工程機(jī)械設(shè)計(jì)

1、Institute Of Mechanical Science and Engineering JILIN UNIVERSITY機(jī)械科學(xué)與工程學(xué)院機(jī)械科學(xué)與工程學(xué)院工程機(jī)械設(shè)計(jì) 吉林大學(xué)機(jī)械科學(xué)與工程學(xué)院吉林大學(xué)機(jī)械科學(xué)與工程學(xué)院秦四成秦四成Institute Of Mechanical Science and Engineering JILIN UNIVERSITY機(jī)械科學(xué)與工程學(xué)院機(jī)械科學(xué)與工程學(xué)院主要內(nèi)容主要內(nèi)容系統(tǒng)講述工程機(jī)械設(shè)計(jì)中的基本概念和基本方法，內(nèi)容包括：工程機(jī)械總體設(shè)計(jì)、工程機(jī)械發(fā)動(dòng)機(jī)的選擇、工程機(jī)械行駛理論、工程機(jī)械牽引性能、工程機(jī)械傳動(dòng)系設(shè)計(jì)、工程機(jī)械制動(dòng)系設(shè)計(jì)、工程機(jī)械

2、轉(zhuǎn)向系設(shè)計(jì)、工作裝置設(shè)計(jì)、工程機(jī)械人-機(jī)-環(huán)境系統(tǒng)設(shè)計(jì)、工程機(jī)械造型設(shè)計(jì)，對(duì)現(xiàn)代設(shè)計(jì)理論和方法在工程機(jī)械設(shè)計(jì)中的具體應(yīng)用作了介紹，使大家能對(duì)工程機(jī)械整機(jī)設(shè)計(jì)有系統(tǒng)的了解。Institute Of Mechanical Science and Engineering JILIN UNIVERSITY機(jī)械科學(xué)與工程學(xué)院機(jī)械科學(xué)與工程學(xué)院第一章第一章 工程機(jī)械總體設(shè)計(jì)工程機(jī)械總體設(shè)計(jì) 11 工程機(jī)械的使用性能 工程機(jī)械使用性能的好壞，是檢驗(yàn)工程機(jī)械設(shè)計(jì)是否正確的唯一標(biāo)準(zhǔn)，對(duì)工程機(jī)械來講，其整機(jī)使用性能主要包括：牽引性能、動(dòng)力性能、機(jī)動(dòng)性能、經(jīng)濟(jì)性能、作業(yè)安全性能、操縱舒適性能。 Institute

3、Of Mechanical Science and Engineering JILIN UNIVERSITY機(jī)械科學(xué)與工程學(xué)院機(jī)械科學(xué)與工程學(xué)院1.1.1 牽引性能 工程機(jī)械的牽引性，是反映在各檔作業(yè)速度下牽引力隨速度的變化而變化的情況以及能夠發(fā)出最大牽引力的性能。牽引性能直接影響著工程機(jī)械的作業(yè)能力與作業(yè)效率。牽引性能的好壞，是用牽引功率和牽引效率來評(píng)價(jià)的，它表明了工程機(jī)械工作時(shí)發(fā)動(dòng)機(jī)功率利用的有效程度，是一個(gè)重要的使用性能指標(biāo)。Institute Of Mechanical Science and Engineering JILIN UNIVERSITY機(jī)械科學(xué)與工程學(xué)院機(jī)械科學(xué)與工程學(xué)院

4、1.1.2 動(dòng)力性能 動(dòng)力性能是反映工程機(jī)械以不同檔位行駛時(shí)，所具有的加速性能及所能達(dá)到的最大行駛速度和爬坡能力。動(dòng)力性能的指標(biāo)用動(dòng)力因數(shù)來評(píng)價(jià)。動(dòng)力性能直接影響著工程機(jī)械的生產(chǎn)效率。Institute Of Mechanical Science and Engineering JILIN UNIVERSITY機(jī)械科學(xué)與工程學(xué)院機(jī)械科學(xué)與工程學(xué)院1.1.3 機(jī)動(dòng)性能 機(jī)動(dòng)性能是反映工程機(jī)械的直線行駛的穩(wěn)定性和狹窄場(chǎng)地轉(zhuǎn)向和通過的能力。機(jī)動(dòng)性能與操縱性能有很大的關(guān)系，操縱性能常以工程機(jī)械通過性的幾何參數(shù)表示，包括：最小離地間隙，縱向通過角，接近角，離去角，最小轉(zhuǎn)彎半徑等。機(jī)動(dòng)性能影響工程機(jī)械的適

