液压挖掘机作为重要的工程机械产品，在我国基础设施建设中发挥重要的作用。近年来，随着能源危机的不断加剧，节能研究开始成为重点。液压挖掘机作为典型的高能耗工程机械产品，有必要开展液压挖掘机的节能研究。一直以来，在对液压挖掘机的节能研究主要集中在液压系统的节能和混合动力技术的应用上，轻量化技术在液压挖掘机上应用较少。工作装置作为挖掘机的重要组成部分，承担的挖掘机的主要工作，对其进行轻量化有着重要的应用价值。　　本文以中型液压挖掘机工作装置为研究对象，运用多体动力学刚柔耦合和结构拓扑优化等理论和方法，为挖掘机工作装置的轻量化提供了设计参考。　　本文主要研究内容如下:　　(1)在ADAMS软件中建立了工作装置的虚拟样机模型;通过运动学仿真来确定液压挖掘机工作装置的主要性能参数，验证虚拟样机模型正确。　　(2)计算了工作装置的挖掘阻力;用STEP函数模拟驱动和阻力，基于刚柔耦合模型，模拟了挖掘机复合挖掘、铲斗挖掘和斗杆挖掘三种工况的挖掘过程，得到柔性体的各个铰接点的受力曲线并分析复合挖掘工况仿真结果与实际符合，分别确定三种挖掘方式下最大应力值，为后续的优化奠定了基础。　　(3)分别提取了复合挖掘，斗杆挖掘和铲斗挖掘三种工况的最大应力值时的各个铰接点的受力作为拓扑优化的载荷;将动臂和斗杆的三维模型导入Hypermesh中划分网格，加载三组危险时刻各个铰接点的力，设置体积为优化目标、应力作为约束，根据拓扑优化的结果确定了拓扑优化方案;　　(4)在拓扑优化方案的基础上对动臂和斗杆进行尺寸优化，最终确定了优化方案;提出以刚柔耦合仿真模型来验证优化模型的方法，并验证优化结果正确可行，最终实现了轻量化的目标，对液压挖掘机工作装置的轻量化设计具有重要的应用价值。