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此外，在铲斗运动轨迹基本不变的情况下，根据运动学原理，将每个分运动均简化为6段匀变速运动的合成，简化后斗尖的运动参数如表6所示。图6为铲斗运动简化前后斗尖运动轨迹，可以看出，简化的运动轨迹与理
想的运动轨迹误差较小，可以认为简化方法的正确可行。
2.3.5仿真结果及分析
通过对矿用挖掘机铲斗的挖掘过程进行离散元仿真，实现了挖掘物料的可视化，如图7所示，可直观地看出铲斗挖掘物料的过程及铲斗内物料的流动情况。
通过离散元仿真，提取了挖掘不同物料下，铲斗所受载荷情况，如图8所示。可以看出，挖掘不同种类的岩石，在主要挖掘阶段，即16~20s时间段内，铲斗的受力情况明显不同：在16~17.5s时间段内，挖掘石英砂岩时铲斗所受阻力较大；而在17.5~20s时间段内，挖掘泥灰岩时铲斗受力较大。图9为铲斗内物料质量变化情况，可以看出，不同种类的岩石，铲斗的装满率和填充速率不同，石英砂岩的填充速率较快，而泥灰岩的装满率较好。
通过对挖掘不同物料进行矿用挖掘机铲斗的离散元仿真，分析了挖掘不同物料时，铲斗与物料的接触力信息，以及铲斗内物料的填充情况，与工程实际情况相符，为提出不同物料下铲斗的设计原则提供了理论依据。
３结束语
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分析了离散元法在装载机、拉铲挖掘机铲斗设计中
的应用现状。
结合课题组的研究成果，建立了待挖掘物料的仿真颗粒模型，对矿用挖掘机铲斗的对数螺旋轨迹进行了合理的简化，对其以不同岩石为挖掘对象时的挖掘过程进行离散元仿真，获取铲斗与物料的接触力情况以及物料在铲斗内的填充信息，实现挖掘物料的可视化。离散元法为铲斗以及土方机械整机的分析与设计提供了一种具有良好发展前景的途径。
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装载机工作装置的结构类型 
结合国内外的先进机型，我们采用的是单摇臂、六连杆反转连杆工作装置（见图1）。反转连杆工作装置的运动特点是：大掘起力是在铲斗底略地面后翻时发挥出来，而且大掘起力比正转连杆机构大。反转连杆机构掘起力曲线变化较陡峭，在铲装物料转斗时掘起力大，易于进行掘起工作，适用于铲装地面上的岩石、散料（见图2 a），但不利于地面以下的挖掘；提升铲斗时，铲斗后倾角变化较小，所以铲斗在低位置时后倾角可大些，装载机满载运行时物料洒落少，这种连杆机构适用于一次铲掘法作业，不适于进行
往上耙料的工作（见图2 b），铲斗在高卸载位置卸载后，下降动臂铲斗易于自动放平（见图2 c）。 
反转单摇臂工作装置：结构简单；掘起力大；运输状态铲斗后倾角大；不易撒落物料；铲斗能自动放平等优点。
由于以上的优点我们采用了上述的结构型式，确定了工作装置的结构型式后，结合选定的基本技术参数 (卸载高度为3500mm,小卸载距为1200mm),开始进行工作装置的结构设计。
2.1铲斗的设计 
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铲斗是工作装置的重要部件，装载机工作时用它直接铲掘、装载、运输和倾卸物料。铲斗的结构形状及尺寸参数对插入阻力，掘起阻力及生产率有着很大的影响，所以铲斗设计就是根据装载机的主要用途和作业条件从减小插入阻力、掘起阻力及提高生产率出发，合理的选择铲斗的结构形式，正确的确定铲斗的尺寸参数。    铲斗的设计要求：插入及掘起阻力小，作业效率高；具有足够的强度和刚度及耐磨性；根据所铲装物料的种类及密度不同，需要不同的结构和斗容。 
   根据需要我们选用的是直型带齿，斗容为3.5立方米铲斗。
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1.斗耳套
原来的时候斗耳套是铸造的，由于铸造结构韧性不够，经常会在工作中发生断裂。现在多选用45号钢加工的钢制斗耳套，这样的钢套结实耐用，及时开裂了还可以焊接修补。
2.刀角板、斗齿
