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為了獲得更好的挖掘機工作裝置設計參數，波蘭Wroclaw科技大學相關學者通過有限元分析方法找到了更適合于挖掘機工作裝置各鉸接點力添加的新模型8。德國的研究人員在研究過程中運用了有限元方法，明顯改善了原結構與尺寸9。澳大利亞的相關學者為了修復挖掘機工作裝置受損結構，采用應力試驗與有限元分析相結合的方法，獲得了良好的效果10。日本的研究人員同樣應用有限元分析軟件，得到了挖掘機工作裝置的應力集中區域，并針對這一問題進行進一步的分析計算，增強了挖掘機工作裝置的可靠性II。英國的有關研究人員通過對三維有限元方法的研究，得到了挖掘機工作裝置各液壓缸的最優工作尺寸12。在挖掘機強度壽命分析方面，美、英、日等國家相關學者利用先進的材料力學理論知識和計算機相關軟件分析方法，提出了有限痔命設計理論，研發和制定了相關強度的評定程序，提高了產品的強度，延長了使用壽命，提升了市場競爭力13。國內對挖掘機工作裝置動力學的研究起步較晚，總體水平與發達國家相比還有一定差距，但國內眾多的研究人員和單位對液壓挖掘機也進行了很多研究。

將實驗得到的數據導入MATLAB中進行分析得到圖4—12。由此可以看出，當不考慮控制算法時挖掘機工作裝置模型所挖的是一條斜率近似為05的直線，與所要求的直線軌跡相差甚遠，誤差為300mm。由該圖可以看出，在挖掘初期存在一定的波動，誤差在30mm以內，之后挖掘軌跡達到所規定的直線軌跡，誤差在5mm以內，PID控制效果較好。茌實驗室挖掘機實驗臺的鏟斗上安放畫筆，在PID控制實驗運行的同時，進行挖掘機實驗臺的實際畫線，所得到的軌跡如圖415所示，由于挖掘機實驗模型液壓油路的限制，只能在挖掘機模型的右側安放畫板，所以所畫軌跡讀圖順序是從左到右，而程序運行圖上與MATLAB導出的實驗軌跡圖是從右到左的順哈爾濱工業大學工學碩士學位論文由此可以看出。

由以上計算得到切、法兩方向挖掘阻力的具體數值，結合實際挖掘機工作情況，在仿真過程中，設置如下函數：挖掘機工作過程中還要受到物料重力的作用，在整個挖掘機作業的過程中，物料重力是先增加，后減小，最后歸為零的，在此過程中，雖然重力大小存在變化，但其方向是一直垂直向下保持不變的。在仿真過程中，由挖掘機鏟斗容量可計算出物料重力的大小，本文實驗室挖上一小節設置好了液壓挖掘機虛擬樣機模型的基本參數，本小節將開始挖掘機工作裝置動力學仿真，設置仿真時間為162s，仿真步長為500，運行仿真，在仿真過程中ADAMS軟件可以自動計算出剛體之間的作用力，然后進入到ADAMS/PostProcessor模塊，進行相關后處理，可得到各重要零件及鉸點的受力曲線和速度加速度變化情況。圖210為挖掘機鏟斗斗尖的位移曲線圖。由圖211可知，O—ls為到停機點準備時間，各缸受力均有增加，到停機點后，開始挖掘前，各缸受力減為零，之后開始挖掘工作。而在整個挖掘過程中，斗桿液壓缸與鏟斗液壓缸的受力變化趨勢是大致相同的，動臂液壓缸與前兩者差異較大。

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由以上三種載荷情況所得實際挖掘曲線，也可以得到空載情況下，控制效果最好，誤差最小。輕載情況下次之，重載情況下，控制效果位居最后。哈爾濱工業大學工學碩士學位論文將輕載挖掘情況進行實驗錄像，實驗錄像截屏情況如圖422所示，經過一定的參數調試，最終取得了較好的挖掘軌跡。圖422輕載荷下軌跡控制實驗錄像截屏4323液壓挖掘機重載挖掘下的PID控制實驗結果及分析當不考慮控制算法時，挖掘機工作裝置模型所挖的軌跡如圖423所示，很明顯并不是一條直線。將實驗得到的數據導入MATLAB中進行分析得到圖4—24。由此可以看出，當不考慮控制算法是挖掘機工作裝置模型所挖的是一條類似于拋物線形狀的軌跡，與所要求的直線軌跡相差甚遠，整體范圍誤差為350mm將重載挖掘情況進行實驗錄像，實驗錄像截屏情況如圖428所示，經過一定的參數調試，最終取得了較好的挖掘軌跡。44本章小結本章主要完成了挖掘機工裝軌跡控制系統實驗臺的搭建，進行了實際挖掘機電液比例閥性能與PID控制實驗，檢測了動臂、斗桿電液比例閥的工作特性，明確了各電液比例閥的工作區間；同時通過“PID控制”實驗驗證了在PID控制算法的實用性，實現了按照給定水平直線的挖掘運動，得到了最優軌跡曲線與控制參數。

尤其在當今社會，各方面都在追求自動、高精、節能，對于挖掘機的發展也不例外2。我國的液壓挖掘機主要要兩種類型：履帶式液壓挖掘機和輪胎式液壓挖掘機，如圖lI所示，分別為履帶式液壓挖掘機和輪胎式液壓挖掘機。常見的液壓挖掘機結構包括：挖掘機工作裝置，挖掘機回轉、傳動、行走機構，挖掘機動力及電氣驅動裝置和其他輔助設施等。其中挖掘機I作裝置主要是由挖掘機動臂及其液壓缸、斗桿及其液壓缸、鏟斗及其液壓缸構成的，它是挖掘機進行挖掘作業的直接實施者。

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