏｆｔｈｅｔｏｐｉｃ，ａｎｄｓｕｍｓｕｐｔｈｅｒｅｓｅａｒｃｈｗｏｒｋａｂｏｕｔｔｈｅｓｔｒｕｃｔｕｒａｌｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅｏｆｔｈｅｗｏｒｋｉｎｇｍｅｃｈａｎｉｓｍｏｆｔｈｅｈｙｄｒａｕｌｉｃｅｘｃａｖａｔｏｒａｔｈｏｍｅａｎｄａｂｒｏａｄａｎｄｓｅｖｅｒａｌｍｏｄｅｌｉｎｇｍｅｔｈｏｄｓｏｆｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅａｎａｌｙｓｉｓ，ａｎｄｈａｓｍａｄｅｔｈｅｍａｉｎｒｅｓｅａｒｃｈｃｏｎｔｅｎｔｓｏｆｔｈｉｓｔｈｅｓｉｓ；ＣｈａｐｔｅｒＴｗｏｄｉｓｃｕｓｓｅｓｔｈｅｗｏｒｋｉｎｇｐｒｏｃｅｓｓｏｆｈｙｄｒａｕｌｉｃｅｘｃａｖａｔｏｒａｎｄｔｈｅｅｘｃａｖａｔｏｒ．Ｂａｓｅｄｏｎｄｅｓｉｇｎｒｅｑｕｉｒｅｍｅｎｔｓｏｆｔｈｅｗｏｒｋｉｎｇｍｅｃｈａｎｉｓｍｏｆｔｈｅｔｈｅｆｏｒｃｅａｎａｌｙｓｉｓｏｆｔｈｅｅｘｃａｖａｔｏｒｗｏｒｋｉｎｇｍｅｃｈａｎｉｓｍ，ｓｅｖｅｎｋｉｎｄｓｏｆｔｙｐｉｃａｌｏｐｅｒａｔｉｎｇｃｏｎｄｉｔｉｏｎｓｏｆｔｈｅａｎａｌｙｓｉｓａｂｏｕｔｔｈｅｓｔｒｕｃｔｕｒａｌｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅｏｆｔｈｅｗｏｒｋｉｎｇｍｅｃｈａｎｉｓｍａｒｅｉｄｅｎｔｉｆｉｅｄ；ＣｈａｐｔｅｒＴｈｒｅｅａｎａｌｙｚｅｓｔｈｅｉｎｆｌｕｅｎｃｅｏｆｍｏｄａｌｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅｏｆｔｈｅｗｏｒｋｉｎｇｄｅｖｉｃｅｃａｕｓｅｄｂｙｄｉｆｆｅｒｅｎｔｍｏｄｅｌｉｎｇｓｔｒａｔｅｇｉｅｓｏｆｔｈｅｈｙｄｒａｕｌｉｃｃｙｌｉｎｄｅｒ，ａｎｄｃａｒｒｉｅｓｏｕｔｔｈｅｍｏｄａｌｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅａｎａｌｙｓｉｓｕｎｄｅｒｔｈｅｔｙｐｉｃａｌｏｐｅｒａｔｉｎｇｃｏｎｄｉｔｉｏｎｓ；ＩｎＣｈａｐｔｅｒＦｏｕｒ，ｔｈｅｓｔｒｕｃｔｕｒａｌｓｔｒｅｎｇｔｈａｎｄｓｔｉｆｆｎｅｓｓｏｆＩＩＩ浙江大学硕士学位论文液压挖掘机工作装置结构性能分析ｔｈｅｂｏｏｍ，ｓｔｉｃｋａｎｄｂｕｃｋｅｔａｒｅｓｅｐａｒａｔｅｌｙａｎａｌｙｚｅｄｕｎｄｅｒｔｈｅｔｙｐｉｃａｌｏｐｅｒａｔｉｎｇｃｏｎｄｉｔｉｏｎｓ；ＩｎＣｈａｐｔｅｒＦｉｖｅ，ｔｈｅａｎａｌｙｓｉｓｍｏｄｅｌｏｆｔｈｅｏｖｅｒａｌｌｓｔｒｕｃｔｕｒｅｏｆｔｈｅｗｏｒｋｍｅｃｈａｎｉｓｍｉｓｅｓｔａｂｌｉｓｈｅｄｃｏｎｓｉｄｅｒｉｎｇｔｈｅｉｍｐａｃｔｏｆｐｉｎ—ｃｏｎｔａｃｔ，ａｎｄｔｈｅｒｅｓｕｌｔｓｏｆｔｈｅａｎａｌｙｓｉｓａｒｅｃｏｍｐａｒｅｄｗｉｔｈｔｈｅｒｅｓｕｌｔｏｆｔｈｅｉｎｄｉｖｉｄｕａｌｃｏｍｐｏｎｅｎｔａｎｄｄｉｓａｄｖａｎｔａｇｅｓｏｆｔｈｅｔｗｏａｎａｌｙｔｉｃａｌｍｅｔｈｏｄｓａｎａｌｙｓｉｓ．Ｔｈｅａｒｅａｄｖａｎｔａｇｅｓａｎａｌｙｚｅｄ．Ｃｏｎｓｉｄｅｒｉｎｇｌａｔｅｒａｌｌｏａｄｓｗｏｒｋｓ，ｔｈｅｓｔｒｕｃｔｕｒａｌａｎｄｕｎｅｖｅｎｌｏａｄｓｏｆｔｈｅｂｕｃｋｅｔｔｅｅｔｈｗｈｅｎｔｈｅｅｘｃａｖａｔｏｒｏｆｔｈｅｏｖｅｒａｌｌｓｔｒｕｃｔｕｒｅｏｆｔｈｅｗｏｒｋｉｎｇａｓｕｎｅｖｅｎｓｔｒｅｎｇｔｈａｎａｌｙｓｉｓｍｅｃｈａｎｉｓｍｉｓｍａｄｅｕｎｄｅｒｔｈｅｔｙｐｉｃａｌｏｐｅｒａｔｉｎｇｃｏｎｄｉｔｉｏｎｓｓｕｃｈｌｏａｄａｎｄｌａｔｅｒａｌｆｏｒｃｅ；ａｓｔｈｅｅｎｄｏｆｔｈｉｓｔｈｅｓｉｓ，ＣｈａｐｔｅｒＳｉｘｍａｋｅｓｔｈｅｃｏｎｃｌｕｓｉｏｎａｎｄｇｉｖｅｓｒｅｓｅａｒｃｈｗｏｒｋｆｏｒｔｈｅｎｅｘｔｓｔｅｐ．Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：ｈｙｄｒａｕｌｉｃｅｘｃａｖａｔｏｒ，ｗｏｒｋｉｎｇｍｅｃｈａｎｉｓｍ，ｓｔｒｕｃｔｕｒａｌｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅ，ＦｉｎｉｔｅＥｌｅｍｅｎｔＡｎａｌｙｓｉｓＩＶ浙江大学研究生学位论文独创性声明本人声明所呈交的学位论文是本人在导师指导下进行的研究工作及取得的研究成果。

