牵引式挖掘机是我国工程机械向农林领域拓展的典型设备，不仅能够充分利用拖拉机的流动动力源，还能够提高挖掘机的作业适应性，特别是小型农林水田作业环境，极大降低劳动强度。通过对牵引式挖掘机的结构设计，优化传统挖掘机的结构；利用Solidworks进行挖掘机三维设计，便于对关键部件进行有限元分析；通过有限元分析优化转向座、动臂和铲斗的结构。

分析了液压挖掘机的典型工况及受力情况,并在铲斗挖掘工况下对其动臂进行了有限元计算。针对动臂内部筋板的布局,提出了一种箱型结构内部加强筋的布局优化方法,并基于渐进结构优化方法(ESO),对内部筋板的布局进行了拓扑优化,快速简便地确定了箱型结构内部加强筋的布局。对比优化前后有限元分析结果表明,此方法能够减小结构最大等效应力并减少高应力区。用试验验证了此方法的有效性和实用性。

针对液压挖掘机工作装置中动臂模型设计时步骤繁琐、参数较多等问题,为了提高设计效率,利用数据库技术和UG软件的二次开发功能实现了液压挖掘机动臂模型的参数化设计。首先,通过UG软件对某型号挖掘机的动臂结构进行了建模;利用UG软件二次开发工具,并结合C++语言开发出了模型的控制程序和用户界面对话框;然后,运用数据库技术建立了动臂模型数据库,利用Access建立了动臂模型几何参数的数据库并注册了数据源;创建了对话框CDataChoice和CInsertDialog访问数据库,并调用模型的几何参数或对数据库中的参数进行了编辑和修改;最后,修改了系统的环境变量,通过输入或调用相关参数得到了所需模型。研究结果表明,该参数化设计方法可以大大简化建模过程,提高设计效率。

针对液压挖掘机动臂下放时大量势能转化为热能的问题,提出一种同时采用进出口独立节流调节、流量再生和能量回收的新型动臂节能系统,分别建立传统动臂系统和新型动臂节能系统的准静态数学模型,通过推导和比较分析,明确新型动臂系统中动臂提升和下放的节能机制和所节约能耗的分布,结果表明该新型动臂节能系统具有较好的节能性。

本文介绍了轮式装载机的一种新型液压系统,该系统采用了密封油箱、先导控制和电子镇定技术,以便实现自动作业,文中介绍了系统的工作原理,可供设计者参考。

针对传统液压抓钢抓料机动臂启停瞬间液压系统冲击和振动致使工作装置产生疲劳断裂的缺陷,采用储能器、减振阀、压力开关等零部件,遵循液压系统启动瞬间补液稳压、停止瞬间削峰控压的原理,研制出一种抗疲劳断裂的液压控制系统,降低了动臂惯性能对系统的影响,减小了动臂启停瞬间冲击与振动,并通过实践验证其工作的稳定效果。此方案已授权实用新型专利(CN214170975U),发明专利(CN112283189A)处于实质审查阶段。

针对挖掘机动臂势能损失，提出了一种辅助动力式油液混合动力挖掘机动臂势能回收系统，通过仿真的方法与直接动力式油液混合动力动臂势能回收系统进行了比较研究。仿真结果表明：直接动力式能量回收系统，需要对挖掘机原液压系统做较大的改动，实际应用价值和效果不大；辅助动力式系统，释放过程平稳、独立，因而实用性更好。

针对液压挖掘机动臂势能的可回收性,提出了一种带旁路节流阀的电气式混合动力能量回收系统.分析了动臂的不同工作模式.考虑到液压马达低速运行的不稳定性,提出了一种应用于不同动臂工作模式下的复合控制策略.建立了能量回收系统的数学模型,并基于AMESim建立了能量回收系统的仿真模型.研究结果表明：能量回收系统在不同动臂工作模式下工作,通过复合控制策略对能量进行合理有效地回收,并且在不同动臂工作模式下动臂速度响应与目标值相一致,表明能量回收系统和复合控制策略可行.

明确液压挖掘机的可回收能量分布是开展挖掘机能量回收的前提之一。以国内某7吨级液压挖掘机为样机，利用压力传感器、流量计、数据采集器等搭建了液压挖掘机动臂和斗杆可回收能量的实验环境，通过实验得到动臂和斗杆下放时各自液压缸中的压力和流量特性，并加以理论分析和计算得到可回收能量的大小和分布，结果表明该样机动臂的可回收能量约为斗杆的5倍，应着重考虑开展动臂势能的回收和再利用。

用UG软件建立了液压破碎锤动臂的三维模型,利用ANSYS软件对其进行了静力有限元分析。详细论述了如何进行工况选择、约束和载荷的确定以及单元的划分方法,并以此为依据对动臂结构进行了改进,取得了良好的效果。