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第1章 绪论 1

1.1 液压挖掘机简介 1

1.1.1 液压挖掘机的工作原理和基本组成 1

1.1.2 液压挖掘机的基本类型 3

1.1.3 液压挖掘机的特点 3

1.2 工作装置的研究意义及现状 5

1.2.1 研究意义 5

1.2.2 国内外研究现状 5

1.3 小结 7

第2章 液压挖掘机性能分析 8

2.1 反铲工作装置 8

2.1.1 机构特点及运动分析 9

2.1.2 位置模型 11

2.1.3 铲斗挖掘力学模型 13

2.1.4 考虑偏载和侧向力的铰点力的计算 20

2.1.5 反铲液压挖掘机性能分析软件 23

2.1.6 应用实例 33

2.2 正铲工作装置 42

2.2.1 机构特点及运动分析 43

2.2.2 挖掘力数学模型的建立 52

2.2.3 基于测试的挖掘阻力分析 58

2.2.4 挖掘性能分析 58

2.2.5 正铲液压挖掘机性能分析软件 71

2.2.6 应用实例 77

2.3 伸缩式挖掘装置 83

2.3.1 军事需求 83

2.3.2 运动学分析及挖掘力计算 86

2.3.3 设计合理性分析 98

2.4 小结 105

第3章 液压挖掘机工作装置优化 106

3.1 优化设计方法介绍 106

3.1.1 基本概念 106

3.1.2 遗传算法及其设计流程简介 107

3.2 反铲工作装置优化设计 109

3.2.1 设计变量 109

3.2.2 约束条件 111

3.2.3 目标函数 113

3.2.4 优化实例 113

3.2.5 反铲工作装置优化软件介绍 115

3.3 正铲工作装置优化设计 119

3.3.1 目标函数 119

3.3.2 设计变量 119

3.3.3 约束条件 120

3.3.4 优化实例 121

3.3.5 正铲工作装置优化软件介绍 122

3.4 伸缩式工作装置优化设计 124

3.4.1 目标函数 124

3.4.2 优化变量 125

3.4.3 约束条件 125

3.4.4 伸缩式工作装置优化软件介绍 134

3.4.5 实例分析 138

3.5 小结 141

第4章 液压挖掘机性能测试与分析 142

4.1 液压挖掘机工作装置运动学和动力学分析 142

4.2 基于测试的液压挖掘机挖掘阻力分析理论 148

4.2.1 挖掘阻力分析模型一 148

4.2.2 挖掘阻力分析模型二 152

4.3 液压挖掘机工作装置测试方案 153

4.3.1 测试目的 153

4.3.2 测试内容 154

4.3.3 测点及应变片布置设计 160

4.3.4 抗干扰措施 165

4.3.5 性能测试工况 165

4.3.6 测试注意事项 167

4.4 挖掘阻力测试分析 167

4.4.1 数学基础 168

4.4.2 数据处理工具 170

4.4.3 正铲液压挖掘机阻力测试分析——基于模型一 170

4.4.4 反铲液压挖掘机阻力测试分析——基于模型二 176

4.5 静态应力测试分析 189

4.5.1 有代表性测点的相当应力最大值 189

4.5.2 静强度安全系数评价 191

4.5.3 测试结论 192

4.6 动态应力测试分析 192

4.6.1 案例分析一——反铲液压挖掘机动态应力测试分析 192

4.6.2 案例分析二——正铲液压挖掘机动态应力测试分析 202

4.7 小结 204

第5章 液压挖掘机工作装置强度分析及结构优化设计 205

5.1 引言 205

5.2 液压挖掘机工作装置结构强度分析 206

5.2.1 常用的强度理论 206

5.2.2 液压挖掘机工作装置的有限元计算 208

5.2.3 直接编程分析工作装置的强度 217

5.2.4 实例分析 222

5.3 挖掘机工作装置结构优化 247

5.3.1 设计变量 247

5.3.2 目标函数 248

5.3.3 约束条件 249

5.3.4 优化实例 249

5.4 小结 251

第6章 基于动态测试的正铲液压挖掘机工作装置疲劳寿命研究 252

6.1 研究背景 252

6.2 液压挖掘机工作装置疲劳寿命研究状况 252

6.2.1 国外液压挖掘机工作装置疲劳寿命研究状况 252

6.2.2 国内液压挖掘机工作装置疲劳寿命研究状况 253

6.3 主要研究内容及技术路线 254

6.4 正铲液压挖掘机工作装置疲劳寿命预测基础理论 255

6.4.1 疲劳损伤的一些基本定义 256

6.4.2 正铲液压挖掘机工作装置疲劳类型 256

6.4.3 正铲液压挖掘机工作装置疲劳设计方法 258

6.4.4 正铲液压挖掘机工作装置疲劳预测方法 259

6.5 基于有限元法的正铲液压挖掘机工作装置疲劳分析方法 264

6.5.1 有限元软件的选取 265

6.5.2 挖掘机工作装置疲劳寿命分析的软件实现方法 266

6.6 正铲液压挖掘机工作装置有限元模型建立和疲劳载荷谱获取 269

6.6.1 工作装置三维实体模型的建立 270

6.6.2 工作装置有限元模型 270

6.6.3 疲劳载荷谱的获取 272

6.7 正铲液压挖掘机工作装置瞬态动力学分析 278

6.7.1 MSC/NASTRAN瞬态响应分析 278

6.7.2 动臂瞬态响应分析 283

6.7.3 斗杆瞬态响应分析 289

6.7.4 与测试结果的对比 293

6.8 正铲液压挖掘机工作装置疲劳寿命研究 297

6.9 小结 307

索引 311