5、用程度。 Institute Of Mechanical Science and Engineering JILIN UNIVERSITY機(jī)械科學(xué)與工程學(xué)院機(jī)械科學(xué)與工程學(xué)院1.1.4 經(jīng)濟(jì)性能 經(jīng)濟(jì)性能是指在保證工程機(jī)械牽引性能及動(dòng)力性能的條件下，以盡量少的燃油消耗量達(dá)到經(jīng)濟(jì)作業(yè)、行駛的能力。經(jīng)濟(jì)性能好，可以降低工程機(jī)械的使用費(fèi)用，經(jīng)濟(jì)性能通常用兩個(gè)指標(biāo)來評(píng)價(jià)。Institute Of Mechanical Science and Engineering JILIN UNIVERSITY機(jī)械科學(xué)與工程學(xué)院機(jī)械科學(xué)與工程學(xué)院1.1.5 作業(yè)安全性能 工程機(jī)械作業(yè)安全性能包含兩個(gè)方面：工程機(jī)械穩(wěn)

6、定性能、工程機(jī)械制動(dòng)性能。 1）穩(wěn)定性能：穩(wěn)定性能是表明工程機(jī)械作業(yè)或在坡道上行駛時(shí)抵抗縱向和橫向傾翻和滑移的性能。工程機(jī)械的穩(wěn)定性能用穩(wěn)定度來評(píng)價(jià)。 2）制動(dòng)性能：制動(dòng)性能反映工程機(jī)械在各種行駛速度下停車的能力。主要以在指定行駛速度下的制動(dòng)距離來評(píng)價(jià)。 Institute Of Mechanical Science and Engineering JILIN UNIVERSITY機(jī)械科學(xué)與工程學(xué)院機(jī)械科學(xué)與工程學(xué)院1.1.6 操縱舒適性 對(duì)工程機(jī)械操作者來講，改善操縱性、增加舒適性、減輕勞動(dòng)強(qiáng)度，是工程機(jī)械發(fā)展的重要方面，是提高工程機(jī)械生產(chǎn)效率的有效措施，駕駛室的隔振、降噪，宜人化環(huán)境是工程

7、機(jī)械現(xiàn)代設(shè)計(jì)的主要內(nèi)容。 Institute Of Mechanical Science and Engineering JILIN UNIVERSITY機(jī)械科學(xué)與工程學(xué)院機(jī)械科學(xué)與工程學(xué)院12 工程機(jī)械設(shè)計(jì)過程工程機(jī)械設(shè)計(jì)過程 工程機(jī)械設(shè)計(jì)尤其是新型工程機(jī)械設(shè)計(jì)，是根據(jù)社會(huì)對(duì)該型工程機(jī)械的使用要求而提出的整機(jī)參數(shù)與性能指標(biāo)進(jìn)行設(shè)計(jì)的，即從整機(jī)的總體設(shè)計(jì)開始，然后通過總體設(shè)計(jì)的分析與計(jì)算，將整機(jī)參數(shù)和性能指標(biāo)分解為有關(guān)總成的參數(shù)和功能后，再進(jìn)行總成和部件設(shè)計(jì)，進(jìn)而進(jìn)行零件甚至某一更細(xì)微的局部設(shè)計(jì)與研究。 Institute Of Mechanical Science and Engineeri