影响挖掘机生产效率的因素分析挖掘机，又称挖掘机械（excavating machinery)，是用铲斗挖掘高于或低于承机面的物料，并装入运输车辆或卸至堆料场的土方机械。

挖掘的物料主要是土壤、煤、泥沙以及经过预松后的土壤和岩石。

从近几年工程机械的发展来看，挖掘机的发展相对较快，而挖掘机作为工程建设中最主要的工程机械机型之一，其正确的选型也就显得更为重要。

常见的挖掘机结构包括，动力装置，工作装置，回旋机构，操纵机构，传动机构，行走机构和辅助设施等。

从外观上看，挖掘机由工作装置，上部转台，行走机构三部分组成。

以下是常见挖掘机的分类：挖掘机分类一：常见的挖掘机按驱动方式有内燃机驱动挖掘机和电力驱动挖掘机两种。

其中电动挖掘机主要应用在高原缺氧与地下矿井和其它一些易燃易爆的场所。

挖掘机分类二：按照行走方式的不同，挖掘机可分为履带式挖掘机和轮式挖掘机。

挖掘机分类三：按照传动方式的不同，挖掘机可分为液压挖掘机和机械挖掘机。

机械挖掘机主要用在一些大型矿山上。

挖掘机分类四：按照用途来分，挖掘机又可以分为通用挖掘机，矿用挖掘机，船用挖掘机，特种挖掘机等不同的类别。

挖掘机分类五：按照铲斗来分，挖掘机又可以分为正铲挖掘机、反铲挖掘机拉铲挖掘机和抓铲挖掘机。

正铲挖掘机多用于挖掘地表以上的物料，反铲挖掘机多用于挖掘地表以下的物料。

现今的挖掘机占绝大部分的是全液压全回转挖掘机。

液压挖掘机主要由发动机、液压系统、工作装置、行走装置和电气控制等部分组成。

液压系统由液压泵、控制阀、液压缸、液压马达、管路、油箱等组成。

电气控制系统包括监控盘、发动机控制系统、泵控制系统、各类传感器、电磁阀等。

液压挖掘机一般由工作装置、回转装置和行走装置三大部分组成。

据其构造和用途可以区分为：履带式、轮胎式、步履式、全液压、半液压、全回转、非全回转、通用型、专用型、铰接式、伸缩臂式等多种类型。

工作装置是直接完成挖掘任务的装置。

它由动臂、斗杆、铲斗等三部分铰接而成。

140建筑机械设计计算DESIGN & CALCULATION反铲式液压挖掘机工作机构尺寸对挖掘力影响浅析夏友斌（徐州徐工矿业机械有限公司，江苏 徐州 221000）［摘要］本文在现有的研究成果下，基于LabVIEW 软件建立了理论挖掘力的数学仿真模型，通过对某型号液压挖掘机的铲斗挖掘力进行仿真，研究铲斗油缸长度与最大挖掘力之间的关系，以及斗杆和铲斗尺寸的变化对铲斗挖掘力的影响。

［关键词］液压挖掘机；挖掘力；LabVIEW［中图分类号］TU621 ［文献标识码］A ［文章编号］1001-554X （2023）10-0140-04Analysis of the influence of the working mechanism size of the backhoe hydraulic excavator on the excavation forceXIA You -bin作为一种工程机械，挖掘机在矿业开采、水利电力建设等工程中具有十分广泛的应用。

其挖掘力是对物料作业能力的直接体现，是衡量整机性能的重要指标之一，也是进行工作装置结构和强度计算的依据［1］。

最大挖掘力是指作用在铲斗切削点最外处的挖掘力，由作用在产生挖掘力的油缸工作压力计算求得（工作压力不得超过其他液压回路的保持压力）［2］。

传统的挖掘力计算方法只是根据几个工作点处的铲斗工作状态校验就粗略的确定出理论最大挖掘力下铲斗油缸的尺寸，随着计算机仿真技术的发展，已具备条件对铲斗挖掘力进行仿真，通过仿真可便捷的得到挖掘力数值并分析出工作机构尺寸对挖掘力的影响［3］。

本文借助LabVIEW 平台，对某一型号挖掘机的理论挖掘力进行数学建模，并在固定姿态下讨论铲斗油缸长度与最大挖掘力之间的关系，仿真分析斗杆和铲斗尺寸的改变对铲斗挖掘力的影响，通过分析规律来为工作机构优化设计提供有力依据。

1 铲斗理论最大挖掘力数学模型的建立本文研究的挖掘机为反铲式液压挖掘机，依靠液压油缸带动工作装置运动实现作业，在仿真时以挖掘机的最大挖掘力为载荷输出。

《铲式挖掘部件仿生设计及减阻脱附性能研究》篇一一、引言随着工程建设的快速发展，挖掘机械已成为施工中的主要设备之一。

铲式挖掘部件作为挖掘机的重要组成，其性能直接影响挖掘效率和作业效果。

本文以铲式挖掘部件为研究对象，对其仿生设计及减阻脱附性能进行研究，旨在提高挖掘部件的作业效率和减少机械故障率。

二、铲式挖掘部件仿生设计1. 生物仿生学原理仿生设计以自然界生物为灵感，借鉴生物体结构与功能，将之应用于机械设计。

铲式挖掘部件的仿生设计，主要是通过对自然界中生物形态、结构及功能的观察与模拟，实现机械性能的优化。

2. 铲式挖掘部件仿生设计方法铲式挖掘部件的仿生设计主要从以下几个方面进行：一是借鉴生物体表形态，优化铲面形状，提高挖掘效率；二是借鉴生物体内部结构，优化铲体结构，提高承载能力；三是借鉴生物体运动方式，优化铲式挖掘部件的运动轨迹和速度，提高作业效率。

