隧道挖装机是隧道施工中开挖出碴的最有效的设备之一。在其产品设计中引入虚拟样机技术,可以提高产品质量,缩短开发周期,提高自主开发能力,具有非常重要的意义。本论文将虚拟样机设计方法运用到隧道挖装机工作装置的结构设计过程中,主要有如下工作：首先采用三维造型软件Pro/e按照测绘得来尺寸和结构对工作装置进行三维造型,并把Pro/e建造好的三维几何模型导入到MSC.ADAMS中,建立了工作装置的虚拟样机。接着通过分析其结构特点,编写相应剧本模拟得出其工作范围,通过与原始参数的对比,验证了虚拟样机的尺寸数据精度。其次研究分析了两种最基本的挖装作业工况,计算载荷,验证机构稳定性,按照其运动规律,模拟这两种工况,在后处理中得出机构任意关节的受力,油缸驱动力,位移及加速度等随时间变化的曲线,判断油缸是否超负荷,保证了构件受力数据的可信性。分析了机构中两个重要部件斗杆与动臂的受力状况,为后续静力学分析提供荷载依据。最后本文还探讨了有限元方法的原理与一些建模技巧,并利用有限元软件ANSYS对斗杆与动臂进行有限元分析。分别建立其有限元模型,以动力学仿真得出的受力曲线作为前提,选取最不利的工况进行加载,直观的得出了两个部件在的应力应变云图。本课题的研究,为虚拟样机的工程机械增添了一个新的样例,有利于工程机械的设计改进和产品开发,本研究具有一定得参考价值,也为以后解决问题提供了一个思路。