8、ng JILIN UNIVERSITY機(jī)械科學(xué)與工程學(xué)院機(jī)械科學(xué)與工程學(xué)院1.2.1 工程機(jī)械設(shè)計(jì)工作的通用方針 1工程機(jī)械設(shè)計(jì)應(yīng)根據(jù)市場(chǎng)需求、產(chǎn)品的技術(shù)發(fā)展趨勢(shì)和企業(yè)的產(chǎn)品發(fā)展規(guī)劃進(jìn)行。 2工程機(jī)械選型應(yīng)在對(duì)同類型產(chǎn)品進(jìn)行深入的市場(chǎng)調(diào)查、使用調(diào)查、生產(chǎn)工藝調(diào)查、樣車結(jié)構(gòu)分析與性能分析及全面的技術(shù)、經(jīng)濟(jì)分析的基礎(chǔ)上進(jìn)行。新型工程機(jī)械應(yīng)是技術(shù)先進(jìn)、實(shí)用、經(jīng)濟(jì)、美觀、暢銷的產(chǎn)品。 Institute Of Mechanical Science and Engineering JILIN UNIVERSITY機(jī)械科學(xué)與工程學(xué)院機(jī)械科學(xué)與工程學(xué)院 3應(yīng)從已有的基礎(chǔ)出發(fā)，對(duì)原有工程機(jī)械樣機(jī)參數(shù)進(jìn)行分析比

9、較，繼承優(yōu)點(diǎn)，消除缺陷，采用已有且成熟可靠的先進(jìn)技術(shù)與結(jié)構(gòu)，開發(fā)新型工程機(jī)械，以使新型工程機(jī)械的設(shè)計(jì)腳踏實(shí)地，少走彎路。 4應(yīng)從解決設(shè)計(jì)中的主要矛盾或關(guān)鍵問題入手，依次解決設(shè)計(jì)方案中的其他問題和要求。通常方案要多次修改才能基本滿足各項(xiàng)要求。 Institute Of Mechanical Science and Engineering JILIN UNIVERSITY機(jī)械科學(xué)與工程學(xué)院機(jī)械科學(xué)與工程學(xué)院 5設(shè)計(jì)應(yīng)遵守有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)、規(guī)范、法規(guī)、法律，不得侵犯他人專利和知識(shí)產(chǎn)權(quán)。 6力求零件標(biāo)準(zhǔn)化、部件通用化、產(chǎn)品系列化，實(shí)現(xiàn)模塊化設(shè)計(jì)。 7設(shè)計(jì)要從嚴(yán)要求。為防止發(fā)生嚴(yán)重的錯(cuò)誤，每步都應(yīng)進(jìn)行檢查，每階

10、段應(yīng)作可行的實(shí)踐考驗(yàn)，高質(zhì)量地完成設(shè)計(jì)任務(wù)。Institute Of Mechanical Science and Engineering JILIN UNIVERSITY機(jī)械科學(xué)與工程學(xué)院機(jī)械科學(xué)與工程學(xué)院1.2.2 工程機(jī)械設(shè)計(jì)特點(diǎn) 1滿足零件標(biāo)準(zhǔn)化、部件通用化、產(chǎn)品系列化的要求，由于工程機(jī)械大多屬于多品種、小批量生產(chǎn)，設(shè)計(jì)中實(shí)行零件標(biāo)準(zhǔn)化、部件通用化和產(chǎn)品系列化，可簡(jiǎn)化生產(chǎn)，提高工效，保證產(chǎn)品質(zhì)量，降低生產(chǎn)成本，減少配件品種，方便維修。 Institute Of Mechanical Science and Engineering JILIN UNIVERSITY機(jī)械科學(xué)與工程學(xué)院機(jī)械科

11、學(xué)與工程學(xué)院 2考慮使用條件的復(fù)雜多變 為了使所設(shè)計(jì)的工程機(jī)械產(chǎn)品在廣闊市場(chǎng)上具有競(jìng)爭(zhēng)力，設(shè)計(jì)中就要充分考慮提高其對(duì)復(fù)雜多變的使用條件的適應(yīng)性。 特別應(yīng)注意熱帶、寒帶等不同的氣候條件和高原、山區(qū)、丘陵、沼澤、沿海等不同的地理?xiàng)l件，以及燃料供應(yīng)、維修能力等不同的使用條件對(duì)工程機(jī)械結(jié)構(gòu)、性能、材料、附件等特殊要求。 Institute Of Mechanical Science and Engineering JILIN UNIVERSITY機(jī)械科學(xué)與工程學(xué)院機(jī)械科學(xué)與工程學(xué)院 3重視使用中的高效、安全、可靠、經(jīng)濟(jì)與環(huán)保。 4工程機(jī)械外形設(shè)計(jì)既重視工程要求也要注重外觀造型 。 5工程機(jī)械設(shè)計(jì)是考慮

