发明挖掘机的人真是一个天才，如果隔壁有台挖掘机在工作，老中青各年龄层都能蹲在旁边看一整天，挖掘机为什么有如此大的魅力？

假如，我们要从一个很高的箱子里挖出石子，但挖掘机的机械臂却撞在了箱子的侧壁上，工作被迫中断，这时该怎么办？正确的思路是搭几级台阶，让挖掘机自己“爬”上去，从而在这个高度正常挖掘。但挖掘机又不会飞，它该如何“攀登”呢？

其实，挖掘机“攀登”的秘诀在于其巧妙的机械结构。

首先，它可以把铲斗固定在平台上，然后让机身倾斜，再利用履带爬上去。这个过程就像我们人类爬台阶一样，相比于人类，挖掘机的优势还更大一些。它有一个强有力的“大爪子”，没有台阶挖掘机还可以自己搭。

这个“大爪子”就是机械臂，是挖掘机工作的核心部件，主要分为前端的小臂和后方的动臂，由驾驶室的两个操纵杆控制。当驾驶员向前移动左边的操纵杆时，高压流体就会进入小臂的液压缸，使小臂被抬起来。而铲斗的旋转则是由右边的操纵杆控制，高压流体推动铲斗液压缸的活塞，使铲斗向下翻转。

除了这两个液压缸，动臂与机身之间还有一个液压缸。如果想要使动臂向下运动，驾驶员只需要向前移动右边的操纵杆即可。此时，铲斗的末端就形成了一个支点，固定在了平台上。

如果再次增加这个液压缸的压力，由于铲斗的固定作用，机身就会倾斜起来。在倾斜的过程中，履带也会抓住台阶向前爬动，最终，挖掘机就可以稳定地停在平台的边缘上。

其实，挖掘机并不是直接爬上去，而是把固定住的铲斗移开，然后利用回转马达进行旋转的。回转马达也是由液压驱动，可以使挖掘机的机身在一个平面上任意旋转。当挖掘机处于倾斜状态时，驾驶员会操作回转马达，将机身背对台阶，然后重复之前的步骤，将铲斗固定在地面，减少动臂液压缸的长度，这样挖掘机机身就会以铲斗为支点被撑起来。

最后，驾驶员只需要执行倒车操作即可。如果还剩下一个台阶，只需重复刚才的完整步骤就能到达预定位置。

挖掘机的履带也是其设计中的一个精妙之处。和坦克的履带结构一样，挖掘机的履带也是由链轮、导向轮、拖链轮和承重轮等组成，为挖掘机提供稳定的支撑。

挖掘机的履带动力来源于履带马达，它是履带的动力心脏。履带马达里面有一系列的零件，与传统马达不同，它并不是由电力驱动，而是靠液压。

液压油从下方注入柱塞，柱塞受到液压油的推力，同时受到斜盘的支撑力。根据平行四边形法则，这两个力的合力便沿着斜盘向上。此时，柱塞便有了沿斜盘向上运动的趋势。

同时，柱塞又受到钢体的限制，根据作用力与反作用力原理，钢体便通过柱塞得到一个旋转的力矩开始旋转。

随着液压油不断压入和排出，缸体便得到源源不断的动力，持续旋转，旋转传递到行星齿轮箱，然后由齿轮箱将动力输出到链轮，驱动履带。每条履带都由独立的液压马达控制，因此，只要让两个液压马达以不同的速度运转，挖掘机就可以实现灵活转弯。

我们之前提到的回转马达也是类似的液压马达，它沿着大型齿环运动，实现旋转功能。可以看到，挖掘机的机械臂运动、行走以及旋转都依靠液压油。

这种高浓度的液压油由一组轴向活塞泵控制，它看起来与我们前面讲到的液压马达相似，但实际上它是个泵，这个泵由一台大型柴油发动机驱动，就像挖掘机的心脏，为挖掘机运行输送“血液”，保证挖掘机正常工作。通过调整斜盘的角度，就可以改变输出压力，从而精准控制挖掘机的各种动作。

以动臂的升降为例，为了提升动臂，液压油必须到达油缸这一侧，当驾驶员移动操纵杆时，这个动作会向挖掘机的电子控制单元ECU发送一个电信号。

ECU的任务是确保高压流体从轴向泵到达动臂的油缸，这还额外需要一个组件，即流体阀。如果阀芯向右移动，液压油将会进入油缸的下部区域，上部的液压油将顺着管线流回阀内，动臂就被抬起来了。如果想让动臂下降，只需将阀芯向左移动即可。

那么，如何精确控制阀芯的左右移动呢？答案还是液压。

这是两个电磁阀和一个小型齿轮泵的作用。当激活左侧的电磁阀时，流体压力便会推动阀芯向上移动，来自齿轮泵的液压油推动流体阀芯向右。如果想让流体阀芯向左移动，只需激活另一个电磁阀即可。当移动操纵杆时，ECU会向电磁阀发送信号，电磁阀释放高压流体来控制流体阀芯，从而实现相应动作。

履带是安装在底盘上的，而挖掘机的底盘学名叫做“下部行走体”，它承载着挖掘机的全部重量。在“下部行走体”上面还有一个旋转体，和坦克炮塔一样可以旋转，主要由发动机、液压泵等辅助器械构成，是挖掘机的动力源和控制旋转的中心。

另外，“下部行走体”里也有配重部件，它是用于保持挖机平衡的，在挖掘机工作过程中起着至关重要的作用，要不然，挖掘机很容易翻车。