论文结合国家高技术研究发展计划（863计划）项目“75m3大型露天矿用挖掘机研制（NO.2012AA062001）”对大型机械式挖掘机工作装置的关键问题进行研究，包括工作装置关键部件受力分析及强度校核，工作装置机构优化设计及工作装置关键部件刚柔耦合动态仿真分析，在此基础上进行了机械式挖掘机工作装置数字化平台开发。在查阅国内外相关文献的基础上，综述了机械式挖掘机工作装置的研究和应用现状。为提高机械式挖掘机工作装置的可靠性及设计水平，对工作装置在挖掘过程和满斗回转过程的任意位置进行受力分析。工作装置在挖掘过程中斗尖受到切向和法向方向的挖掘阻力，回转过程中各部件受到离心力和惯性力引起的附加载荷作用。推导出动臂和斗杆的各铰点受力求解公式，画出其轴力图、剪力图和弯矩图，采用强度计算理论计算动臂和斗杆危险截面应力大小，进行强度校核。在斗尖按照挖掘阻力最小的理想对数螺旋轨迹曲线运动的基础上，选取工作装置的结构尺寸参数为设计变量，提升钢丝绳和斗杆中心线间的夹角和推压与提升消耗功率作为目标函数，建立机械式挖掘机工作装置机构优化数学模型。对WK-75机械式挖掘机工作装置优化前后对比，可看出优化后功率消耗更小，工作装置综合性能得到进一步改善。基于有限元软件HyperMesh、ANSYS和多体动力学软件ADAMS，建立了动臂和斗杆柔性化的机械式挖掘机工作装置刚柔耦合模型，对挖掘过程和满斗回转过程进行动态仿真分析，提取危险位置节点应力实时变化情况，验证理论计算结果，评价工作装置的可靠性。在对机械式挖掘机工作装置关键部件受力分析、工作装置机构优化设计及工作装置刚柔耦合动态应力仿真分析基础上，开发了机械式挖掘机工作装置数字化分析平台，实现了机械式挖掘机工作装置铰点受力计算及危险截面应力计算，获取挖掘阻力最小、能耗最小的工作装置机构方案及工作装置关键部件动臂和斗杆危险位置节点应力实时分布曲线。该软件极大的方便了机械式挖掘机的设计研发人员，能够及早发现设计中存在的问题，缩短设计周期，为机械式挖掘机的工作装置设计提供理论指导，具有较强的工程实用意义，提高了机械式挖掘机的自主研发水平。