12、人機(jī)工程、制造工程、運(yùn)營(yíng)工程、管理工程的系統(tǒng)工程 。 Institute Of Mechanical Science and Engineering JILIN UNIVERSITY機(jī)械科學(xué)與工程學(xué)院機(jī)械科學(xué)與工程學(xué)院現(xiàn)代工程機(jī)械設(shè)計(jì)已不再是單一現(xiàn)代工程機(jī)械設(shè)計(jì)已不再是單一的機(jī)械設(shè)計(jì)，而是綜合運(yùn)用多方的機(jī)械設(shè)計(jì)，而是綜合運(yùn)用多方面的基礎(chǔ)理論、技術(shù)基礎(chǔ)理論、面的基礎(chǔ)理論、技術(shù)基礎(chǔ)理論、專業(yè)知識(shí)和許多當(dāng)代技術(shù)成就而專業(yè)知識(shí)和許多當(dāng)代技術(shù)成就而進(jìn)行的多種交叉學(xué)科的現(xiàn)代化設(shè)進(jìn)行的多種交叉學(xué)科的現(xiàn)代化設(shè)計(jì)。計(jì)。 Institute Of Mechanical Science and Engineerin

13、g JILIN UNIVERSITY機(jī)械科學(xué)與工程學(xué)院機(jī)械科學(xué)與工程學(xué)院1.2.3 工程機(jī)械設(shè)計(jì)過程 1調(diào)查研究與初始決策。其任務(wù)是選定設(shè)計(jì)目標(biāo)，并制定產(chǎn)品設(shè)計(jì)工作方針及設(shè)計(jì)原則。調(diào)查研究的內(nèi)容應(yīng)包括：老產(chǎn)品在服役中的表現(xiàn)及用戶意見；當(dāng)前本行業(yè)與相關(guān)行業(yè)的技術(shù)發(fā)展，特別是競(jìng)爭(zhēng)對(duì)手的新產(chǎn)品與新技術(shù)；材料、零部件、設(shè)備和工具等行業(yè)可能提供的條件；用集團(tuán)內(nèi)外同類型機(jī)械的資料，做出其主要參數(shù)及各總成型式的統(tǒng)計(jì)表進(jìn)行分析比較。本企業(yè)在科研、開發(fā)及生產(chǎn)方面所取得的新成果等等，它們對(duì)新產(chǎn)品設(shè)計(jì)是很有價(jià)值的。 Institute Of Mechanical Science and Engineering JI

14、LIN UNIVERSITY機(jī)械科學(xué)與工程學(xué)院機(jī)械科學(xué)與工程學(xué)院 2總體方案設(shè)計(jì)：其任務(wù)是根據(jù)有關(guān)決策所選定的目標(biāo)及對(duì)開發(fā)目標(biāo)制定的工作方針、設(shè)計(jì)原則等主導(dǎo)思想提出整機(jī)設(shè)想，繪制不同的總體方案圖供選擇。在總體方案圖上進(jìn)行初步布置和分析，對(duì)主要總成只畫出大輪廓而突出各方案間的主要差別，使方案對(duì)比簡(jiǎn)明清晰。經(jīng)過方案論證選出其中最佳者。 Institute Of Mechanical Science and Engineering JILIN UNIVERSITY機(jī)械科學(xué)與工程學(xué)院機(jī)械科學(xué)與工程學(xué)院 3繪制總布置草圖，確定整機(jī)主要尺寸、質(zhì)量參數(shù)與性能指標(biāo)以及各總成的基本型式。在總布置草圖上要準(zhǔn)確地畫

