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1 机构模型的建立
１．１机构组合的分析
装载机工作装置的机构组成比较复杂，其机构的组成方式在不同的工作阶段是不同的。根据实际情况，参照图1， 装载机工作装置的动作可分为4个阶段：①铲装结束后，转斗液压缸伸长，铲斗逆时针转动，作出收斗动作；②转斗液压缸长度固定，动臂液压缸伸长，实现工作装置的提升； ③转斗液压缸缩短，铲斗顺时针转动，实现卸料；④转斗液压缸长度固定，动臂液压缸缩短，动臂下降，铲斗自动放平接地（此阶段要求装载机具有自动放平功能）。
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按照上述工作过程分析，可将机构作如下分解：第①、③阶段机构组合方式相同，此时动臂静止，机构由转斗液压缸的液动连杆机构ＨＥＤ和铲斗四连杆机构ＡＢＣＤ串联而成；第②、④阶段机构组合方式相同，此时转斗液压缸ＨＥ闭锁，相当于定长杆件，机构由动臂液压缸液动连杆机构ＯＦＧ、摇臂四连杆机构ＯＤＥＨ、铲斗四连杆机构ＡＢＣＤ串联，同时串联所得的运动又和液动连杆机构ＯＦＧ输出的运动合成。
１．２数学模型的建立
根据机构组合的分析，虽然在不同的工作阶段工作装置的组合方式是不同的，但各阶段均由液动连杆机构和四连杆机构两种基本机构经过不同的方式组合而成。对于基本机构，其数学模型的建立是比较方便的。对于液动连杆机构运用余弦定理和反余弦函数即可得到输出构件的位置函数；对于四连杆机构运用封闭矢量法，建立方程，解方程即可得到输出构件的位置函数，对位置关系的表达式进行一阶、二阶求导，即可得出输出构件的速度、加速度特性。对于工作装置的组合机构，只需根据实际机构的组合方式，调用基本机构的数学模型，并按实际情况输入各机构的参数，就能得到组合机构的模型。
１．３ 计算工具的选用
利用Excel软件强大的函数功能和模拟运算功能即可实现机构运动特性的自动计算，其图表功能可快速生成各构件运动参数曲线。对于组合类型相同而机构尺寸不同的工作装置，只需输入相应的机构参数，即可得到其运动特性。
2 机构速度特性的分析
为便于分析，设定动臂液压缸活塞运动速度为0.12 m/s，转斗液压缸速度为0.16 m/s；参照图1设定铲斗的转动方向，转速逆时针为正向。下列讨论的4种工作装置分别为ZL50E、ZL50、ZL40、ZL30，图2至图5中依次对应为系列1、2、3、4曲线。图中的横坐标代表将液压缸的行程20等分后，活塞在运动时所处位置；纵坐标代表铲斗转速，单位为rad/s。
２．１ 收斗速度特性分析
对图2进行观察分析可知，4种工作装置在收斗的前半阶段，各工作装置的速度特性基本相同，近似为匀速转动；但后半阶段，速度特性的差异明显。ZL50E在转速稍有递增后，又呈现下降；ZL50、ZL40、ZL30在后半阶段转速均持续递增，其中以ZL40的递增最快。收斗结束时，铲斗与限位块发生碰撞，由于ZL50、ZL40、ZL30的转速较高，产生冲击较大，容易导致液压元件和焊接件损坏；而ZL50E由于收斗结束时的铲斗转速较低，冲击较小，其速度特性比较理想。
图２ 收斗速度特性分析
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２．２ 提升速度特性分析
提升时，对铲斗位置角的变化要求如下：提升初期，铲斗位置角必须增加，从而避免物料撒落；尽量减小整个提升过程中铲斗位置角的变化。对图3所示的提升速度特性进行观察分析，ZL50E、ZL50的速度特性的变化比较相似，铲斗的转速正向由大逐渐减小，在提升接近结束时，铲斗的转速负向略微增大，可知铲斗位置角持续递增，在提升接近结束时，铲斗位置角有一定的减小；由于ZL50E的铲斗转速明显较大，所以整个提升过程中铲斗位置角的变化较大。对于ZL40，铲斗转速开始负向由大减小，然后又正向逐渐增大，可知提升开始时铲斗位置角存在减小，而开始时铲斗位置角的减小容易导致物料的撒落，降低工作效率，应该予以避免。对于ZL30，铲斗转速开始正向由小变大，持续一段近似匀速的转动后，在提升接近结束时，铲斗的转速正向由大变小，近似为零，铲斗位置角持续递增，且角度变化量较小。分析比较后可知，ZL50、 ZL30在提升时铲斗的速度特性比较理想。
图３ 提升速度特性分析
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２．３ 卸料速度特性分析
（1）对图4进行观察分析，ZL50E、ZL50在整个卸料过程中，铲斗转速变化为负向由小增大，然后又逐渐减小；此速度特性可有效减轻卸料时物料对卡车的冲击，同时由于卸料结束时转速较低，铲斗与限位块的碰撞较轻，不易造成液压元件、焊接件的损坏，但对于ZL50由于转速太低，碰撞较轻，在铲装粘性物料时，可能造成部分物料的粘积，卸净度较低。ZL40、ZL30在整个卸料过程中，铲斗转速变化为负向持续递增，特别在卸料接近结束时，速度曲线迅速上升，容易造成对卡车等运输工具较大的冲击，同时也会造成铲斗与限位块的剧烈碰撞，引起液压元
