液压挖掘机的工作装置是液压挖掘机各项功能的执行机构，其结构强度、固有频率等因素直接影响着液压挖掘机的工作性能和工作效率。本文以单斗反铲式液压挖掘机的工作装置为研究对象，对其进行了静强度分析、模态分析、谐响应分析与疲劳分析，并对其参数进行了优化。本文首先分析了液压挖掘机在国内外的发展现状及其前景，阐述了液压挖掘机工作装置的工况与可能出现的失效形式，并在Pro/E5.0中对单斗反铲式液压挖掘机工作装置的铲斗、斗杆和动臂三个构件建立了三维实体模型。然后，利用ANSYS Workbench14.5建立了该工作装置的有限元分析模型，通过确定材料属性、划分网格、确定约束条件、添加约束和施加载荷，对工作装置进行了两种工况下的静强度分析，求得了铲斗、斗杆和动臂的应力云图、合位移云图及其三向分位移云图。本文继而对单斗反铲式液压挖掘机的工作装置进行了模态分析、谐响应分析与疲劳分析，得到了铲斗、斗杆和动臂的固有频率、主振型及其在两种工况下的频率响应和相位响应，同时得出了在恒幅载荷和变幅载荷作用下铲斗、斗杆和动臂的最小寿命、安全系数、疲劳敏感性、雨流矩阵及损伤矩阵等结果。为了对液压挖掘机的工作装置进行参数优化，本文对工作装置中各构件所受载荷与其最大等效应力、合位移量、寿命及损伤之间的关系进行了分析，从而为挖掘机工作装置的结构优化和形状优化提供了重要的参考依据。通过静强度分析，得知液压挖掘机的铲斗与斗杆在最大挖掘深度的工况下所受应力最大。铲斗上的最大应力发生在铲斗与斗杆连接耳板的根部，其危险的位置为铲斗液压缸与斗杆的铰接处以及斗杆与铲斗、斗杆与四连杆的铰接处。斗杆的最大应力发生在前部腹板与下翼板的连接部位和液压缸与斗杆连接的耳板根部。动臂的最大应力发生在动臂与动臂液压缸铰接点处的根部、动臂与斗杆铰接处以及斗杆液压缸与动臂的铰接处。通过模态分析，发现真正能影响工作装置的频率大多都在前三阶上。而谐响应分析表明除一些特殊点外，工作装置的稳定性均可得到保证。利用疲劳分析，得出了工作装置的最高和最低寿命循环次数和安全系数。通过对工作装置参数的优化，得到了设计点与各参数之间优化后的曲线关系、合位移响应面、最大和最小等效应力的响应面等，从中发现了参数间的最优点。