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作为大功率工程机械中的一种，液压挖掘机节能减排的研究成果将对国民经济和社会效益产生深远的影响。挖掘机存在较多的能量损耗环节，其原因是作业过程中负载波动大、工况种类繁多。其中比较主要的有动力系统、液压系统及执行部件之间没有实现最优的性能及经济性匹配以及液压系统造成的损耗。液压挖掘机在使用过程中存在着较大的能耗，其能量利用率仅为50%70%。这种损失主要由以下两个原因引起的：第一，挖掘机工况复杂，动力系统很难稳定工作在高效工作区间内，所以产生了高油耗等问题。第二，挖掘机采用液压传动，不仅存在泄漏还存在很大的溢流损失。所以，通过对发动机的控制使其工作在高效工作区间可以有效的降低油耗并减少对环境的污染。由于在汽车领域混合动力技术已取得较好的应用效果，所以近年来在液压挖掘机上的研究和应用案例也越来越多[1]。本论文以某厂生产的20t液压挖掘机为设计样本，基于AMESIM软件平台建立了挖掘机工作装置、回转机构、液压系统及动力系统的仿真模型，并通过ADAMS软件对工作装置展开运动学、动力学仿真。控制策略是混合动力驱动系统的灵魂，恰当的控制策略可以使动力驱动系统始终维持在高效区内工作，提高燃油经济性，降低排放。本文采用混联式的动力系统结构，并通过最小助力的控制策略对其进行控制。通过在MATLAB环境下编写控制算法及Simulink AMESim联合仿真可以方便快捷的对AMESim中的模型进行控制。通过仿真对比可以得出结论，所建立的模型与物理样机基本相符，混联式的挖掘机相比于其他形式在不影响工作性能的前提下具有更好的节能效果。通过降低发动机功率并调整发动机工作点在高效区间、用电动回转代替液压回转并进行能量回收可以实现降低油耗、减少排放。本文主要研究成果详述如下：（1）通过借助PRO/E及ADAMS软件建立了挖掘机仿真模型，并通过对虚拟样机的三维可视化动态模拟、干涉检查和运动学分析，验证了所建模型的正确性。（2）通过ADAMS软件对工作装置进行动力学仿真，对其各部件在工作过程中的受力情况进行了分析。（3）制定了合理的工作循环，使仿真过程挖流畅协调，仿真结果更加合理。（4）基于AMESim软件构建了挖掘机泵控、阀控及回转系统的模型并进行了仿真。（5）建立的具有回油再生及优先功能的阀控系统不仅可以提高工作装置的作业效率，还可以有效避免了如动臂下降引起的冲击。（6）通过采用回转电机代替液压马达可使斗杆的跟随效果更理想；可以消除复合动作带来的抢油现象；可以解决液压回转中换向不平稳的问题；降低发动机的负荷和油耗。（7）基于Simulink AMESim联合仿真在MATLAB环境下建立了多种型式的控制算法并进行了仿真分析，通过对比研究可以得知，混联式动力系统结构及控制方法可以有效的降低油耗。（8）通过将传统挖掘机的回转泵用电机代替，不仅具有良好的响应特性，还可以有效的回收制动时产生的能量，不仅降低了油耗，还减少了其对液压系统产生的热量。