大型液压挖掘机是集机电液于一体的高科技产品,并逐渐在露天煤矿采掘、水利建设等工程中得到了广泛的应用。而目前,我国大型液压挖掘机市场几乎全部被国外品牌占据,特别是用于露天采矿的大型正铲液压挖掘机几乎没有。在大型正铲液压挖掘机设计研究方面,由于国外在液压系统技术上垄断,以及国内设计经验的缺乏,往往会造成挖掘机液压系统和工作装置负载性能匹配的不合理,进而直接影响了挖掘机的工作性能。为了提升我国大型液压挖掘机的自主开发水平,本文采用了多学科协同仿真方法,就某大型液压挖掘机企业的研发项目进行了“大型正铲液压挖掘机液压系统与工作装置负载的性能匹配研究”,本文的主要研究工作如下:从挖掘机液压系统的设计要求及特点出发,对目前应用于某型正铲挖掘机的液压系统进行分析,重点对液压泵的控制特性、液压系统基本回路以及泵-阀系统控制模型作了详细阐述,在此基础上进行改进并得到了验证,为系统设计提供了参考依据。以正铲液压挖掘机工作装置的机械动力学模型为基础,对挖掘机的运动特性以及工作过程的挖掘力、挖掘阻力以及回转阻力矩进行了理论计算分析,并在ADAMS/View中仿真得到挖掘机主要作业参数和挖掘包络图,以及最大挖掘力,同时也验证工作装置机械系统模型的准确性。基于多学科协同仿真方法,为准确模拟挖掘机工作过程中的挖掘阻力,运用EDEM离散元素法建立矿石料堆模型,并仿真验证模型的正确性;基于AMESim平台建立挖掘机工作装置的液压系统模型,在此基础上,利用AMESim和ADAMS的协同仿真接口模块,并通过导入EDEM挖掘阻力模型,实现挖掘机工作装置机械-液压的协同仿真模型,准确模拟挖掘机真实的工作过程。通过对挖掘机的实际工作过程仿真分析,得到挖掘机各工况下的液压系统性能参数,以及系统的能耗与效率的影响因素,验证各元件参数匹配的合理性,对不同负载条件下液压系统的性能影响进行了仿真研究,最后对动臂下降过程流量再生仿真分析,结果表明采用流量再生系统效率更高,并具有一定的节能效果。本文创新性地应用多学科协同仿真方法,建立了挖掘机机-液-负载的全系统仿真模型,研究结果为该企业的大型正铲液压挖掘机设计提供了有效的技术参考和理论依据,对推动我国挖掘机行业的科技进步也具有重要的现实意义。