液压挖掘机是工程机械的一种主要类型,广泛应用在房屋建筑、筑路工程、水利建设、港口建设、国防工程等土石方施工和矿山采掘之中。挖掘机的工作装置作为挖掘机完成动作的直接实施着,它的结构的合理性,工作过程中的灵活性、可靠性及耐久性直接反映了挖掘机的工作性能。因此,对于挖掘机的工作装置的研究有着十分必要的意义。本文研究的斗容为15 m3的大型正铲液压挖掘机是目前国内自主研发的最大的正铲挖掘机,由于没有现成案例,工作装置的研究方法不确定,因此在对该大型正铲挖掘机工作装置进行设计之前,首先以某6吨小型挖掘机工作装置为研究对象,用有限元分析软件MSC.Nastran及疲劳分析软件MSC.Fatigue对其进行静力分析、动力学分析和疲劳分析,并结合应力测试试验验证有限元计算的准确程度,为大型挖掘机工作装置的设计提供参考。具体研究过程如下:(1)对挖掘机工作装置进行运动学、动力学理论分析;研究用杆组法计算挖掘机挖掘力及各铰销点力,为后续的研究奠定理论基础。(2)以某6吨小型挖掘机为研究对象,用位移传感器和压力传感器实测挖掘机挖掘过程中各液压缸的位移和压力随时间的变化曲线,为挖掘机工作装置的结构有限元分析,包括静力学分析、动力学分析和疲劳分析提供试验基础。其中在静力学和动力学分析中结合应力测试试验验证有限元分析结果的准确程度。通过分析找到研究挖掘机工作装置强度、刚度及疲劳寿命的方法。(3)用研究小挖工作装置的方法对大型正铲挖掘机工作装置进行静力学分析和疲劳分析,得出工作装置工作时的刚度、强度及使用寿命,为结构优化设计提供依据。