1、隨著城鎮(zhèn)化建設(shè)不斷推進(jìn)，城市建設(shè)中的小型土方工程也日益增多。由于小型挖掘機(jī)具有移動靈活，功能多樣等特點(diǎn)，十分適合在人口密度大、交通復(fù)雜的城市環(huán)境中作業(yè)。因此，小型挖掘機(jī)是城市建設(shè)中不可或缺的工程機(jī)械。然而，目前大部分工程機(jī)械都以柴油機(jī)作為動力源，利用液壓系統(tǒng)控制工作裝置，不僅存在油液溫升，漏油等問題，由于液壓管路較復(fù)雜，還導(dǎo)致日常維護(hù)保養(yǎng)十分繁瑣;同時，液壓系統(tǒng)的可靠性及適用范圍受作業(yè)環(huán)境影響和限制較大，同時液壓精密元件的制造成本也較高

2、，部分核心液壓元器件依舊依賴進(jìn)口，這些情況都制約了小型液壓挖掘機(jī)的技術(shù)發(fā)展和市場推廣。
　　針對液壓挖掘機(jī)存在的上述問題，本文以挖掘機(jī)為研究對象，提出了一種新型變胞挖掘機(jī)構(gòu)，通過鎖定變胞方式減少了驅(qū)動源數(shù)量，在不影響工作特性的前提下，縮小了可控機(jī)構(gòu)式挖掘機(jī)工作裝置的安裝空間，使得結(jié)構(gòu)更加緊湊。用電動缸代替液壓缸作為驅(qū)動源，不僅免去了復(fù)雜的液壓管路系統(tǒng)，徹底解決了液壓工作系統(tǒng)存在的諸多問題，使得維護(hù)保養(yǎng)更加方便，還有效地解決了傳統(tǒng)挖

3、掘機(jī)能耗高，尾氣污染嚴(yán)重的問題。
　　本文具體工作內(nèi)容包括以下幾個方面:
　　(1)基于圖論對傳統(tǒng)挖掘機(jī)進(jìn)行了構(gòu)型綜合，從得到的78種拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)中篩選出最優(yōu)方案,并對其進(jìn)行改進(jìn)，從減少驅(qū)動源的目的出發(fā)，提出了一種鎖定變胞方法，得到本文的新型變胞挖掘機(jī)構(gòu)，并對其進(jìn)行了三維建模;利用鄰接矩陣法對該機(jī)構(gòu)的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)變換進(jìn)行了分析，計(jì)算了各構(gòu)態(tài)自由度，并通過運(yùn)動簡圖描述了各工況運(yùn)動。
　　(2)利用閉環(huán)矢量法建立了該機(jī)構(gòu)各個構(gòu)態(tài)的

4、運(yùn)動學(xué)數(shù)學(xué)模型，得到了各個構(gòu)態(tài)下位姿、速度等的正逆解方程;將運(yùn)動學(xué)方程的數(shù)值計(jì)算結(jié)果與利用三維軟件Creo得到的仿真測量值進(jìn)行對比，驗(yàn)證了該機(jī)構(gòu)運(yùn)動學(xué)數(shù)學(xué)模型的正確性。
　　(3)利用拉格朗日方程對該機(jī)構(gòu)的滿斗提升工況、鏟斗挖掘工況和斗桿挖掘工況進(jìn)行了剛體動力學(xué)分析。以玉柴YC08-8的作業(yè)系統(tǒng)參數(shù)（見附錄）作為參考，通過動力學(xué)方程得到驅(qū)動力矩及電動缸驅(qū)動力的表達(dá)式。
　　(4)利用ANSYS Workbench中的瞬態(tài)動力