工程机械是所有施工和建筑机器的统称,被广泛应用在国防建设、交通运输建设、矿山采掘等领域。液压挖掘机作为工程机械的代表,其工作过程具有明显的周期性特征。动臂高频次的抬升和下放,导致巨大的重力势能在工作循环中受到多路阀阀口的节流影响,转化为热量的形式损耗。同时,油液温度的升高也使得系统需要增设散热模块,进一步造成了能源的严重浪费。在我国“双碳”政策的背景下,众多专家学者和科研机构都已开展相关问题的研究,但目前基于储能缸实现回收和利用一体化的方案并不成熟,并没有被广泛应用于液压挖掘机。针对这一问题,本课题在NSFC-山西煤基低碳联合基金重点资助项目（U1910211）和国家自然科学基金项目（52105066）的支持下,提出了储能缸和驱动缸协同驱动动臂方案。结合液压挖掘机空载和带载两种工作环境和储能元件的特性,运用三维建模、联合仿真和试验研究等手段,对储能缸协同驱动动臂系统的工作原理、数学建模、参数优化和能耗分析等方面展开深入探索。具体工作内容如下:（1）.分析了选题的背景和意义,总结归纳了目前液压挖掘机节能技术的研究现状以及现有各种动臂势能回收利用方案的研究进展。（2）.本文对比分析了传统液压挖掘机动臂液压回路和储能缸协同驱动动臂系统的工作原理,建立76吨液压挖掘机机械结构和液压回路的数学模型,在软件Simulation X中搭建了整机的联合仿真模型,并利用试验测试结果对仿真模型进行了验证。（3）.从满足系统工作需求、蓄能器能量密度最大化和延长蓄能器工作时长等方面综合考虑,设计了液压蓄能器的关键参数。进一步通过对不同额定体积和不同预充压力蓄能器仿真,优化了蓄能器的参数。从多种工况研究了储能液压缸无杆腔作用面积和驱动缸无杆腔作用面积对系统能量回收效果的影响,对储能缸和驱动缸的作用面积进行了优化。（4）.分别对原机型驱动系统、储能缸协同驱动系统以及优化后的储能缸协同驱动系统在空载工况和带载工况下的运行特性和能耗特性进行仿真。仿真结果表明:空载工况时,相同工作循环时三种系统驱动动臂的运行特性基本一致,相比原机型系统,储能缸协同驱动系统液压泵输出能量降低约21.5%,能量回收率约40.6%;优化后的储能缸协同驱动系统液压泵输出能量降低约41.7%,能量回收率提高至59.5%。带载工况时,三种驱动系统运行特性接近,储能缸协同驱动系统能够满足动臂带载工况的正常运行,一个工作周期储能缸协同驱动系统相较原机型可降低液压泵输出能量约28.4%,优化后可进一步降低至31.8%。（5）.通过试验样机对原机型系统和储能缸协同驱动系统进行空载试验测试,测试结果表明:在满足动臂正常运行的条件下,储能缸协同驱动系统动臂下降过程中蓄能器存储能量约为591.3 k J,能量回收率约49.3%,一个工作循环可节约能量314.5 k J,相较原系统节能约22.4%,与仿真结果基本吻合。