随着环保意识的不断提高,燃油发动机的排放标准愈加严格,且由于非道路机械国Ⅴ排放标准的实施,挖掘机等工程机械也逐步面向新能源电动化转型。移动供电式是在当前技术条件下挖掘机向着完全电动化转型过程中的一种过渡形式。移动供电式电动化是将供电电池组作为单独的电源部分,并配套变频控制系统以及收放电缆装置,以此来给挖掘机提供电能。挖掘机的移动供电式电动化改造主要包括三大部分:动力、传输、电源车。为了使三大改造环节更加可靠、简便且有理论参考依据可循,本文基于模态分析与谐响应相关知识与技术,以某型号22t级挖掘机的电动化改造为例,着重对三个部分中关键装置的工作特性进行了详细分析。本文的主要研究内容如下:1)针对卷线装置的工作特性,建立了电缆卷盘卷绕力数学模型。提出了挖掘机在回转时收线装置的收线速度模型,并对各影响因素进行了详细分析,得出收线速度随着距离的增大而减小,随着受电臂半径和挖机回转速度的增大而增大。2)针对收放线装置的工作特性,提出了用变频器控制异步电机的方案来替代现用的力矩电机方案,并通过速度、温度、垂度等条件对该方案进行了实验与评价。与力矩电机方案相比,该方案具有电机温升小、允许堵转时间长、速度与转矩可控等优势。针对供电电缆磨损问题,提出了收放钢缆的收放线方案,并通过实验初步验证了钢缆方案的可行性;3)针对电力输送环节中的受电臂结构,将APSO算法引入到工程机械领域内的结构轻量化设计中,并提出了受电臂结构的数学建模思路。最后得出仅通过尺寸优化,使得结构在保证安全许用的范围内质量减轻了18.398%,且当外界载荷激励频率不超过400Hz时,受电臂质量的减轻几乎不会对结构的动态性能产生影响;4)通过对电机减震器进行谐响应分析,得出了减震器的厚度、直径、阶梯直径比、布局等因素对整个底架结构的影响。结果表明减震器的厚度越大,发生谐振时的振幅越大、谐振频率越小,而直径越大,则振幅越小、频率越大。如果减震器采用对称式布局,则减震器最适宜的直径范围在85-90mm之间,厚度范围在22-26mm之间。如果采用非对称式分布,则减震器直径的组合情况适宜为85mm、95-110mm。并且得出最适宜的阶梯直径比为0.5;5)为了确定整个动力系统的振动传递情况,建立了振动传递路径的模型,将振动的来源整合为重力、旋转、传递3部分。并对动力系统结构的振动模型进行了仿真计算,得出各个相接触结构之间的振动传递率,且在任何频率下,支架与机架的传递率最小,减震器处的传递率最稳定,与法兰相关的传递率相对较大。