陈 进，任志贵，庞晓平，贺康生

（重庆大学 机械传动国家重点实验室，重庆400030）

在农业、土方作业和采矿业中，土方机械发挥着重要作用［1］.传统的采矿生产中，液压挖掘机是土方机械的关键设备［2］.对挖掘机而言，挖掘过程是其最基本的功能也是其最为复杂的动作.因此，众多学者致力于研究刀具和土壤之间的相互作用［3－5］，以期了解挖掘过程中阻力、速度和装土量之间的变化规律.通用土方方程（UEE）正是一种建立刀具和土壤相互作用模型的方法.基于被动土壤失效理论，一些研究者对UEE进行了开发和改进.在过去的十年中，试验方法、数值方法、有限单元方法和离散单元方法相继被用来模拟和仿真刀具与土壤之间的相互作用［6］.基于不断改进和完善的刀具和土壤相互作用模型，一些学者在土壤特性估计［7－8］、土壤参数研究［6］、装 土 过 程［1，9－10］、挖 掘 阻 力 计 算 和 预 测［11－13］方面取得了诸多成果.然而，由于挖掘对象的多样性和挖掘过程的复杂性，对于挖掘阻力的研究，尽管有多种计算模型，却没有公认的结论.

挖掘过程中，挖掘阻力和挖掘力是一对作用力和反作用力.不考虑实际土壤作用时，挖掘机自身能发挥的挖掘力称为理论挖掘力.Flores等［2］基于运动学转换器使用线性优化的方法计算正铲挖掘机的最大挖掘力，能够有效简化程序且大大缩短计算时间.但这种方法没有考虑到挖掘机整体的倾翻和滑移.Park［14］将动臂液压缸、斗杆液压缸和铲斗液压缸单独作用时……