在260t～600t大型液压挖掘机的研发中,关键结构件设计和液压系统动力匹配时,只能类比国外相关机型,缺乏大型液压挖掘机作业时的挖掘阻力,是大型液压挖掘机开发的瓶颈之一。为此,本文结合某企业研发大型正铲液压挖掘机的项目,研究了大型液压挖掘机挖掘阻力数值模拟计算方法,并对某机型挖掘阻力进行了分析。本文主要研究工作如下:研究了矿石颗粒体系的接触力链,分析了工具体插入矿石颗粒体系过程中,矿石颗粒之间、矿石颗粒与工具体之间的相互作用,研究结果表明矿石颗粒体系接触力链强度越大、力链结构越稳定,则工具体插入矿石颗粒体系的阻力越大,而矿石接触力链在外载荷作用下形成—断裂—重构的时间越短,工具体所受阻力的波动性越明显。建立了大型正铲液压挖掘机工作装置的运动学模型,分析了挖掘机工作装置的主要作业参数,并对正铲工作装置斗杆挖掘、复合挖掘和铲斗挖掘等典型工况进行了运行学分析。分析了国内典型矿山矿石的块度分布和分形分布,并利用离散单元法建立了国内典型矿山矿石的仿真模型。结合挖掘机工作装置多体动力学模型与矿石模型,进行挖掘机工作装置斗杆挖掘和复合挖掘,得到了此机型在挖掘作业时铲斗所受挖掘阻力。对比挖掘机在不同矿石下作业的挖掘阻力,得出矿石块度越大,挖掘阻力越大。通过对挖掘过程分阶段研究,分析了挖掘阻力的组成及其在铲斗上的分布情况,表明铲斗斗尖区域所受的切削阻力是挖掘阻力的主要组成部分。本文基于多体动力学方法、离散单元法,对大型正铲液压挖掘机的挖掘阻力进行了分析,为挖掘机关键结构件设计和液压系统设计提供了重要依据。