液压挖掘机是工程机械的主要品种之一,它广泛应用于矿山开采、道路施工、国防建设、农用水利等基本建设之中。随着我国国民经济的飞速发展,基本建设项目的增多,对液压挖掘机的需求也有较大幅度的增长,但是目前国产液压挖掘机数量却比较少,而且多为斗容2.5m3以下的小型设备,中型设备较少,大型设备在国内尚属空白。国产液压挖掘机从品种、规格、数量上满足不了国内市场需要,而且在产品技术水平、可靠性制造质量方面也与国外液压挖掘机有较大差距。国产液压挖掘机的生产当前仍处于仿制阶段,缺乏自主开发能力,为了不断提高国产液压挖掘机在国内市场上的份额并缩小与国外液压挖掘机质量上的差距,国内不少挖掘机生产厂家纷纷引进国外先进的挖掘机产品,在对引进产品进行技术消化和吸收的基础上不断改进产品设计来提高产品的质量。挖掘性能图是评价挖掘机工作装置设计合理性的重要手段之一。挖掘性能数据点图能够反映出斗齿尖挖掘力、液压泵的功率利用率以及三组液压缸的匹配等详细情况,过去已经实现了程序化绘制。然而在挖掘机总体设计阶段,对挖掘机设计人员,无论是在消化国外挖掘机的设计思想还是在进行产品设计方面,都非常需要从整体上来了解和把握产品的工作性能,而含有各限制因素分界线的挖掘性能图谱能使设计人员形象准确地了解液压挖掘机工作装置三组液压缸、整机各部分重心分布及整机重量是否合理,以及发动机功率是否得以充分发挥等重要信息,是设计人员评价工作装置、整机总体参数是否合理的主要依据。由于挖掘性能简图中各限制因素区域之间的分界线情况较复杂,过去往往是通过手工绘制出来的,费时且工作量较大。为了减少挖掘机设计人员的工作量,缩短产品开发周期,提高设计质量,对挖掘机的挖掘性能图谱的程序化绘制进行研究是很有必要的。本文正是在这样的背景下,进行了以下的研究工作。①对挖掘机的反铲工作装置进行运动分析,以及对斗齿尖挖掘力进行力学分析,为编制挖掘性能简图的自动化绘制程序奠定了基础;②在分析挖掘性能图谱的基础上提出各限制因素区域分界线的计算数学模型,鉴于采用解析方法不能求解这一模型的情况下探讨了运用优化理论和数值分析技术来求解这一问题的方法,即采用曲线拟合技术拟合一条曲线来近似表示分界线。在这一过程中,首先对限制区域分界线的类型进行分析,之后运用优化理论求解出曲线的端点,最后采用最小二乘法对满足条件的数据点进行曲线拟合,从而得到分区界线的近似解;③在以限制因素分区的挖掘性能图的基础上本文提出了挖掘阻力对比区域