液压挖掘机的节能与作业效率是衡量其性能的重要方面。在复合挖掘作业时,挖掘机存在工作装置液压系统的能耗较高和铲斗挖掘速度偏低的问题。上述问题直接影响到整机的能耗和作业效率。本文以降低液压挖掘机挖掘工况时系统能耗和提高挖掘作业效率为研究目的,以工作装置机液系统为研究对象,开展典型挖掘工况下系统的动态特性和能耗研究。论文的主要工作如下：综述了挖掘机节能意义,介绍了挖掘机上应用的典型节能控制系统,并对挖掘机工作装置阀控系统研究成果和能耗分析现状进行了概述。在详细分析液压挖掘机主泵、多路阀以及负流量控制系统的基础上,建立了负流量控制系统的数学模型。通过进行变量泵源双阀控系统的特性分析,从理论上论述了合理控制斗杆优先节流可提高挖掘过程铲斗油缸的挖掘速度。建立了工作装置运动学模型,为工作装置系统建模奠定了基础。基于AMESim平台建立了液压系统中各功能元件的仿真模型并进行了深入分析。构建了液压挖掘机上作装置机液系统仿真,并通过实测与仿真对比验证了模型的准确性。本文对挖掘机的典型挖掘工况开展了仿真研究与能耗分析,得到挖掘工况下系统动态响应与挖掘工况的能耗分布,结果表明,挖掘过程中包括斗杆优先阀在内的节流产生的能耗最大。针对斗杆优先阀产生的能耗过高和挖掘中对铲斗回路的流量限制,本文对液压系统回路中斗杆优先阀的先导控制回路进行了改进,使优先节流适应挖掘工况要求。然后,利用仿真平台对优化前后的系统性能进行了对比研究。研究表明,优化后的液压系统在挖掘工况时,优先阀口压损下降,铲斗油缸速度得到提升,实现了挖掘工况的节能。