液压挖掘机是一种多功能机械，被广泛应用于水利工程，交通运输，电力工程和矿山采掘等机械施工。工作装置作为液压挖掘机的主要构件，在作业过程中会受到极其复杂的载荷作用，因此对工作装置的强度、刚度、可靠性和挖掘效率等都有较高的要求。本文以某企业13t液压挖掘机的工作装置为研究对象，针对该液压挖掘机工作过程中工作装置常见的结构失效以及铲斗机构工作效率问题。利用有限元方法和虚拟样机技术，对该机工作装置的强度、刚度以及挖掘效率进行了分析研究。论文首先研究了该液压挖掘机工作装置6种典型工况的载荷与约束及其施加方法，完成了工作装置的结构有限元分析计算和运动学仿真，得到了工作装置的应力分布情况、模态的振型情况，以及工作装置的工作性能参数。然后利用虚拟仿真技术的参数化方法优化了挖掘力的输出。最后通过电测实验得到工作装置各个测点的应变大小，经过分析处理，计算出各个测点位置纯弯矩的大小，为产品的改进设计提供了参考。论文的主要研究内容如下：典型工况的选择→整机挖掘力的分析计算→有限元的分析→虚拟仿真→电测实验，做了一个较为全面的研究。具体过程如下：(1)根据液压挖掘机工作装置的作业特点以及企业的需要，确定挖掘机的6种典型工况，同时利用Pro/ENGINEER软件完成了工作装置的模型建立。(2)系统的分析了液压挖掘机工作装置的挖掘阻力和整机理论挖掘机力，并且根据6种典型工况的姿态计算了工作装置的整机理论挖掘力，为有限元分析做好准备。(3)利用ANSYS软件，综合考虑各铰点的接触状态，进行了各个典型工况的有限元静力分析与模态分析，得到了相应的应力分布情况及动态特性。(4)利用ADAMS软件对液压挖掘机工作装置进行运动学仿真分析，得到了挖掘机工作装置的性能参数。在此基础上，进一步对铲斗挖掘力的输出进行了优化。(5)利用应变测试系统对液压挖掘机工作装置进行电测实验，获得了相应的测试数据，经过对数据的分析处理，可以计算出各个测点位置处纯弯矩的大小，从而得知弯矩对横截面的影响程度。