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液压挖掘机的工作装置种类繁多，反铲铲斗是目前工程建设中应用多的一种。铲斗的整体一般为焊接结构，所以焊接是铲斗关键的制作工序，焊接的质量直接影响到铲斗的结构强度及使用寿命。
铲斗属结构件类产品，由包板、侧板、耳板、横梁、基刃、侧刃、齿座、斗齿、侧齿以及一些加强部件等组成。
包板和侧板构成铲斗的内腔，是装卸物料的容器。基刃由高强度耐磨材料做成，在其前端一般焊有齿座，齿座多以橡胶卡销或螺栓连接的形式与斗齿连接，根据工作情况可以选装不同类型的斗齿。
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侧齿装在侧刃的下方，可以增加铲斗挖掘时的导向性能。侧部和底部的耐磨板不仅可以保证铲斗的强度和耐磨性，同时还保证铲斗的刚度，减小作业过程的变形。
铲斗的后部焊有左右对称的两个耳板，其上的铰接孔用来与斗杆和连杆相连。为了保证耳板的强度和刚度以及铲斗的抗扭能力，在斗后部和耳板的中间和两侧焊有横梁。
由于物料的复杂性，同一种铲斗很难适应不同的物料，因而为了满足各种不同的作业需要，在同一台挖掘机上往往配以多种结构形式的铲斗。当物料尺寸较小或土质较软时采用大容量铲斗，而当物料尺寸较大或土质较硬时则采用小容量铲斗。
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2.3.1接触模型的选取
对矿用挖掘机铲斗的挖掘过程进行仿真时，采用的是软球模型中的ertz-Mindiin无滑动接触模型，该模型能反映岩石与岩石之间、岩石与铲斗之间的接触特征。铲斗选用钢性材料Q460E，颗粒分别选用2种不同的岩石（后），其物理属性与接触参数设置如表3、表4所示。
2.3.2颗粒模型的建立
为了反映石料的特性，分别用3个和4个相同直径的球体以不同的方式进行排列组合，4种不同形状的矿石颗粒类型如图4所示。其中，颗粒类型1用来模拟扁平状或三角形的石块；颗粒类型2用来模拟立方体或金字塔形的石块；颗粒类型3用来模拟柱状或针状石块；
颗粒类型4用来模拟扁平状或长方形的石块。
在本课题研究中，根据后的矿石料堆的实际情况，将岩石分为5种不同直径的球体颗粒，其大小及分布如表5所示。
2.3.3铲斗模型的简化
离散元仿真时，为了减小计算量，需要在尽量不影响计算精度的情况下对铲斗模型进行适当的简化。主要从以下几方面着手：
1）忽略铲斗内表面的耐磨材料，通过调节摩擦系数来实现耐磨功能；
2）忽略倒圆角和倒角；3）删除多余结构，统一厚度；
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4）简化斗齿狭小部位的结构或删除斗齿。
本课题的研究对象为75m3矿用机械式挖掘机的铲斗，图5为其简化前后的模型对比。
2.3.4铲斗运动的添加
该矿用挖掘机铲斗沿着合理的运动轨迹进行挖掘，可以实现高效和低耗能作业，理想的运动轨迹是基于等切削角的对数螺旋曲线。由于铲斗的运动比较复杂，而
EDEM软件只能提供几何体单方向并且速度均匀变化的运动，因此需要将铲斗的运动进行简化。
本文将铲斗的运动转化为以下3种运动的合成：1）绕鞍座回转中心的转动；2）水平方向的移动；3）竖直方向的移动。
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有可能将动臂、转斗缸、摇臂和连杆机构的中心线设计在同一平面内，从而简化了结构，改善了动臂和铰销的受力状态。缺点是：?转斗缸与车架的铰接点位置较高，影响了司机的视野；转斗时油缸小腔进油，掘起力相对较小。4.转斗油缸后置式反转六杆机构?
