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第1章 绪论1

1.1挖掘机械的发展历史1

1.2挖掘机械的分类4

1.3挖掘机的应用情况8

1.4挖掘机的技术现状11

1.4.1国外发展现状11

1.4.2国内发展概况15

1.5挖掘机械的发展趋势17

1.5.1机、电、液、信一体化技术在液压挖掘机上的应用18

1.5.2电子-液压集成控制19

1.5.3传感器技术20

1.5.4虚拟现实技术（VR）的研究与发展20

1.5.5其他重要相关技术20

第2章 单斗液压挖掘机的构造22

2.1单斗液压挖掘机的组成和工作原理22

2.1.1液压挖掘机的型号标记22

2.1.2单斗液压挖掘机的组成23

2.1.3反铲挖掘机的作业过程及基本作业方式26

2.1.4反铲液压挖掘机作业方式的应用28

2.2动力装置30

2.2.1发动机的基本概念30

2.2.2涡轮增压发动机的工作原理31

2.2.3涡轮增压发动机的使用32

2.2.4中冷器34

2.2.5发动机控制技术简介34

2.3工作装置35

2.3.1反铲工作装置36

2.3.2正铲工作装置57

2.4回转平台74

2.4.1回转平台的结构74

2.4.2回转平台上各部件的布置及转台平衡75

2.5回转支承78

2.5.1转柱式回转支承78

2.5.2滚动轴承式回转支承79

2.6回转驱动装置83

2.6.1半回转的回转驱动装置84

2.6.2全回转的回转驱动装置86

2.7中央回转接头95

2.8行走装置99

2.8.1履带式行走装置的结构形式99

2.8.2履带式行走装置的传动方式115

2.8.3轮胎式行走装置125

第3章 液压挖掘机的总体设计148

3.1液压挖掘机总体设计的内容及设计原则148

3.1.1确定机种和机型148

3.1.2确定设计原则149

3.1.3确定整机结构方案并拟定设计任务书153

3.2单斗液压挖掘机的主参数162

3.3单斗液压挖掘机主参数的选择方法164

3.3.1主参数选择的基本依据165

3.3.2主参数的确定方法165

第4章 工作装置铰接点几何设计172

4.1反铲工作装置的运动分析172

4.1.1符号约定与坐标系的建立173

4.1.2回转平台（转台）的运动分析175

4.1.3动臂的运动分析176

4.1.4斗杆的运动分析179

4.1.5铲斗及铲斗连杆机构的运动分析182

4.1.6反铲挖掘机的主要作业参数186

4.1.7反铲挖掘机的作业范围和挖掘包络图199

4.2反铲工作装置的设计205

4.2.1反铲工作装置结构方案的确定207

4.2.2铲斗结构参数的确定211

4.2.3普通反铲动臂机构的设计217

4.2.4反铲斗杆机构的设计227

4.2.5反铲铲斗连杆机构的设计233

4.2.6反铲工作装置设计的混合法249

第5章 挖掘力分析计算257

5.1工作液压缸的理论挖掘力257

5.1.1铲斗液压缸的理论挖掘力258

5.1.2斗杆液压缸的理论挖掘力260

5.2整机的理论挖掘力263

5.3整机的实际挖掘力282

5.4挖掘图283

5.4.1挖掘图的绘制283

5.4.2挖掘图实例分析284

5.5工作装置的设计合理性分析296

5.5.1工作尺寸和部件的摆角范围297

5.5.2挖掘力和挖掘速度297

5.5.3挖掘功率299

5.5.4各液压缸的作用力矩及其匹配情况300

5.5.5整机稳定性和附着性能301

5.6整机最大挖掘力的确定301

5.6.1整机最大挖掘力的数学模型302

5.6.2选择优化方法计算302

5.6.3实例分析303

第6章 挖掘机的稳定性306

6.1稳定性的概念306

6.2稳定性工况的选择及稳定系数的计算308

6.2.1建立坐标系308

6.2.2影响稳定性的因素及其数学表达308

6.2.3不同工况的稳定性系数计算公式310

6.3最不稳定姿态的确定318

第7章 挖掘机部件受力分析324

7.1铲斗及铲斗连杆机构的受力分析325

7.2斗杆及斗杆机构的受力分析329

7.3动臂及动臂机构的受力分析333

7.4偏载及横向力的计算336

7.5回转平台的受力分析340

7.6履带式液压挖掘机接地比压分析343

第8章 主要结构件的强度分析349

8.1静态强度分析方法及其判定依据349

8.1.1静态强度分析方法概述349

8.1.2静态强度分析判定依据351

8.2静态强度分析工况和计算位置的选择353

8.3工作装置的静强度分析354

8.3.1动臂的静强度分析354

8.3.2斗杆的静强度分析365

8.3.3铲斗的有限元静强度分析372

8.4转台的强度分析373

8.4.1转台强度计算的选择工况373

8.4.2转台的载荷形式375

8.4.3转台有限元模型的载荷施加方式375

8.5履带式液压挖掘机底架的分析计算376

8.5.1底架强度计算的选择工况377

8.5.2底架的载荷形式378

8.5.3底架有限元模型的载荷施加方式380

8.6滚动轴承式全回转支承的选型计算385

8.7全回转驱动机构的选型计算388

8.8工作装置的动态强度分析及其他392

8.8.1动态特性分析的目的393

8.8.2整体模型建立的问题及处理方法393

8.8.3载荷谱的选择393

8.8.4结果分析393

第9章 液压系统395

9.1液压挖掘机的工况特点及其对液压系统的要求395

9.1.1挖掘机的工况特点395

9.1.2挖掘机对液压系统的要求400

9.2液压系统的主要类型和特点401

9.2.1液压泵的几个主要性能参数及液压系统分类401

9.2.2定量系统403

9.2.3变量系统407

9.2.4开式系统和闭式系统416

9.2.5单泵系统和多泵系统417

9.2.6串联系统和并联系统418

9.3液压挖掘机的基本回路419

9.3.1限压回路419

9.3.2卸荷回路421

9.3.3调速和限速回路422

9.3.4行走限速补油回路424

9.3.5回转缓冲补油回路425

9.3.6支腿顺序动作及锁紧回路426

9.4液压挖掘机的控制子系统427

9.4.1先导型控制系统428

9.4.2负流量控制系统434

9.4.3正流量控制系统437

9.4.4负荷传感控制系统438

9.4.5液压挖掘机的发动机控制系统444

9.5液压挖掘机的整机控制系统451

9.5.1液压油温度控制系统452

9.5.2液压挖掘机工况检测与故障诊断系统453

9.5.3自动挖掘控制系统455

9.5.4遥控挖掘机455

9.6执行元件的辅助控制回路456

9.6.1行走自动二速系统456

9.6.2行走直驶控制系统458

9.6.3转台回转摇晃防止机构459

9.6.4工作装置控制系统459

9.7液压系统的设计及性能分析460

9.7.1明确设计要求及分析工况特征461

9.7.2确定液压系统主要参数474

9.7.3液压系统方案的拟定475

9.7.4系统初步计算及液压元件的选择478

9.7.5液压系统性能分析488

9.7.6绘制系统图和编写技术文件494

第10章 液压挖掘机的试验495

10.1整机试验及其相关标准495

10.1.1整机定置试验496

10.1.2倾翻力矩与挖掘力试验498

10.1.3行驶性能试验503

10.1.4空运转试验508

10.1.5作业试验508

10.1.6工业性试验510

10.1.7技术要求与相关标准511

10.2主要机构和部件的试验513

10.2.1回转试验513

10.2.2结构强度试验516

10.2.3液压系统试验516

10.3环保与排放试验520

10.3.1噪声试验520

10.3.2振动试验525

10.3.3排放试验526

10.4安全性试验528

10.4.1防护装置试验528

10.4.2起重量试验532

10.4.3其他安全装置试验536

参考文献540