在当今经济全球化、市场竞争日趋激烈的时代，在新产品的开发时间逐渐缩短的同时，产品质量成为企业能否在激烈的市场竞争中取胜的关键因素。而传统的产品设计过程过于依赖设计者的经验，需要查阅大量的设计手册，尤其是对于相似产品的设计，重复计算、建模等工作量很大。另外，标准件重复造型的问题也一直困扰着产品开发人员，这些都严重影响了产品的设计质量和效率。 挖掘机作为一种高效的施工设备，在当今中国大规模的现代化建设中发挥着重要作用。但其在不同工况下的特殊结构要求给设计工作带来了严峻的挑战。因此，传统的设计方法已很难满足设计、生产的需要，只有将高更好的设计思想和设计人员的经验知识融入到整个系统设计当中，才是企业实现快速设计的最佳方案。 正是基于此，本论文以挖掘机工作装置设计为例，在分析传统挖掘机设计方法的基础上，引入了基于自顶向下的设计理念，旨在利用功能分析的方法支持产品从概念设计到详细设计的整个产品设计周期，通过对产品设计周期的知识管理和知识重用方法提高产品设计能力，从而缩短产品开发周期，节约开发成本。 同时本文利用ANSYS软件对所选模型进行强度可行性有限元分析，在此基础上应用ADAMS虚拟样机技术进行仿真分析，从而进一步优化挖掘机工作装置各部分参数。通过一系列分析，用户可以建立自己的产品知识库系统，以后设计时将系统中的数据作为经验数据予以直接调用，从而实现产品的快速并且稳健的开发与设计。 本文所述开发及研究方法，大大提高产品的设计效率和设计质量，具有实用价值和可扩展性；同时本文的研究有利于推动和促进CAD技术和知识管理系统在企业的深入发展和应用。 本论文的主要研究内容有： (1)分析和总结目前自顶向下方法设计技术的研究现状，探讨将该思想应用到挖掘机工作装置设计中的可行性。 (2)在分析传统材料力学方法强度校核的基础上，提出挖掘机工作装置有限元分析方法。 (3)通过有限元分析，对工作装置进行结构优化。 (4)对优化好的结构进行动力学仿真分析。对有限元分析结果进行评判，并进一步优化各性能参数。 (5)总结两次分析，得出结论，并将有限元分析和动力学仿真分析中发现的最初设计缺陷反馈到最初设计阶段，形成知识体系。