工程机械设计总体设计

一、总体设计的主要内容按照“从个别到一般”的思维方法，归纳出总体设计的一般性内容：根据任务书的要求，确定机器的型式和总成的结构形式；初步确定决定性基本参数：生产率、机器使用重量、发动机功率、最大牵引力、最大最小速度、档位数、轮距轴距、外形尺寸、工作装置的特征尺寸等。总体布置、重心位置；一、总体设计的主要内容作业阻力计算；受力分析，确定各部件的设计载荷；整机稳定性计算；生产率及其他技术经济指标的计算；换装工作装置的初步设计；绘制整机草图。二、四种传动方式的特点机械传动式：传动可靠，传动效率高，结构简单，但牵引性能较差；液力机械传动式：随作业阻力变化自动调整牵引力和速度，改善了发动机的工况，防止过载；全液压传动式：采用发动机驱动随机的油泵站，再由液压马达驱动行走机构。取消了主离合器、变速箱、后桥等传动部件，使工作装置的操纵和整机驱动方式统一，可减轻机器重量、结构紧凑、总体布置简便，原地转向性能好，牵引力和速度无级调整。电传动式：发动机发电，电动机驱动行走机构和工作装置。可实现无级调速，对阻力有良好的适应性。三、发动机选型要根据我国的发动机系列选用。安装功率应略大于计算功率。发动机的额定转速应在1500～2500r/min内选取，以1800～2000r/min为宜，最低转速以500r/min为宜。发动机的结构紧凑、坚固、耐震、操纵方便，具有一定的可靠性与耐久性，大修期应达到3000h以上。发动机对环境温度的变化具有良好的适应能力，－30～＋40℃。高效大容量的空气滤清器、燃油滤清器和机油滤清器。三、发动机选型润滑系统能保证机器在30～35度的纵向坡和15度的横向坡地上正常工作。发动机应能和离合器、液力耦合器或液力变矩器配合工作。高原作业优先选用增压发动机。噪音控制，要有隔音、吸音措施，机旁噪声小于80dB。排气要求：废气净化。四、总体结构设计主要任务：根据技术任务书的规定和综合分析调查所得的资料，选择机械型式以及主要部件的结构型式，进行整机合理布局，使之组成性能协调的整机。确定工作机构的形式、驱动方式与布置；（工作机构的布置随机器类型和作业要求而定，如推土机、装载机、线路捣固机）发动机的布置（综合考虑其对传动系布置、机械重心位置、附着重量、机械整体稳定性的影响，并远离驾驶室）传动装置及其布置布置原则：在满足作业要求的前提下，尽可能缩短传动路线，减少传动部件，尽可能选用传动效率高的传动零部件合理分配传动比；此外还需考虑操纵容易，维护方便，制造工艺性好，成本以及工作可靠性等因素。四、总体结构设计行走装置行走装置的型式应根据施工作业要求、施工条件、运行速度、比压力以及轴负荷等因素来选择；驱动轴的数量应根据附着牵引力的需要选用单轴、双轴或多轴驱动。轮式工程机械多采用全轮驱动。驾驶室与操纵系统开阔的视野，减少操作盲区，尽可能靠近工作装置，提高作业准确程度；操纵机构采用尽量少的、甚至单一的操纵杆件来控制各部分机构的工作。工作装置的换装设计设计工作装置的标准接口，实现一机多用，充分利用基础车。五、工程机械的稳定性计算工程机械的稳定性是指机器行驶或工作时不发生滑移和顷翻而保持正常运行与工作的性能。行走装置的型式是决定性影响因素；不同的型式在计算时所选取的计算情况、静载情况和稳定性评价方法均有所不同。1.静稳定性分析：稳定载荷（静力载荷）2.动稳定性分析：稳定载荷＋动载荷（惯性力）重型运输机械的稳定性计算方法：稳定系数法、稳定度法。轮式工程机械的稳定性计算（一）稳定性计算工况（二）确定重心位置（三）纵向稳定性计算（四）横向稳定性计算（五）转向稳定性计算（一）稳定性计算工况

四种容易发生顷翻的作业情况：（二）重心位置的确定实验法测定重心位置（二）重心位置的确定合成重心位置的确定（三）纵向稳定性计算纵向倾翻的条件：轮式机器沿水平路面或坡道运行，因其所受载荷的合力作用线超出了前轮或后轮接地连线。评价指标：稳定度，i。（三）纵向稳定性计算稳定度临界失稳角临界倾翻状态（三）纵向稳定性计算水平地面上，制动引起的水平惯性力也可导致纵向失稳。水平惯力的影响（三）纵向稳定性计算地形的影响水平线稳定度（三）纵向稳定性计算轮胎变形的影响N=0N=Gδ2δ1稳定度（三）纵向稳定性计算轮胎变形量δ与轮胎负荷和轮胎刚度有关：（四）横向稳定性计算后桥中心铰（四）横向稳定性计算铰接式车架结构，决定了横向稳定性存在两个支承面。（四）横向稳定性计算1.一级稳定性以ED为横向倾翻轴的稳定度为：考虑轮胎变形的影响时：左前轮承受前桥全负荷时的变形量（四）横向稳定性计算2.二级稳定性当机器重心垂线超出支承三角形ED边时，发生绕ED轴的翻转。后桥与车架之间的摆角达到挡块限定位置时，机器的稳定性转变为以四轮接地点连线组成的矩形（EFIK）为支承面的稳定性问题。达到二级稳定性极限时，着地侧轮胎变形过大，将加剧倾翻。因此在使用中不应失去一级稳定性。（四）横向稳定性计算2.二级稳定性令：剩余稳定度为：二级稳定度为：左前轮承受前桥全负荷时的变形量后轮负荷增加一倍时的变形量（五）转向稳定性计算轮式机械在转向时，由于离心力的作用，会产生横向倾覆力矩，使机器绕一侧轮胎连线倾翻。此时的行驶速度称为极限速度。转向稳定条件为：（五）转向稳定性计算1.由稳定条件求解极限速度：思考：为何赛车的设计重心斗非常低？（五）转向稳定性计算2.临界转弯半径：行驶速度一定时，转弯半径越小，离心力越大。临界转弯半径是指在最大横向倾覆力矩时的转弯半径。a值受机器负荷的影响：空载时重心偏后，a最大，临界转弯半径最大。满载时，a减小，临界转弯半径减小，转向稳定性提高。（五）转向稳定性计算3.侧滑极限速度：在某一速度下，离心力的数值超过机器与地面之间的附着力时，将发生整车或单桥滑移。此时的速度称为侧滑极限速度。六、技术及经济指标生产率是最重要的经济指标。是指在一定的时间和一定的条件下，机器能够完成的工程数量。（一）理论生产率1.连续作业的机器：2.循环作业的机器斗轮式挖掘机，掘进机等，前进速度为m/min；装载机，单斗挖掘机松散系数，一般取1.08～1.32，岩石冻土取1.5～2.5六、技术及经济指标（二）运用生产率每台机器每班的生产率。机器本身的性能，驾驶员的熟练程度，施工组织的严密性以及场地条件等外部因素。时间利用系数，一般取0.85辅助时间系数，如保养、加