范丹丹，徐武彬，李 冰，刘万锋

(广西科技大学机械工程学院，广西 柳州 545006)

1 引言

装载机作为典型的土方类机械设备，在工农业和建筑业中发挥着重要的作用。随着装载机发展的需要，自动化、力学优化和工作效率问题俨然已成为提升装载机性能及整体设计水平的重要研究课题，而装载机的铲斗是其重要的工作部件[1]，且合理的铲斗形状有利于减少铲装阻力，提高整机的工作效率与生产能力[2]，而传统的基于经验值的铲斗设计方法已不能满足现代设计的要求，因而对装载机铲斗进行优化设计有着重要的意义。

为设计出合理的铲斗斗型，实现作业过程的高效节能，需要对铲装作业过程和铲斗尺寸结构进行系统的研究。目前对装载机工作过程的力学分析及工作轨迹的研究大都忽略或者简化了物料的相互作用及物料对铲斗的作用，而基于密实核理论以经验公式为基础进行研究[3]，从1973年至今，已提出50多种经验模型，但效果都不太理想[4]；近期的研究主要集中于通过试验的方法确定铲装阻力的变化规律[5]，但其受铲装对象、试验环境、试验方法和次数的影响，重复性、变量控制等问题难以保证。在铲斗结构优化方面，目前的研究主要集中在提高铲斗使用寿命和工作过程中铲斗的平移性，对铲斗几何形状及截面参数的研究较少。最早以“回转半径法”进行铲斗斗型设计[6]，以回转半径为设计参数，用相关系数确定铲斗几何形状；而后文献[7]表明回转半径不是独立的设计参数，其受铲斗其他结构参数影响；……