三、减阻脱附性能研究1. 减阻原理铲式挖掘部件在作业过程中，由于与土壤等介质接触，会产生较大的阻力。

减阻技术主要通过优化铲面形状、材质及表面处理等方式，降低与介质的摩擦阻力。

本文通过对铲面进行仿生设计，借鉴生物体表形态和结构特点，降低阻力，提高作业效率。

2. 脱附性能研究脱附是指铲式挖掘部件在作业过程中，将附着在铲面上的土壤等介质剥离的能力。

脱附性能的优劣直接影响挖掘效率。

本文通过对铲式挖掘部件的材质、表面处理及运动轨迹进行优化，提高其脱附性能。

四、实验研究与分析为验证铲式挖掘部件仿生设计的减阻脱附性能，本文进行了实验研究。

实验采用不同形状和材质的铲式挖掘部件进行挖掘作业，通过测量作业过程中的阻力、挖掘速度、脱附能力等指标，对实验结果进行分析。

实验结果表明，经过仿生设计的铲式挖掘部件在减阻和脱附方面具有显著优势。

优化后的铲面形状和材质降低了与土壤等介质的摩擦阻力，提高了挖掘效率；同时，优化后的运动轨迹和表面处理提高了脱附性能，减少了附着在铲面上的土壤等介质。

液压挖掘机动臂结构的优化设计【摘要】本文通过对液压挖掘机动臂结构的优化设计进行简单介绍，以实例的方式通过优化前后的动臂对比，表现出优化设计的优点。

同时，对动臂液压控制方案进行详细阐述，以供参考。

【关键词】液压挖掘机；动臂；结构优化设计；控制方案一、前言液压挖掘机与机械钢索式电铲相比，具有整机重量轻、调速范围大、机动性和操作性好、挖掘工作的运行轨迹更优，而且在降低运营成本方面也极具优势。

现有的优化设计方法, 如机械产品的广义优化设计, 是面向全系统、全过程和全性能的优化设计。

本文对液压挖掘机的动臂结构的优化设计进行介绍。

二、液压挖掘机动臂结构性能优化分析液压挖掘机的结构是由动臂、斗杆、铲斗、油缸和一组连杆机构构成，在进行工作的时候，要承受到外界的巨大载荷，而且根据不同的工况会产生不同的应力和形变。

因此，其性能的好坏会对挖掘机的作业可靠性和安全性产生巨大的作用。

本文将以动臂为研究对象，它主要的结构是侧板、盖板、动臂油缸、吊耳等几个部分。

在建模的过程中，处于对模型简化的要求，在此省略了圆角、螺纹孔和倒角等结构所产生的影响。

1、动臂强度分析挖掘机在整个作业过程当中，三组油缸的变化会有很多种工况出现，最典型的有三种：最大挖掘半径、最深挖掘位置和最大作用力臂位置。

不同的工况状态下，挖掘机所承受的载荷大小以及受力点和受力程度都是不同的，应力集中的部位、危险界面的所在位置也都不相同。

因此，要具体工况进行具体分析。

在工况三的工作装置的状态是动臂油缸全缩，这时对它施加载荷的时候，各铰点的位置都有销轴连接，难以确定载荷的大小。

此时，可以用销轴传递载荷进行加载，并根据受力物体的内圆柱面作为受力面，方向沿径向。

如图1所示。

由图1可以看出，动臂的最大应力为18.4MPa，发生在与斗杆的连接处，在后续工作的优化过程中要着重考查这一部分的性能变化。

2、动臂优化设计对于挖掘机动臂的优化方案的目的是找到一个最能够节省材料而且强度又能够达到工作要求的方案。