近年随着“绿色环保”等相关政策的提出,传统工程机械已经无法满足要求,这也促进了传统工程机械的升级换代。现市场上液压挖掘机存在保养维修困难、液压系统不稳定、易漏油、污染大等问题,环境污染给人们的生活造成一定的损害。随着人们环保意识逐渐提高,对工程机械的要求也越来越高。传统的工程机械已经很难适应要求日益严苛的机械市场,需要从新的角度去改善传统的工程机械,去解决传统挖掘机能耗高、污染大、维修困难等棘手问题。可控机构是现代先进电子技术、计算机控制和电传统系统结合传统机构而衍生的机构,具有机构柔性好、电传动效率高、噪音小、环保等特点,因此现在也成为机构学中研究的热点之一,现主要将可控机构运用在机器人和压力机等方面,也逐渐应用于工程机械。针对上述问题,本文在可控机构学理论和挖掘机的基础上,基于开放副闭环法综合了一种可控挖掘机构。该机构摒弃传统的液压驱动,以电机电缸为驱动,具有可控、输出灵活、工作空间大的特点。并以该机构为研究对象展开了相关研究:(1)基于运动学的一般求解方法闭环矢量法对机构进行运动学的正逆问题进行求解分析。基于Jacobian矩阵对该机构的奇异性进行分析,并针对连杆位置求得机构的工作空间,并对该机构的可行性进行分析,获得的有效求解参数为后文的动力学及仿真奠定基础。(2)利用有限元法对可控挖掘机构建立弹性动力学模型,基于Newmark法对弹性动力学方程进行求解,得到机构的弹性动力响应,使动力学建模更准确。并基于虚拟样机仿真软件对机构进行动力学仿真,得到弹性杆件对机构动态性能的影响。弹性动力学是机构位置变形,动应力分析的理论基础,也是动态性能优化的重要前提,其分析具有重要意义。(3)对可控挖掘机构进行有限元仿真分析,基于优化空间前提下对动臂和斗杆进行轻量化优化,在满足强度的要求下显著降低了其重量,动臂减重16.78%,斗杆减重9.3%,使得结构轻便,进而提高机构的动态性能和机构的稳定性。