15、出各總成及部件的外形和尺寸并進(jìn)行仔細(xì)的布置；對(duì)作業(yè)范圍軸荷分配和質(zhì)心高度作計(jì)算與調(diào)整，以便準(zhǔn)確地確定工程機(jī)械的軸距、輪距、總長(zhǎng)、總寬、總高、離地間隙等，并使之符合有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)和法規(guī)；進(jìn)行性能計(jì)算及參數(shù)匹配，完善工程機(jī)械的整機(jī)外觀造型。 Institute Of Mechanical Science and Engineering JILIN UNIVERSITY機(jī)械科學(xué)與工程學(xué)院機(jī)械科學(xué)與工程學(xué)院 4 編寫設(shè)計(jì)任務(wù)書：作為對(duì)以后的設(shè)計(jì)、試驗(yàn)及工藝準(zhǔn)備的指導(dǎo)和依據(jù)。其內(nèi)容常包括：任務(wù)來源、設(shè)計(jì)原則和設(shè)計(jì)依據(jù)；產(chǎn)品的用途及使用條件；布置型式及主要技術(shù)指標(biāo)和參數(shù)，包括空車及滿載下的整機(jī)尺寸、軸荷及性能參

16、數(shù)，有關(guān)的可靠性指標(biāo)及環(huán)保指標(biāo)等；各總成及部件的結(jié)構(gòu)型式和特性參數(shù)；標(biāo)準(zhǔn)化、通用化、系列化水平及變型方案；所采用的新技術(shù)、新結(jié)構(gòu)、新裝備、新材料和新工藝；維修、保養(yǎng)及其方便性的要求；生產(chǎn)規(guī)劃、設(shè)備條件及預(yù)期制造成本和技術(shù)經(jīng)濟(jì)預(yù)測(cè)等。有時(shí)也加進(jìn)與國(guó)內(nèi)外同類型工程機(jī)械技術(shù)性能的分析和對(duì)比等。有的還附有總布置方案草圖及外形方案圖。 Institute Of Mechanical Science and Engineering JILIN UNIVERSITY機(jī)械科學(xué)與工程學(xué)院機(jī)械科學(xué)與工程學(xué)院 5工程機(jī)械的總布置設(shè)計(jì)：其主要任務(wù)是根據(jù)工程機(jī)械的總體布置及整車性能提出對(duì)各總成及部件的布置要求和特性參數(shù)

17、等設(shè)計(jì)要求；協(xié)調(diào)整機(jī)與總成間、相關(guān)總成間、總成與有關(guān)部件間的布置關(guān)系和參數(shù)匹配關(guān)系。Institute Of Mechanical Science and Engineering JILIN UNIVERSITY機(jī)械科學(xué)與工程學(xué)院機(jī)械科學(xué)與工程學(xué)院 （1）繪制工程機(jī)械總布置圖 。 （2）根據(jù)總布置設(shè)計(jì)確定的整機(jī)參數(shù)和性能指標(biāo)提出對(duì)各總成和部件的設(shè)計(jì)要求 。 （3）繪制工程機(jī)械轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)、擺動(dòng)橋等有關(guān)部分的運(yùn)動(dòng)圖；用于校核布置空間以避免發(fā)生運(yùn)動(dòng)干涉。 （4）確定有關(guān)總成和部件支承的型式、結(jié)構(gòu)參數(shù)與特性等，特別是對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)動(dòng)力總成前后支承、駕駛室支承和排氣管支承的位置和剛度要精心選擇。 Institu

18、te Of Mechanical Science and Engineering JILIN UNIVERSITY機(jī)械科學(xué)與工程學(xué)院機(jī)械科學(xué)與工程學(xué)院 （5）確定各總成的質(zhì)心位置，核算工程機(jī)械空載和滿載時(shí)的軸荷分配及整機(jī)質(zhì)心高度。 （6）工程機(jī)械各總成、部件及零件的選型與設(shè)計(jì)：其任務(wù)除了要保證總成和整機(jī)的性能指標(biāo)外，還要考慮零部件本身的強(qiáng)度、壽命與可靠性等問題。 （7）設(shè)計(jì)圖紙的工藝審查及必要的修改。 Institute Of Mechanical Science and Engineering JILIN UNIVERSITY機(jī)械科學(xué)與工程學(xué)院機(jī)械科學(xué)與工程學(xué)院 （8）繪制總裝配圖：其目的是

