挖掘机在减轻劳动强度、提高工程效率上起着重要的作用,因此广泛运用于多个工程领域中。目前我国正大力着手于节能减排、环保安全基础设施建设,鉴于以前传统的产品结构设计理论偏于保守的问题,对挖掘机进行轻量化设计研究亦是大势所趋。工作装置作为挖掘机挖掘作业的主要执行者,它的工作性能要求决定着整个挖掘机的使用效率,因此在满足其工作强度及刚度要求下,对工作装置进行结构优化设计是一种既能减少制造成本又能提高工作性能的可行性途径。本文以某小型八吨液压挖掘机工作装置的轻量化为研究目标,完成了以下研究内容:（1）对工作装置进行运动学分析。首先建立工作装置的虚拟样机模型与数学模型,然后分别进行运动仿真与数值计算得到了一些参数数据,最后通过仿真计算的参数数据与实际数据进行对比。通过对比的结果验证了所建立虚拟样机模型与数学模型的准确性。（2）对工作装置进行动力学仿真。首先基于工作装置的主要挖掘方式设计了铲斗挖掘与斗杆挖掘两种挖掘过程,然后使用经验公式计算了两种挖掘方式下的挖掘阻力,最后通过刚柔耦合仿真的方式分析了两种挖掘过程中的应力变化。将仿真后的结果进行对比发现了铲斗挖掘的方式会产生较大的应力。（3）对工作装置进行有限元分析。首先使用参数化建模的方式建立工作装置的有限元模型,然后通过受力分析计算出了工作装置在铲斗挖掘方式下的五种典型工况下的挖掘力,最后通过对七种工况下的工作装置进行静力学分析得出了七种工况下工作装置整体及各个构件的应力云图。通过对云图信息进行分析与比较发现最危险的工况是工况四位姿下的偏载情况,且工作装置存在着优化的可行性。（4）对工作装置进行轻量化设计。选取工作装置中主要构件的板厚参数作为设计变量,以材料的许用应力为约束条件,基于导重法与最优梯度法对最危险工况下的工作装置进行了轻量化设计。历经六次迭代以及之后的圆整处理后,工作装置的整体重量达到减重率9.1%的效果。