铲土运输机械铲装过程中,铲掘阻力几乎消耗了整机的全部能量,它是造成轮胎打滑、铲掘时间过长的直接因素,这将直接影响整机的铲装成本和工作效率。铲掘阻力决定了铲土运输机械结构强度、功率等参数的选择与校核,故能否清晰认识铲掘阻力形成机理并对其进行准确评估,直接关系铲土运输机械的设计和校核水平。目前,对铲掘阻力的研究大都试图从原因学的观点出法,依据相关理论对铲掘阻力进行归纳性的阐述,并未形成统一的认识,且铲掘阻力的研究现状距离指导实践尚有一段距离。本文以铲掘阻力为全文主线,以铲掘对象-铲掘机构系统为研究对象,展开对铲掘阻力形成机理的理论分析和试验研究。首先,极限法研究了铲掘对象,首次提出铲掘对象的一般结构模型,得出铲掘过程中物料破坏为散状物料基本单元体之间联接键的失稳,而非基本单元体颗料的粉碎破坏的结论。研究了散状物料的物理、力学特性,论证铲掘过程中物料表现出弱塑性强弹性的特征,提出铲掘对象本构关系遵循莫尔—库仑模型,并论证了这一结论的合理性。在此基础之上理论分析了外载荷作用下物料破坏的机理和依据；其次,在分析综述铲土运输机械铲掘机构工作特性、铲装过程的基础之上,建立了铲掘机构—铲掘对象的一般力学模型,并对铲掘过程中模型的受力状况进行了全面分析。运用莫尔—库仑破坏准则、朗肯土压力理论分析铲掘阻力形成机理；最后,提出新的试验方法,对铲掘过程物料内部变形进行试验研究,初步分析了密实区的形成机理和对铲掘阻力的影响。通过试验和文献已有的铲掘阻力试验数据,验证本文铲掘阻力理论分析的合理性。随着铲土运输机械在土方施工中的广泛应用,且很多统计资料表明,较长一个时期内我国铲土运输机械的产销量将恒居世界首位,对铲装方式、铲装成本及铲装机械设计的研究越发显的重要,而这些工作能够较有成效的开展首先要基于对铲掘阻力的清晰认识。本文以铲掘阻力为主线、运用了简单明了的经典理论阐释了铲掘阻力形成机理,并提出全新的试验方法对铲掘过程物料变形规律性进行了研究。研究的方法和结论不局限于铲土运输机械,它将对所有土方机械设计和应用产生积极的影响。