19、進(jìn)行圖面裝配校核，仔細(xì)檢查相連接總成及部件的連接關(guān)系、連接部分的尺寸與配合以及拆裝的方便性；核算與標(biāo)注整機(jī)和有關(guān)總成與部件的安裝尺寸鏈，為總裝作技術(shù)準(zhǔn)備和提供依據(jù)。 （9）試制、試驗(yàn)、修改與定型 。Institute Of Mechanical Science and Engineering JILIN UNIVERSITY機(jī)械科學(xué)與工程學(xué)院機(jī)械科學(xué)與工程學(xué)院13 工程機(jī)械總布置工程機(jī)械總布置 1搜集和繪制有關(guān)總成、部件的外形圖。 2基準(zhǔn)線的選擇及其畫法： 前輪中心線 整機(jī)中心線 地面線 前輪鉛垂線 Institute Of Mechanical Science and Engineering

20、 JILIN UNIVERSITY機(jī)械科學(xué)與工程學(xué)院機(jī)械科學(xué)與工程學(xué)院 3軸距的選擇 4輪距的選擇 5工作裝置主參數(shù)的確定 6發(fā)動(dòng)機(jī)和傳動(dòng)系的布置 7駕駛室的布置 駕駛室在工程機(jī)械整機(jī)上的方位 駕駛室的內(nèi)部布置 Institute Of Mechanical Science and Engineering JILIN UNIVERSITY機(jī)械科學(xué)與工程學(xué)院機(jī)械科學(xué)與工程學(xué)院 8質(zhì)量計(jì)算 9運(yùn)動(dòng)校核 （1）工作裝置的機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)關(guān)系 （2）鉸接式轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)的偏轉(zhuǎn)校核 （3）擺動(dòng)車橋的擺動(dòng)軌跡校核 （4）可翻轉(zhuǎn)的駕駛室翻轉(zhuǎn)時(shí)連接駕駛室和車架之間的桿件和軟管的運(yùn)動(dòng)軌跡 （5）駕駛區(qū)各種操縱機(jī)械的運(yùn)動(dòng)軌跡

21、Institute Of Mechanical Science and Engineering JILIN UNIVERSITY機(jī)械科學(xué)與工程學(xué)院機(jī)械科學(xué)與工程學(xué)院14 工程機(jī)械工程機(jī)械CAD技術(shù)簡(jiǎn)介技術(shù)簡(jiǎn)介 電子計(jì)算機(jī)的發(fā)展和在工程設(shè)計(jì)中的廣泛應(yīng)用，使工程機(jī)械設(shè)計(jì)技術(shù)飛躍發(fā)展，設(shè)計(jì)過程完全改觀。 Institute Of Mechanical Science and Engineering JILIN UNIVERSITY機(jī)械科學(xué)與工程學(xué)院機(jī)械科學(xué)與工程學(xué)院第二章第二章 工程機(jī)械發(fā)動(dòng)機(jī)的選擇工程機(jī)械發(fā)動(dòng)機(jī)的選擇 發(fā)動(dòng)機(jī)是工程機(jī)械的動(dòng)力源，是工程機(jī)械的關(guān)鍵總成，發(fā)動(dòng)機(jī)的基本性能在很大程度上決定

22、了工程機(jī)械的基本性能，尤其是對(duì)工程機(jī)械的動(dòng)力性、燃料經(jīng)濟(jì)性，使用的可靠性和耐久性，維修的方便性以及制造成本與市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力等都有直接的影響。因此在工程機(jī)械的總體設(shè)計(jì)時(shí)，發(fā)動(dòng)機(jī)的選型是一項(xiàng)關(guān)鍵的決策。 Institute Of Mechanical Science and Engineering JILIN UNIVERSITY機(jī)械科學(xué)與工程學(xué)院機(jī)械科學(xué)與工程學(xué)院21 發(fā)動(dòng)機(jī)的基本性能發(fā)動(dòng)機(jī)的基本性能 2.1.1動(dòng)力性動(dòng)力性 動(dòng)力性是工程機(jī)械用發(fā)動(dòng)機(jī)的主要性能指標(biāo)之一，評(píng)定動(dòng)力性的指標(biāo)主要是額定功率和最大轉(zhuǎn)矩。 在柴油機(jī)上廣泛采用增壓和中冷技術(shù)，提高了發(fā)動(dòng)機(jī)的充氣量，其動(dòng)力性得到了較大幅度的提高。

