反铲装置是中小型液压挖掘机的最主要工作装置,其设计的优劣将直接影响整机性能的发挥。然而,对于反铲装置这样结构复杂的系统,开发周期长、开发成本高的传统产品设计方法已不能满足灵活多变的市场需求。因此,有必要将功能强大、修改方便、成本低廉的虚拟样机技术引入挖掘机的设计和研究之中,对其反铲装置进行相关力学性能分析和结构优化。本文综述了虚拟样机技术在挖掘机领域的研究及存在的问题,在对液压挖掘机反铲装置进行运动学建模和动力学建模的基础上,展开如下研究:采用Pro/Engineer和ADAMS两种软件,构建液压挖掘机反铲装置的虚拟样机,针对虚拟样机构建过程中常被人们忽视的过约束问题,提出“换约束,消方程”的方法,为该问题的解决提供途径。利用构建的虚拟样机,绘制挖掘机反铲装置的运动包络图,并分析得到挖掘机的特殊工作尺寸,与其设计值相比误差很小;针对反铲装置中关键铰接点的受力情况,进行三种典型工况的仿真,并对比分析;针对传统计算方法的缺点,采用根据实验来修正仿真参数的方法,便捷地得到挖掘机所能产生的最大挖掘力值;按照主要目标法和统一目标法相结合的策略,对挖掘机的反铲装置进行优化设计,获得较理想的力学性能。以SWE85液压挖掘机为平台,进行最大挖掘力测试实验和仿真参数测定实验,验证所建虚拟样机的可靠性,并为仿真过程中驱动函数的设置提供指导性数据。