当前,随着各国经济的不断发展,人类将面临从未有过的问题。能源危机是这些问题中最严重也最典型的一个。针对能源危机,许多国家都采取了相应的措施,中国更是将节能列入发展规划之中。伴随着节能减排措施在各个领域的落实,为我国乃至全人类的环保事业的发展贡献有限的力量,混合动力技术在各个领域的应用越来越普遍。随着混合动力技术在汽车市场上的不断发展,各挖掘机主流制造商出于降低能耗的考虑,开始将混合动力技术引入到挖掘机上。在针对混合动力挖掘机的相关研究中,能量回收是改善挖掘机整体性能的一个重要方向。本文基于对传统挖掘机工作装置的分析,提出了新型的混合动力挖掘机的动臂势能回收系统,阐述了其工作原理并进行了参数计算和关键元件选型。在仿真软件AMESim中建立能量回收系统的仿真模型,针对系统中关键元件,研究其对能量回收系统回收效果的影响,本文的具体工作如下:首先,分别对该挖掘机的动臂、斗杆以及挖斗进行几何和物理关系的分析,得出每个机构的运动学模型,并在D-H坐标系中建立了相应的局部坐标系,然后针对混合动力液压挖掘机的工作装置,在仿真软件AMESim中建立仿真模型。针对工作装置中的三个液压缸在一个工作周期内可回收的能量进行了比较,验证了动臂势能占比相对其他两缸较高。其次,基于挖掘机的实际工况要求和三种主要的能量回收方案优缺点,提出了一种液压马达—发电机的混合动力液压挖掘机动臂势能回收系统,设计了系统原理图,并介绍了其具体的控制流程。再次,依次针对动臂液压缸、液压泵、能量回收马达、蓄能器,建立起了数学模型,然后针对能量回收马达入口处建立了流量连续性方程,为之后元件的选型和系统的建模仿真做准备。建立起挖掘机动臂势能回收系统的仿真模型。根据发动机和液压马达的数学模型,选择了具体的型号。关键元件的选型能实现能量回收系统的工作需求,改善了能量回收系统的回收效果。最后,在仿真软件AMESim中建立动臂势能回收系统的仿真模型,根据对仿真结果的分析,验证了在挖掘机动臂液压缸回路中加入能量回收系统之后,挖掘机仍能圆满完成挖掘施工动作。针对液压系统中的关键元件,分析其对能量回收效果的作用。分析了蓄能器和能量回收马达对势能回收系统回收效果的作用。并根据仿真研究结果,分析了产生能量损失几种的原因。