为优化挖掘机铲斗结构设计并降低挖掘能耗,搭建了基于SOLIDWORKS、ADAMS、EDEM及MATLAB的联合仿真与优化平台,建立了以铲斗所受最大挖掘载荷、强度为约束条件,以铲斗质量、单位挖掘能耗为优化目标的某中型反铲液压挖掘机全局优化方法。通过多体动力学与颗粒动力学联合仿真,得到不同工况下挖掘机作业时的载荷特性;皮尔逊相关系数表明,试验与仿真得到的斗杆、动臂关键铰点载荷具有极强相关性,验证了以联合仿真代替真实挖掘作业的可行性。采用多层感知器(MLP)作为代理模型,并利用Adam、Hyperband算法优化MLP的参数和超参数。工况Ⅱ下,MLP对铲斗质量、最大挖掘载荷、挖掘质量及挖掘能耗的决定系数R2分别为0.999、0.943、0.933、0.984;工况Ⅳ下,MLP的R2分别为0.999、0.944、0.918、0.925。将优化后的MLP结合NSGA-Ⅱ算法对铲斗结构进行迭代优化,结果表明:优化后的铲斗在满足最大挖掘载荷及强度要求的前提下,质量减小7.06%,单位挖掘能耗减小6.47%。