反铲液压挖掘机

给出了通过自行研发的综合性能分析软件对实例机型的相关性能进行的验证示例，以及具有工程指导价值的分析结果。

本书是作者长期以来在工程机械方面教学与科研经验和成果的结晶，面向工程机械主要机种——反铲液压挖掘机的正向研发和智能化技术，从整体结构特点、工作原理及工程应用角度出发，详细介绍了液压挖掘机的发展概况与技术现状，系统阐述了动力系统、工作装置、回转驱动装置、回转支承、行走装置、液压系统、自动控制系统及智能化技术的结构特点、工作原理、设计理论和方法、性能分析手段，以及现代挖掘机上采用的国际领先技术，列出了一系列分析计算公式，给出了通过自行研发的综合性能分析软件对实例机型的相关性能进行的验证示例，以及具有工程指导价值的分析结果。
本书可作为高等院校机械类相关专业本科生的专业课程教材，也可供机械类专业的研究生以及工程机械行业液压挖掘机研发部门的专业技术人员参考。

前言
第1章绪论/1
1.1挖掘机械的发展历史/1
1.1.1国外发展历史/1
1.1.2国内发展历史/6
1.2挖掘机械的分类与应用/11
1.2.1挖掘机械的分类/11
1.2.2反铲液压挖掘机的应用情况/13
1.3液压挖掘机的理论研究与技术现状/15
1.3.1国内外理论研究现状/15
1.3.2国内外技术现状/15
1.4液压挖掘机的发展趋势/17
思考题/19
第2章反铲液压挖掘机的总体结构与总体方案设计/21
2.1反铲液压挖掘机的型号标记/21
2.2反铲液压挖掘机的总体结构组成与工作原理/22
2.2.1动力装置/23
2.2.2反铲工作装置/26
2.2.3回转驱动装置及回转支承/27
2.2.4行走装置/28
2.2.5液压系统/29
2.2.6操纵装置/29
2.2.7电气系统/29
2.2.8润滑系统/30
2.2.9热平衡系统/31
2.2.10其他辅助系统/32
2.3反铲液压挖掘机的作业过程及基本作业方式/32
2.4反铲液压挖掘机的总体设计/33
2.4.1反铲液压挖掘机总体设计的内容及原则/33
2.4.2确定整机结构方案并拟定设计任务书/35
2.5反铲液压挖掘机的基本参数和主要参数/41
2.6反铲液压挖掘机主要参数设计/43
2.6.1主要参数选择的基本依据/43
2.6.2主要参数的确定方法/43
2.6.3液压挖掘机的正向研发/47
思考题/48
第3章反铲液压挖掘机工作装置构造与设计/49
3.1反铲工作装置构造/49
3.1.1反铲工作装置的整体结构组成与工作原理/49
3.1.2反铲动臂的结构型式/50
3.1.3动臂液压缸的布置/52
3.1.4反铲斗杆的结构型式/54
3.1.5动臂与斗杆的连接方式/56
3.1.6反铲铲斗连杆机构/56
3.1.7反铲铲斗的结构型式/58
3.1.8附属作业装置与快速更换装置/60
3.1.9挖掘机用液压缸/64
3.2反铲工作装置的几何关系及运动分析/65
3.2.1符号约定与坐标系的建立/65
3.2.2回转平台的运动分析/67
3.2.3动臂机构的几何关系及运动分析/67
3.2.4斗杆机构的几何关系及运动分析/69
3.2.5铲斗连杆机构的几何关系及运动分析/71
3.2.6反铲液压挖掘机的整机几何性能参数分析/73
3.3反铲工作装置设计/84
3.3.1反铲工作装置的设计准则、内容和方法/84
3.3.2反铲工作装置结构方案的确定/85
3.3.3铲斗结构参数的确定/88
3.3.4反铲动臂机构的设计/92
3.3.5反铲斗杆机构的设计/96
3.3.6反铲铲斗连杆机构的设计/100
3.3.7反铲工作装置设计的混合方法/106
思考题/110
第4章反铲液压挖掘机的整机力学性能分析/112
4.1理论挖掘力分析/112
4.1.1铲斗液压缸的理论挖掘力/112
4.1.2斗杆液压缸的理论挖掘力/114
4.1.3任意位姿整机的理论挖掘力/115
4.1.4全局整机最大挖掘力/125
4.2挖掘性能分析/127
4.2.1挖掘图的绘制方法/127
4.2.2挖掘性能可视化与大数据统计分析技术/128
4.3工作装置设计合理性分析/137
4.4起重能力分析/140
4.4.1起重工况的主要参数/140
4.4.2整机最大起重能力的理论分析/141
4.4.3整机最大起重能力的可视化分析技术/145
4.4.4整机起重能力的云图分析技术/147
思考题/148
第5章回转平台、回转支承及回转驱动装置/150
5.1回转平台/150
5.1.1回转平台的结构型式/150
5.1.2回转平台上各部件的布置及转台平衡/150
5.2回转支承/152
5.2.1转柱式回转支承/152
5.2.2滚动轴承式回转支承/153
5.3回转驱动装置/155
5.3.1半回转驱动装置/155
5.3.2全回转驱动装置/156
5.4中央回转接头/160
5.5转台的运动特点及载荷类型/162
