大型矿用挖掘机工作的边界条件、挖掘土壤的性质及操作者对挖掘机的操作等方面都表现出较强的随机性。研究这种复杂系统的载荷谱,需要通过对挖掘机工作时的实测数据进行分析来完成。挖掘机挖掘系统的动力响应,其结果会使系统的构件产生动应力,导致材料疲劳破坏危及系统安全,并且动力响应也可能会引起过大的动变形和加速度,影响机器的正常运转。此外挖掘轨迹的优劣直接影响挖掘的性能和生产效率。因此,挖掘机载荷谱、动力响应及挖掘轨迹,对提高挖掘机的工作性能有着非常重要的意义,特列为国家863课题之一(编号:2012AA062001)。以WK35机型矿用挖掘机剥离挖掘现场的实测数据为基础,以挖掘机的挖掘时间为依据对原始数据进行分组,最终选取频数最多的(周期为11s)样本作为研究对象。对提升、推压系统的功率、力矩等进行分析,求得了各系统参数的集合平均、最值、中位数等反应各个系统工作特性的数字特征量。绘制了各参数的时域图,计算得到了提升力、推压力的统计值,为后续计算提供了的依据。求出了挖掘过程中的挖掘阻力,将离散数据拟合成正弦函数形式,并且求出其自相关函数和谱密度函数,便于在统计动力学方面的应用。针对大型挖掘机挖掘系统的振动问题,确定动臂、斗杆两个自由度振动模型,以铲斗斗尖受到的挖掘阻力为随机因素的激励,建立拉格朗日方程动力学方程,计算挖掘系统的振动响应。为实现低损耗、高效率挖掘,对WK75型号挖掘机在3种不同性质土壤下的挖掘轨迹进行预测。通过建立不同的初始边界条件和收敛条件,利用编制的Matlab程序得出挖掘轨迹表达式,并且通过改变连杆的长度,求出了不同连杆长度下各位置点的挖掘后角;最后,在给定各参数后反求连杆长度以及长度的均值,为实际挖掘提供理论依据。