液压挖掘机是最为常用的土方机械之一,作为一种多功能的工程机械,在建筑施工机械中有着非常重要的地位,由于其强大多功能适应性,在整个世界范围内都有很大的发展潜力。目前市场上所使用的大多数挖掘机的液压系统都是运用各种控制阀来实现压力,流量和方向的控制,基于这种液压控制系统的传统液压挖掘机被称之为阀控挖掘机。由于各类方向阀、压力阀和流量阀的飞速发展,阀控液压系统理论已经发展比较完善。阀控式液压挖掘机占据很大的市场份额。但是由于阀控液压系统本身存在的不可避免的节流损失问题,在增大系统装机功率的同时,导致阀控液压挖掘机出现燃油使用量大、耗油高、排放差、液压系统发热量大、效率低等问题。近些年来随着人们的环保意识越来越强,高效节能的呼声越来越高,液压系统的各种控制技术及传动方式之间的竟争日趋激烈,节能型挖掘机必然会成为挖掘机发展的方向和趋势,挖掘机液压系统面临着节能减排的重大技术革新问题。如何降低液压挖掘机的能耗、提高其能量利用率是各国液压挖掘机生产企业接下来要追求的主要目标,这也是论文的基本出发点。阀控液压系统控制系统本身成为制约挖掘机技术进一步发展的技术难题,对比了泵直接闭式控制对称液压缸和泵控马达回路系统的优点,论文尝试把泵直接闭式控制系统引入到液压挖掘机的工作回路中。液压挖掘机工作部分液压系统是靠几组差动液压缸来驱动的,由于差动液压缸两腔面积不相等,在动作时差动缸有杆腔与无杆腔所需要的油液流量也不相等,因此要想实现用一台液压泵闭式直接控制差动缸回路,必须满足液压泵的两个工作油口的输出油液不相等,从而对差动缸两腔的流量进行补偿。如果采用传统的两配流窗口轴向柱塞泵,因为两个配流窗口对称布置,使得泵的吸排油流量相等,只适用于控制液压马达和对称双出杆液压缸闭式回路,很难实现用一台液压泵直接闭式控制,且易出现超压、气蚀等问题。针对上述的问题,根据课题组提出的新型非对称配流原理,论文深入研究了一种可以实现用一台泵液压泵直接闭式差动液压缸的方法,设计出了两种新型非对称液压泵,分别是串联型三配流窗口轴向柱塞泵和并联型双作用轴向柱塞泵,其中双作用轴向柱塞泵也分为三配流窗口泵和四配流窗口泵两种。论文对这种这几种新型非对称液压泵进行了深入的研究,从建模分析、仿真运算、三维实体建模到制造物理样机,并在不同工作模式下与仿真结果进行试验对比,最终得出了比较合理的新型泵关键部件的结构参数,使得样机的压力脉动效果达到与现有泵相当的水平。同时,论文对两种不同类型的新型非对称泵进行了对比分析,也对两种双作用轴向柱塞泵进行了对比分析,得出了各自的不同和适用范围,串联型三配流窗口轴向柱塞泵适用的于变排量控制的系统集成方案,而两种双作用轴向柱塞泵更适用的于变转数控制的系统集成方案。挖掘机液压系统中动力源是柴油机,更适合采用新型串联型三配注窗口轴向柱塞泵的变排量集成方案,在液压泵模型搭建好之后,论文对其用在泵控差动缸系统中的特性进行了研究,并尝试运用到了小型液压挖掘机的大臂回路中,在仿真软件中搭建了泵控小型液压挖掘机的系统回路模型。并在相同的工作周期和工况下,与传统的阀控小型液压挖掘机进行对比分析。对比结果显示出：运用新型非对称液压泵在小型液压挖掘机上实现泵直接闭式控制的方案是可行的,论文的研究为进一步推广运用泵直接闭式控制系统提供了新的思路,同时为在工程机械上实现运用泵直接闭式控制做了一定的理论基础和试验尝试。本研究课题中遵循重点元件进行重点分析的原则,同时,论文系统介绍了软件平台——多学科仿真软件SimulationX,并且从课题特点出发,在三维软件Pro/E中搭建所有的三维模型,并导入多学科仿真软件SimulationX,在此软件中完成本课题的仿真运算部分和多体动力学部分。