反铲液压挖掘机是一种典型的土方施工机械,在道路建设、油田开采等施工作业中起到极其重要的作用。挖掘机在挖掘作业中工作装置直接与挖掘对象接触,承受复杂的冲击载荷。工作装置的强度、可靠性和耐久性直接影响机器的工作效率和工程施工进度。因此,研究工作装置的强度和疲劳可靠性具有十分重要意义。本文依托国家科技支撑计划(项目名称:典型工程机械轻量化设计技术及应用(2011BAF11B01)——工程机械轻量化关键件优化设计研究(05)),对挖掘机的工作装置疲劳寿命进行了研究。论文围绕工作装置挖掘阻力、铰点力的力学建模、工作装置的有限元仿真分析、材料S-N曲线修正以及疲劳寿命计算展开了研究。具体研究过程如下:(1)基于机构动力学分析和动载测试实验,推导工作装置的挖掘阻力、各个部件间铰点力的力学模型;(2)建立工作装置整体有限元模型,对有限元模型做静态和动态分析。其中,工作装置的静载实验验证了有限元模型静态分析数值的有效性,为模型的进一步的动态分析提供可靠性;在动臂、斗杆模型上施加铰点外力和油缸推力,进行动态分析,获得工作装置各部件高应力区域应力历程;利用MATLAB编译雨流计数程序,对应力历程进行计数统计。(3)计算工作装置各个部件上高应力区域的剩余疲劳寿命。采用细节疲劳额定强度值(DFR)法修正了材料S-N曲线,结合应力历程的雨流统计结果,利用Miner线性疲劳累计准则对各部件进行疲劳寿命计算,并对预测结果进行总结与分析。