刀角板和斗齿在工作时主要承受冲击和磨损，需要具备耐磨性和高硬度性，因此需要高碳含量的材料。目前铸造件仍然是这两中部件的主流，在挑选铸件时有一个简单的鉴别方法：敲一敲听声音。因为紧密的分子结构具有良好的传音性，
敲击铸件，质量好的声音清脆，质量差的声音比较沉闷。
1.故障现象
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1台中型挖掘机作业时出现铲斗自动下落现象。铲斗下落是由于工作装置的动臂缸、斗杆缸、铲斗缸中某个液压缸的活塞杆自动伸、缩导致，通常有以下5种情况：
一是动臂举升后，动臂缸活塞杆自动回缩造成动臂、斗杆和铲斗自动下落，如图1（a）所示。
二是斗杆在全收时，斗杆缸活塞杆自动回缩造成斗杆及铲斗自动下落，如图1（b）所示。
三是斗杆全伸时，斗杆缸活塞杆自动伸出造成斗杆及铲斗自动下落，如图1（c）所示。
四是斗杆全伸时，铲斗缸活塞杆自动伸出造成铲斗自动下落，如图1（d）所示。
五是斗杆全缩时，铲斗缸活塞杆自动回缩，造成铲斗自动下落，如图1（e）所示。
如果挖掘机使用时间较长，零件老化或液压系统存在故障，均可能出现2支或2支以上的液压缸同时自动伸缩故障。
通常，挖掘机在挖掘时对动臂位置精度要求不高，允许微量的自动伸缩。但是，当自动伸缩量大于3mm/min，就会影响作业安全，应当进行维修。按照以上标准逐一进行测试，发现该挖掘机斗杆全伸和全缩时斗杆缸活塞杆均出现自动伸出或回缩现象，且自动伸、缩量均大于3mm/min。
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焊接施工要求： 
1. 焊条J506应该在350℃-400℃下恒温1-2小时。目前的情况建议焊接前在车间暖气管子上进行预热保温。 
2. 板材开坡口后，在相应的工装台架上进行装配，要求装配间隙为：0-2mm。建议定位焊长度和间距：20-25mm和150-200mm。 
3. 焊接前，清洁坡口及其两侧20mm范围内的铁锈，油污，灰尘，水分等赃物，使其露出金属光泽。 
4. 通过计算，Q345A的碳当量Ce=0.51%，其焊接差，淬硬倾向严重，焊接时*产生冷裂纹，固焊前应该进行预热，其预热温度为：100-150℃。 
5. 先用手工电弧焊进行打底焊接，打底时应用短弧焊接，焊接参数稍小，焊透即可。打底层数视实际情况而定，大概为1-2层。 
6. 打底焊结束后，用气体保护焊焊接剩下的焊缝。焊接时注意控制层间温度，大概为：400℃。焊接每层焊缝时，上层焊接方向应该与下层焊接方向相反，且上层焊缝的焊接接头应该与下层焊缝接头错开15-20mm。 
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7. 盖面焊接，焊接参数调节偏大点，焊缝表面的成型良好，不能出现咬边，裂纹，气孔等缺陷，若发现，应该及时的修补。
8. 焊接结束后，打磨所有的焊缝，使其与母材平稳、圆滑过渡，不得有突变的情况出现，以减小焊缝的应力。另外，采用锤击法适当的敲击焊缝，有效的减小焊缝的应力，防止焊缝出现开裂的现象。 
9. 角焊缝的焊接遇到包角时，应该有良好的包角焊。 
10. 如果必要，焊接对接缝时，两端应该加与母材同等厚度，且坡口大小一致的引弧板和熄弧板，两个端头的焊缝熔合良好。 
11. 焊接顺序整体要求：整体采取对称的焊接方法，从中间向两头焊接。考虑到对接缝的收缩量大，所以先焊接对接缝，再焊接角焊缝；焊接角焊缝时，先焊接立角焊缝，再焊接平角及仰角焊缝；先焊接短焊缝，再焊接长焊缝。 
12. 遇到长度大于一米的焊缝时，应该采取跳焊法分段焊接。 13. 焊缝尺寸要求：
对于不少老司机来讲，挖土、装车并不算什么脏活累活，反而是工作之后的铲斗淤泥清理工作让大家更为恼火。
处理吧，小铲子、铁锹、树枝、木板等工具不趁手，浪费时间不说效果还不明显；如果偷偷懒不处理，又影响铲斗的斗容，而且老板看到了不免又要责备几句。
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