液压挖掘机作为一种常用的、重要的工程机械，被广泛应用于民用建设、矿山开采、水利水电工程、军事运载等领域。液压挖掘机利用工作装置进行挖掘，其工作装置的性能和可靠性是整机优越性的重要标志，而工作装置铰点的位置和结构件强度是影响挖掘工作效率和作业性能的重要参数。工作装置的作业由三个油缸的复合运动及铲斗和土石方的相互作用来实现，其运动和受力分析情况比较复杂。工程应用中常出现动臂或斗杆油缸支架开裂失效、挖掘区域不合理、以及工作装置铰点销轴早期断裂等故障，给企业造成了巨大损失，直接影响了国内挖掘机行业的发展。和国外其它的工程机械相比，国产液压挖掘机竞争力较差，在国内的市场占有率也是相对较低。液压挖掘机工作装置铰点的优化设计是液压挖掘机设计中极为重要的一部分，它对于提高整机的作业性能以及产品可靠性具有重要的意义。本文的主要研究工作和结论主要分为以下几个方面：建立了挖掘机工作装置的多体动力学模型和有限元模型，对工作装置主要部件进行强度分析；以解决挖掘机工作装置动臂强度问题和动臂轻量化为目标，首次在挖掘机铰点位置参数优化过程中引入DOE分析方法，采用正交试验设计和拓扑优化相结合的方法分别对铰点的位置和结构进行优化，并对优化结果进行应力试验验证。最终完成210型液压挖掘机工作装置铰点的优化设计。研究结果表明：拓扑优化和DOE分析相结合的方法对工作装置铰点优化是可行的。通过对铰点的DOE分析，成功的解决了210型挖掘机动臂强度不足的问题，使动臂上应力下降了21%；其次，通过对铰点结构的拓扑优化，中部轴座的质量比原结构降低了28.6%，完成了工作装置的轻量化工作，具有一定的实际意义。