液压挖掘机工作环境复杂,工作装置各运动单元往往承载着巨大的交变载荷,载荷水平越大、交变频率越高,越易发生疲劳损坏。本文以某型号小型液压挖掘机为研究对象,对其工作装置的疲劳可靠性进行了深入的研究。通过实地测绘完成工作装置的三维建模,联合运用ANSYS和ADAMS建立其刚-柔耦合仿真模型。对液压缸施加驱动函数,进行运动学仿真,获得铲斗齿顶的极限轨迹和三个重要的工作参数,并与实际工作参数对比。结果表明：工作参数仿真误差较小,最大不超过4%,可近似认为仿真模型和物理模型相符。计算挖掘工况下铲斗受到的提升阻力和挖掘阻力,模拟实际受力情况进行动力学仿真,得到工作装置各铰接点处的载荷-时间曲线,进而获取危险点的位置,并对危险点的应力-时间历程进行分析。结果表明：危险点位于铲斗液压缸与斗杆的铰接点处,当铲斗齿顶位于最深挖掘点时,危险点处应力达到峰值；为降低数据误差风险,探讨仿真得到的危险点位置及应力-时间数据的准确性,进一步设计动应力采集实验对仿真结果进行验证。结果表明：单个应力循环与仿真具有同步的规律性。危险点位置一致,应力峰值平均达到171.2 MPaa,和仿真数据仅相差3.914%；在NCodeDesignlife中基于双参数雨流计数原理对危险点的应力-时间数据进行编谱。根据疲劳累积损伤理论建立斗杆的可靠度概率模型,计算其可靠度,并绘制斗杆的疲劳寿命和可靠度的关系曲线。在ANSYS中采用Monte-Carlo抽样法对计算结果进行验证,并基于Six Sigma工具分析随机变量的灵敏度。结果表明：斗杆的疲劳可靠度约为0.95,抽样结果和计算结果基本相符,可靠度指标未达到设计标准,有必要对斗杆进行疲劳可靠性优化；以斗杆U型板和翼板的厚度为设计变量,以斗杆总质量为目标函数,以可靠度指标不小于目标值为约束条件,建立斗杆的疲劳可靠性优化模型,并基于MATLAB神经网络工具箱对优化模型进行求解。结果表明：设计变量分别取8.6mm和8.2 mm时,优化模型得到最优解。