矿用特大型正铲液压挖掘机广泛应用于大型水利工程和露天矿山,由于其强大的物料搬运能力,实现了较高的工作效率和经济效益。一般矿用正铲液压挖掘机的作业对象为爆破后的矿山、岩石,在作业过程中负载变化复杂,对工作装置和液压系统具有较大冲击。而工作装置作为挖掘动作的直接执行机构,其动态特性的优劣将直接影响到整机能力的发挥。因此,本文以国际上主流矿用特大型正铲液压挖掘机中采用较多的普通挖掘装载装置作为研究对象,基于虚拟样机技术对其动力学特性进行研究。本文主要研究内容如下:首先,运用矩阵矢量法建立普通挖掘装载装置数学模型,得到各铰接点在任意时刻的位置坐标;推导动臂摆角、斗杆摆角和铲斗摆角与液压缸工作长度之间的数学表达式,通过MATLAB进行运动学仿真,初步证明了工作装置数学模型的正确性。利用Pro/E和ADAMS建立正铲液压挖掘机虚拟样机模型,并完成包络图的绘制,结果表明其工作尺寸参数与样本值误差较小,证明了虚拟样机模型的正确性。其次,建立力矩平衡方程,得到正铲液压挖掘机斗杆液压缸理论挖掘力和铲斗液压缸理论挖掘力的表达式。利用在铲斗切削刃处添加一个刚度较大的弹簧,测得不同位姿下斗杆液压缸理论挖掘力分布图。对工作装置做适当简化处理后,基于虚功原理和达朗贝尔原理对其建立动力学模型,得到三组液压缸驱动力表达式。并针对水平推压工况进行动力学仿真,研究挖掘过程中工作装置铰接点的载荷特性。最后,建立AMESim-ADAMS联合仿真模型,分析空载工况下工作装置在动臂液压缸或斗杆液压缸单动作过程中的动态特性。通过添加挖掘阻力模型,模拟正铲液压挖掘机一个完整的挖掘周期,研究复合挖掘过程中工作装置液压系统的动态特性,为大型正铲液压挖掘机工作装置液压系统的设计提供参考。