大型船用抓斗挖掘机是河道疏浚的主要工具。我国港口众多、内河航道长,对船用挖掘机,特别是大容量的船用挖掘机需求很大。本论文依托于浙江大学与杭州重型机械有限公司合作的杭州市重大创新专项“大型变频调速船用抓斗式挖掘机研制及产业化”项目,以大容量6m3大型船用抓斗挖掘机为研究对象,本论文不仅具有理论意义,更具有工程实际应用价值,论文主要创新如下：(1)大型船用抓斗挖掘机的结构优化：应用数字化设计仿真技术,基于有限元分析理论,通过结构简化、网格划分和材料属性设置建立有限元计算模型,在六个工况条件下,对大型船用抓斗挖掘机的模型进行仿真计算,得到六个工况下的位移情况和应力分布,研究了提升载荷和工作角度对静力学参数的影响。并通过对动臂尺寸优化和薄弱环节结构改进,改善挖掘机结构,提高性能并节省材料。(2)建立大型船用抓斗挖掘机的动态力学模型：基于多体系统动力学和虚拟样机的理论,根据船用抓斗挖掘机各部件结构特点对其进行了刚柔部件的划分。结合多个软件平台,得到了动臂的模态特性参数,建立了动臂的柔性体部件,建立其他刚性部件的模型,完成变幅钢丝绳的建模,通过约束副连接各部件,建立挖掘机的虚拟样机模型,为后续的仿真计算奠定了基础。(3)大型船用抓斗挖掘机的动态性能及可靠性分析：基于虚拟样机模型,通过施加时变载荷,对挖掘机进行动力学仿真,得到挖掘机的动态性能结果,包括各部件的位移、速度、加速度变化曲线,各部件铰接力和变幅绳索内力变化曲线,以及柔性体动臂的应力分布情况,进一步研究了突然卸载时间对动力学参数的影响。仿真结果给疲劳分析和可靠性分析提供依据。