5.6全回转支承的选型计算/163
5.6.1全回转支承选型计算的工况选择及载荷分析/163
5.6.2滚动轴承式全回转支承的选型计算/165
5.6.3依据标准的全回转支承可视化动态选型技术/166
5.7回转平台回转阻力矩分析/168
5.8全回转驱动装置主要参数设计/170
思考题/172
第6章行走装置构造及设计/174
6.1履带式行走装置/174
6.1.1履带式行走架/175
6.1.2四轮一带/177
6.1.3履带张紧装置/182
6.1.4履带式行走装置的传动方式/183
6.2轮胎式行走装置/188
6.2.1轮胎式行走装置的结构布置与支腿/189
6.2.2轮胎式行走装置的传动方式/192
6.2.3轮胎式挖掘机的悬挂装置/195
6.2.4轮胎式挖掘机的转向机构/196
6.3履带式行走装置的设计/198
6.3.1履带式液压挖掘机的行驶阻力分析/198
6.3.2履带式液压挖掘机行走液压马达主参数的确定/203
6.3.3行走机构主要性能校核/204
思考题/205
第7章反铲液压挖掘机的整机稳定性与安全性分析/206
7.1整机稳定性的概念/206
7.2整机稳定性工况选择及稳定性分析/207
7.2.1建立坐标系/207
7.2.2影响整机稳定性的因素及其数学表达/207
7.2.3不同工况的稳定系数分析/209
7.3最不稳定姿态的确定/214
7.4反铲液压挖掘机的自救与越障能力/216
思考题/218
第8章反铲液压挖掘机关键零部件的力学性能分析/219
8.1关键零部件的空间受力分析/219
8.1.1铲斗及铲斗连杆机构的受力分析/219
8.1.2斗杆及斗杆机构的受力分析/222
8.1.3动臂及动臂机构的受力分析/224
8.1.4计入偏载及横向力作用时的空间受力分析/225
8.1.5回转平台的受力分析/227
8.1.6履带式液压挖掘机的接地比压分析/229
8.2主要结构件的强度分析/232
8.2.1静态强度分析方法及其判定依据/233
8.2.2静态强度分析工况和计算位置的选择/234
8.2.3工作装置的静强度分析/235
8.2.4回转平台的静强度分析/239
8.2.5履带式液压挖掘机底架的静强度分析/241
8.2.6工作装置轻量化及拓扑优化技术/246
8.3工作装置的动态特性分析及相关技术/247
8.3.1工作装置三维模型的建立/248
8.3.2破碎工况下工作装置的动态特性分析/248
思考题/251
第9章挖掘机的液压系统/253
9.1反铲液压挖掘机的工况特点及其对液压系统的要求/253
9.1.1反铲液压挖掘机的工况特征/253
9.1.2反铲液压挖掘机对液压系统的要求/254
9.2液压系统的主要类型和特点/255
9.2.1液压泵的主要性能参数及液压系统分类/255
9.2.2定量系统/256
9.2.3变量系统/258
9.2.4开式与闭式系统/263
9.2.5单泵与多泵系统/264
9.2.6串联与并联系统/264
9.3液压挖掘机的基本回路/265
9.3.1限压回路/265
9.3.2卸荷回路/266
9.3.3调速和限速回路/266
9.3.4行走限速补油回路/267
9.3.5回转缓冲补油回路/268
9.3.6支腿顺序动作及锁紧回路/269
9.4执行元件的辅助控制回路/270
9.4.1行走自动二速系统/270
9.4.2行走直驶控制系统/270
9.4.3转台回转摇晃防止回路/271
9.4.4工作装置控制系统/272
9.5液压挖掘机的控制系统/272
9.5.1先导型控制系统/273
9.5.2负流量控制系统/275
9.5.3正流量控制系统/277
9.5.4负载传感控制系统/278
9.6液压系统的设计及性能分析/281
9.6.1明确设计要求、分析工况特征/281
9.6.2确定液压系统主要参数/282
9.6.3液压系统方案的拟订/283
9.6.4系统初步计算及液压元件的选择/284
9.6.5液压系统性能分析/289
9.6.6绘制系统图和编写技术文件/292
思考题/292
第10章液压挖掘机自动控制技术及智能化/294
10.1液压挖掘机动力控制及节能技术/294
10.1.1液压挖掘机的发动机控制系统/294
10.1.2液压油温度控制系统/298
10.1.3挖掘机的节能技术/299
10.2新能源挖掘机及其关键技术/303
10.2.1纯电动挖掘机/303
10.2.2混合动力挖掘机/305
10.2.3新能源挖掘机关键技术/307
10.3挖掘机智能作业技术/308
10.3.1挖掘机智能网联技术/309
10.3.2挖掘机定位导航与环境感知技术/313
10.3.3挖掘机作业规划与控制技术/319
10.4挖掘机智能运维技术/324
10.4.1挖掘机工况监测与故障诊断系统/324
10.4.2智慧施工与智能挖掘机/326
思考题/332
参考文献/333