林业采伐机是集伐木、打枝、造材、归堆等于一体的林业先进装备,对发展现代化林业以及解决营林、育林、采伐工作存在的问题大有益处。工作臂作为林业采伐机的核心部分,其性能的好坏决定采伐机的工作效能。以CH135S-8.3型联合采伐机工作臂为研究对象,介绍了工作臂常见的结构形式以及工作原理,借鉴国外采伐机的结构设计经验,制定工作臂结构设计方案并对各机构部件进行静力学分析与求解计算,对主要部件进行设计与强度、刚度的初步校核。依据工作臂的机构特征,通过几何法以及D-H齐次坐标的设置,解决工作臂机构间以及不同空间的转换。借助雅克比矩阵求解,表达工作臂各关节运动与动力传输关系。为了进一步对工作臂机械性能进行分析,利用三维建模软件SolidWorks对工作臂进行三维实体建模,完成整机装配,并将其与AutoCAD结合绘制二维工程图。在模型建立的基础上,导入仿真分析软件ADAMS对其进行实际工作流程的仿真分析。讨论满载与空载情况下工作臂运动时油缸及铰点的受力情况。改变主、副臂的位姿关系而设定六组典型工况,根据动力学理论对工作臂的工作过程分别进行仿真,在静力学理论基础上分析其仿真结果,得出油缸受力较小的工况。通过改变副油缸铰点位置参数,对不同方案进行动力学仿真并将结果进行对比,以降低油缸及铰点受力为目标,得到铰点位置的优化方案。最后对工作臂工作过程中不同姿态以及不同工作范围进行物理试验测试,对结果进行对比,验证姿态、角度对工作臂受力的影响。本研究根据实际项目需求,通过对采伐机工作臂结构进行设计与分析,并对工作臂进行运动学和动力学仿真研究,验证工作臂结构合理性与动态作业的有效性。所得结果对以后相关类似机械系统的设计提供借鉴和设计思路,具有重要的工程实用价值。