????转斗油缸后置式反转六杆机构，如图1-4这种机构有如下优点：转斗油缸大腔进?油时转斗，并且连杆系统的倍力系数能设计成较大值，所以获得较大的掘起力；恰当?地选择各构件尺寸，不仅能得到良好的铲斗平动性能，而且可以实现铲斗的自动放平；?结构紧凑，前悬小，司机视野好。缺点是摇臂和连杆布置在铲斗与前桥之间的狭窄空?间，容易发生构件相互干涉。
5.正转四杆机构?
????正转四杆机构如图1-5该机构结构为简单，易于设计成铲斗举升平动；前悬较小。缺点是铲掘转斗时油缸小腔作用，输出力较小；
连杆机构的传力比难以设计成较大值，所以铲掘力相对较小；转斗缸行程较大，油缸结构较长；铲斗卸载时，活?塞杆易与铲斗底部相碰，减小了卸载角；机构不易实现铲斗自动放平。
6.正转五杆机构???
????正转五杆机构图1-6为克服正转四杆机构卸载时活塞杆易于斗底相碰的缺点，在活塞杆与铲斗之间增加一根短连杆，从而使正转四杆机构变成正转五杆机构。其缺点正如正转四杆机。
7.动臂可伸缩式三杆机构?
????这种机构的插入工况是靠动笔伸出实现的,它解决了靠机器行走插入易使轮胎?磨损严重的问题；卸载时可伸出动臂，以获得较大的卸载高度和卸载距离；而运输工?况可缩回动臂，以减小前悬。缺点是既不能实现铲斗平动，又不能实现铲斗自动放平，结构也比较复杂。?
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?综析，反转六杆工作机构优点较多，能比较理想的满足铲、装、卸作业要求，所以它得到了广泛运用。但在本次设计中出于老师的要求，将采用正转六连杆机构。
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铲斗连杆结构形式选择?
铲斗与铲斗油缸的连接形式主要有以下三种，如图1所示。三者之间的主要区别是铲斗液压缸活塞杆的端部与铲斗的连接形式不同。图1（a）为铲斗液压缸活塞杆的端部与铲斗直接连接，铲斗、斗杆与铲斗液压油缸构成四连杆机构，这时铲斗油缸的作用力直接作用在铲斗上。图1（b）中铲斗液压油缸是通过摇臂和连杆与铲斗相连接，铲斗油缸、摇臂、连杆斗杆与铲斗组成六连杆机构，铲斗油缸的作用力通过铲斗连杆机构传至铲斗。图1（b）与图1（c）类似，均为六连杆机构。两者之间的区别在于图1（c）连接形式的铲斗液压缸活塞杆端部单独铰接在摇臂上，铲斗油缸活塞杆端部与摇臂的交接中心和摇臂与连杆的交接中心不重合，称六连杆非共点机构。而图1（b）中的铲斗液压缸活塞杆端部与连杆一起铰接在摇臂上，铲斗油缸活塞杆端部与摇臂的交接中心和摇臂与连杆的交接中心重合，称为六连杆共点机构。图1（c）机构具有传动比可调的优点，所以根据不同工况的需要，可以通过增加力臂来增大铲斗挖掘力，也可以通过减小力臂来提高铲斗的转动速度，而且铲斗可在顺时针方向上偏一个角度，从而获得更大的收斗角。
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铲斗油缸与铲斗直接相连接的四连杆机构，具有结构紧凑简单的特点，但是铲斗的转角范围较小，挖掘装载机在工作时，反铲装置的工作力矩变化较大，适应差。六连杆共点机构，较四连杆机构其结构比较复杂，但是在工作时铲斗的转角范围较大，且工作力矩变化较小，适应性较好。而六连杆非共点机构的结构更为复杂，在铲斗油缸的力臂与连杆和摇臂的力臂相比较小时，可以得到较大的铲斗极限摆角，但是也会减小发挥在铲斗斗齿尖上的挖掘力。当铲斗油缸的力臂与连杆和摇臂的力臂相比较大时，虽然可以增大铲斗斗齿尖的挖掘力，但是会增加铲斗油缸的工作行程。
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