挖掘机在挖掘矿石(土壤)的过程中，即使是挖掘同一种矿石，受其块度大小不均、形状各异、矿石之间相互交错、挤压等不确定性因素的影响，其挖掘阻力表现出是一个随机过程。利用太原重型机械厂提供的实测挖掘数据，和前苏联对挖掘阻力的研究，以及相关的统计学知识，找出挖掘比阻力的分布规律是正态分布，通过检验其结果具有90％的可信度。根据挖掘阻力的随机过程特性，基于数学随机模拟理论，给出了切向挖掘阻力的随机过程表达式，利用产生随机数的方法模拟出了切向挖掘阻力载荷谱，解决了确定切向挖掘阻力的关键。该载荷谱为移植到挖掘同种矿石其他机型的挖掘机设计奠定了基础。 采用数值分析软件-ANSYS，通过实体建模，对P&H2300型矿用挖掘机的动臂进行了模态分析，计算出了动臂的前5阶固有频率，并给出了相应的主振型图。输入的力信号是随挖掘角度(斗杆转角)变化的向量，通过平均速度把其转化成为随时间变化的向量，并进行付利叶变换，得出了其在频域的频谱图。并提出共振频率和输入的力信号之间的关系。为避免共振提供了理论依据。 动臂的动力学分析是研究动臂在工作过程中的受力情况及在这些力作用下的运动状态。挖掘机的部件(动臂、斗杆、铲斗，提升绳、变幅绳)组成的挖掘机构，简化成含变参数铰支外伸梁的振动系统。在挖掘机挖掘过程中，由于受到的外力源以及自身结构参数都是随时间不断变化的，动臂振动的振幅情况比较复杂。所以利用MATLAB仿真软件向系统的振动微分方程，输入4组随时间变化的力向量，经过计算后得到动臂的振动波形，并计算出振幅最大处的钢丝绳动载荷系数。 综上，所做的工作对挖掘机设计具有指导意义。