为了解决工程机械传统设计中只考虑机构或结构单一元素的优化问题,提出一种综合考虑机构和结构的轻量化设计方法。对斗轮堆取料机的俯仰机构进行运动学和静力学分析,选取合适的设计变量和约束条件,以俯仰机构的总重量最小为目标函数建立了优化模型。同时考虑到工程机械中常使用型材作为主要支承件,构造了离散的型材变量与连续变量映射关系的连续阶梯函数。优化后俯仰机构的总质量明显减少,并对优化前和优化后的俯仰机构进行了对比分析。结果表明所构造的函数不仅起到了连续变量结果进行过滤的效果,还达到了函数的离散变量连续化的效果;优化后俯仰机构的总质量、配重、斗轮的角加速度、液压缸驱动力以及各杆的受力等都得到了优化。