液压挖掘机是一种非常重要的和常用的施工机械，它在采矿、道路建设、国防建设、农业灌溉和其他土方施工中占有十分重要的地位。随着我国在建设基础设施上的投资不断增加，挖掘机在国家的现代化建设中扮演着越来越重要的角色。所以，重视挖掘机的发展，加快挖掘机的创新，不断提高产品质量，对国家的现代化建设有着重要的意义。工作装置是液压挖掘机的重要组成部分，工作装置的质量极大的影响整机的质量。所以对工作装置的强度分析及优化设计将直接影响到液压挖掘机的可靠性、安全性和工作性能。针对用有限元软件分析结构强度不便于实现结构优化自动循环的局限性及液压挖掘机性能优化的复杂性，本文提出对反铲液压挖掘工作装置结构与性能一体优化的研究。本课题主要的研究工作包含如下几个方面：①分析总结了反铲液压挖掘机工作装置的结构形式和挖掘特点；通过运动分析，建立了挖掘机工作装置的运动学模型及力学模型，求解了工作装置上各个铰点的位置坐标及理论挖掘力；最终完成了在考虑偏载和侧向力的工况下对各个铰点的受力分析。②运用材料力学的方法，利用VB编制液压挖掘机工作装置强度分析软件，通过软件可以求出动臂和斗杆各个截面的最大应力；然后通过实例分析，分别用自编软件计算动臂、斗杆的强度与有限元分析的强度对比。分析对比结果，自编软件计算的结构强度与商用有限元软件分析结果一致。③在验证了自编程序分析工作装置强度正确性的基础上，通过现代设计优化方法，以动臂和斗杆的质量最轻为优化目标，其结构参数作为设计变量，再以其强度不降低为约束条件对动臂和斗杆进行结构优化，并利用VB编制优化程序。通过实例优化设计，将优化前与优化后的结果对比。分析对比结果，优化后动臂和斗杆的质量减轻。④以降低工作装置质量同时提高挖掘性能为优化目标，在工作装置结构优化的基础上，结合原有的液压挖掘机性能优化软件进行多目标组合优化。并利用VB编制液压挖掘机结构与性能一体优化软件，最后通过实例分析优化，对比优化前与优化后的结果。分析对比结果，优化后动臂和斗杆的质量减轻；挖掘机的挖掘性能提高。