最不穩定姿態的確定    上述工況基本符合挖掘機實際工作的情況，也是反映挖掘機穩定性的危險工況，但在姿 態的確定和計算方法上還有很多值得探討的地方。首先是工作裝置最危險姿態的確定。傳統 的方法大多是通過人們的經驗確定相應的危險姿態，但這樣確定的姿態并非穩定性最差的姿 態或是最危險的姿態;其次，由于早期分析計算手段的限制，只能利用人工解析方法計算， 這不僅效率低而且精度也差。為此，這里提出了利用計算機進行全局搜索的方法找出最不穩 定姿態，其計算精度和效率都比較高。利用這種方法確定挖掘機的最不穩定姿態，需要建立 適當的數學模型，首先要確定目標函數，其次是確定設計變量和約束條件，并把這三個基本 因素用數學表達式描述出來。以下簡要介紹其具體過程。   

第一步:建立數學模型。反映挖掘機穩定性的主要性能指標是穩定系數.因此，把穩定 系數K作為優化問題的目標函數，在一定的工況下，該值越小，越不穩定。三組液壓缸的 長度作為設計變量，各液壓缸的伸縮范圍作為約束條件，此外，還應根據具體工況增加個別 的限制條件，如對子工況1和2還應考慮被動液壓缸的閉鎖條件并尋找相應工況的最小挖掘 力，對工況3-7還應考慮斗齒及鏟斗的其余部分不應在地面以下等，而優化的前提條件應 是挖掘機各機構參數及其他參數都已知。這里需要強調的是，穩定系數中的各項不是絕對不 變的，因為組成穩定力矩和傾覆力矩的具體項目會因姿態的變化而相互轉化，如當坡角超過 某一值時，原來起穩定作用的因素會變成傾覆因素，反之亦然。所以，在設計程序時，應當 根據實際情況插人適當的判斷語句來決定某一部件的作用是穩定力矩還是傾覆力矩。   

第二步:選擇搜索方法。由于日標函數的形式非常復雜，需要根據相應的工況、坡角、 轉臺轉角、各液壓缸長度及機器的運動參數首先確定挖掘機機身及工作裝咒的姿態，然后才 能計算各部件的重心位置及慣性力(工況3, 5, 6)和挖掘阻力(工況1, 2)等，最后由 上述公式計算挖掘機的穩定系數。因此，這是一個目標函數形式較為復雜、但變量不多的三 維非線性約束問題，不能求導，所以推薦選用不需求導的直接法，如復合形優化方法，該方 法不需求導且對于計算維數不高問題的效率較高。   

第三步:編制計算機程序進行分析計算。由于穩定性計算過程較為復雜，計算址大，為 此需要借助計算機編程進行分析計算，這在分析軟件EXCA 10.0中得到了實現，并得出了 可信的分析結果。  

 第四步:結果分析為運用傳統方法和全局搜索方法對上述七種 工況進行實例分析計算的結果。其風壓按文獻取為250Pa，圖中所指傳統 方法確定的姿態表示為按經驗人為給定的姿態，其中穩定系數大于1為穩定、等于或接近. 為臨界穩定、小于為失穩，用小三角形標記處代表垂直于圖面的傾覆線。