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1 数学模型
鉴于目前装载机普遍采用反转六连杆机构，本文主要针对该机构的组合方式建立模型。为减小计算规模，同时由于ZL40装载机在卸载高度、卸载距离方面的性能较好，所以不将其列入优化内容，即优化过程中，提升机构、动臂长度、铲斗结构等相关尺寸均保持不变，从而确保卸载高度、卸载距离的性能不变。
１．１ 变量
根据反转六连杆机构的组成（图1），决定10个变量，其中4个为角度变量，6个为长度变量，即α、β、γ、λ、ＯＦ、ＯＤ、ＤＥ、ＤＣ、ＢＣ、ＡＢ。
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１．２ 目标函数
根据装载机的使用要求，以提高铲斗处于标准铲掘位置（θ＝5°）时的机构传力比为目标，从而改善装载机的转斗掘起性能。
根据给定的各变量和θ，利用四连杆机构的封闭矢量法及余弦定理，即可计算得出机构中各构件的位置，以及各构件之间的夹角κ、φ、ψ，利用（1）式计算即可得到目标函数值。
Ｆ＝（１）
１．３ 边界约束
10个变量共产生20个边界约束。
１．４ 性能约束
（1）地面位置最大翻转角θ达到规定值。
（２）卸载性约束 根据装载机的作业要求，在动臂提升的任意位置，铲斗卸载角都要达到45°。将铲斗固定于卸载的45°位置，然后提升动臂，根据各构件的位置可计算得出动臂在不同位置时的转斗液压缸长度，其中的最小值即为转斗液压缸的最短卸载长度，要求最短卸载长度大于其最小安装距，最小安装距由液压缸稳定性要求及结构尺寸确定。
（３）平移性约束 地面位置最大收斗后，提升动臂，铲斗随着动臂的运动而向上转动，同时由于串联的缸杆机构和斗杆机构的作用，铲斗又会向下转动，不同的连杆机构，铲斗具有不同的转动速度，所以具有不同的平移性。考虑到铲斗的最大位置角不一定在上限位置出现，在收斗结束后，计算出动臂在不同位置时铲斗相对于地面的位置角θ，记录其中的最大值和最小值，两者之差即为机构的平移角ε，ε必须满足要求。
（４）运料位置避免铲斗摆动的约束 根据分析可知，在转斗缸伸长到最长，铰点Ｅ与铰点Ｏ、Ｆ共线时，铲斗与动臂的夹角μ最小，若取此位置为运料位置，那么就会使铲斗在运料时既紧靠动臂，避免摆动，又不会由于μ变小引起机构干涉，这是最佳状况。但优化过程中发现，如果严格按上述要求选择设计方案，将可能引起机构在其它方面性能变差，如机构传力比、平移性、卸载时间、转斗缸的稳定性等。为了使优化结果具有良好的综合性能，放宽这一约束，允许μ在运料位置略大于收斗位置，优化时记录地面、运料两位置铲斗相对于动臂的夹角μ，两者之差即为运料位置铲斗摆动角度δ，δ必须满足要求。
（5）机构传动性约束 地面位置最大收斗时，铲斗、拉杆的夹角φ≤170°；高位卸载时，铲斗、拉杆的夹角φ≥9.5°，摇臂、拉杆夹角ψ≤170°。
（6）转斗缸最大安装距约束。
（7）避免构件干涉的约束 不允许产生摇臂下端与前桥的干涉。
２ 速度特性校核
对于装载机工作装置不仅要求其满足前述构件位置方面的性能约束，同时其速度特性也应满足一定的要求。鉴于速度特性的计算量较大，所以只对在前述优化模型基础上所得到的优化方案进行速度特性校核。
根据分析可知，反转六连杆机构由液动连杆机构和四连杆机构组合而成。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。
２．１ 收斗速度特性
一般来说，收斗速度特性均是递增的，特别是接近收斗结束时，递增更加明显，铲斗转速较高，将导致收斗结束时产生剧烈冲击。为避免构件由于冲击而损坏，要求铲斗转速在接近收斗结束时逐渐减缓，从而达到保护构件的目的。
２．２ 卸载速度特性
对于卸载特性，即使同一类型的组合机构，其速度特性也会由于铰点位置的不同存在变化。有的机构在整个卸载过程中，铲斗转速持续递增，从而造成物料对承载卡车的剧烈冲击，同时，由于转速高，铲斗限位块的碰撞剧烈，也会导致构件的损坏；有的机构其转速的变化呈弧状，即前期递增，在接近结束时，转速快速递减，这样的速度特性能避免前述的不利现象，卸载的速度性能有所改善，但是也可能由于后期转速递减过多，卸载结束时限位块的碰撞太弱，引起部分物料粘积铲斗，所以要求机构既具有弧状的卸载特性，同时又能产生一定的碰撞，从而减少物料的粘积。
3 计算工具
鉴于Excel软件具有强大的函数功能、模拟运算功能、规划求解、图表功能，而且目前得到普遍使用，所以选其为计算工具。
将建立
