液压反铲挖掘机是工程施工的重要机械,广泛应用于桥梁、道路、水利等领域。作业过程中,工作装置作为主要的受力部件,其动态特性对挖掘机工作装置的安全性和可靠性具有重要影响。现有研究大多集中于工作装置本身的动力学特性,但实际作业中,由于地面存在一定的吸振作用,地面和履带间的相互作用会对挖掘机工作装置动力学特性产生影响,进而影响挖掘机工作装置的安全性和可靠性。因此,考虑履带影响的挖掘机工作装置的建模与仿真对挖掘机安全性及可靠性研究具有重要的意义。针对上述问题,本文在现有挖掘机工作装置模型的基础上,提出建立考虑履带影响的挖掘机整机模型,使得其工作装置动态特性的分析更符合实际工作过程;同时,本文基于该模型,对挖掘机工作装置各铰点运动及受力情况进行了数值计算,仿真分析与实验研究,上述的分析与研究结果为挖掘机的结构设计和疲劳分析提供了更为合理的依据。具体研究内容如下:本文首先运用Denavit-Hartenberg齐次坐标变化法建立挖掘机工作装置的运动学数学模型,获得挖掘机工作装置各铰点的位移、速度及加速度函数表达式,并通过几何法对工作装置三大部件(动臂、斗杆和铲斗)进行了运动学分析,进一步运用Lagrange法建立挖掘机工作装置动力学模型,获得各铰接点的受力表达式。为了建立考虑履带影响的挖掘机整机模型,利用RecurDyn软件搭建了挖掘机履带-地面模型,并与已建立的工作装置仿真模型相结合建立了挖掘机整机模型。基于上述模型对其工作过程进行仿真,获得了工作装置的挖掘包络图曲线。通过计算挖掘包络图中包含的挖掘机工作参数值(工作装置的最大挖掘高度、挖掘半径、卸载高度)及其与实际给定出厂值间的误差,验证了考虑履带影响的挖掘机整机模型的正确性。最后,通过基于此模型的仿真分析与实验研究,证明了履带—地面系统的存在,对挖掘机工作装置各铰点的受力有明显的影响,且越靠近履带处的铰接点,其受力变化越明显,即动臂与机架铰接点受力变化较大,而动臂与斗杆铰接点受力变化次之。本文在考虑履带影响的基础上,建立了更为完善的挖掘机整机模型,并通过数值计算,仿真与实验,对挖掘机工作过程中其工作装置运动及受力情况进行了更加合理的分析研究。