23、Institute Of Mechanical Science and Engineering JILIN UNIVERSITY機(jī)械科學(xué)與工程學(xué)院機(jī)械科學(xué)與工程學(xué)院 2.1.2 經(jīng)濟(jì)性經(jīng)濟(jì)性 衡量發(fā)動(dòng)機(jī)經(jīng)濟(jì)性的重要指標(biāo)是有效熱效率和比油耗。 有效熱效率是內(nèi)燃機(jī)實(shí)際循環(huán)有效功與得到此有效功所消耗的燃料熱量之值。在額定工況下，汽油機(jī)的為0.200.30，柴油機(jī)為0.300.45。 油耗由發(fā)動(dòng)機(jī)臺(tái)架試驗(yàn)測(cè)得 。 影響工程機(jī)械使用油耗的設(shè)計(jì)因素有整機(jī)質(zhì)量、滾動(dòng)阻力、傳動(dòng)系的效率與匹配、發(fā)動(dòng)機(jī)的燃料經(jīng)濟(jì)性等。 Institute Of Mechanical Science and Engineering

24、 JILIN UNIVERSITY機(jī)械科學(xué)與工程學(xué)院機(jī)械科學(xué)與工程學(xué)院 2.1.3振動(dòng)與噪聲振動(dòng)與噪聲 發(fā)動(dòng)機(jī)作為工程機(jī)械整機(jī)的振動(dòng)與噪聲源，對(duì)工程機(jī)械行駛噪聲和振動(dòng)影響很大。 發(fā)動(dòng)機(jī)的噪聲主要由燃燒噪聲、氣體動(dòng)力噪聲和機(jī)械噪聲三部分組成。 國(guó)內(nèi)外都對(duì)工程機(jī)械作業(yè)、行駛噪聲和發(fā)動(dòng)機(jī)噪聲用法規(guī)加以限制，我國(guó)對(duì)工程機(jī)械噪聲控制工作比較落后，特別是控制工程機(jī)械駕駛室內(nèi)噪聲以提高操作者的操縱、乘坐舒適性，仍是一項(xiàng)重要任務(wù)。 Institute Of Mechanical Science and Engineering JILIN UNIVERSITY機(jī)械科學(xué)與工程學(xué)院機(jī)械科學(xué)與工程學(xué)院 2.1.4 可

25、靠性與耐久性可靠性與耐久性 發(fā)動(dòng)機(jī)的可靠性與耐久性直接關(guān)系到使用維修費(fèi)用，是用戶最關(guān)心的性能之一。在某種程度上，用戶對(duì)可靠性的要求高于對(duì)其他性能的要求。 評(píng)價(jià)可靠性的方法很多，一般用調(diào)查統(tǒng)計(jì)和抽樣考核等方法。例如用調(diào)查百車故障數(shù)、統(tǒng)計(jì)平均首次故障里程（時(shí)間）及平均故障間隔里程（時(shí)間）等來評(píng)價(jià)。 耐久性通常用大修壽命或首次大修里程來評(píng)價(jià)。 Institute Of Mechanical Science and Engineering JILIN UNIVERSITY機(jī)械科學(xué)與工程學(xué)院機(jī)械科學(xué)與工程學(xué)院 2.1.5 排氣凈化 發(fā)動(dòng)機(jī)排放的污染物主要有：一氧化碳（CO）、碳?xì)浠衔铮℉C）、氮氧化物

26、（NOX）、微粒物（PM）和硫化物等，它們由發(fā)動(dòng)機(jī)的排氣管、曲軸箱和燃油系排出，分別稱為排氣排放物、曲軸箱排放物和燃油蒸發(fā)排放物。 HOX和HC在陽(yáng)光下經(jīng)光化學(xué)反應(yīng)可形成臭氧而危害人體并損壞森林生態(tài)系統(tǒng)。二氧化碳（CO2）是發(fā)動(dòng)機(jī)燃料燃燒后的主要生成物，它本身雖無毒，但造成溫室效應(yīng)。 Institute Of Mechanical Science and Engineering JILIN UNIVERSITY機(jī)械科學(xué)與工程學(xué)院機(jī)械科學(xué)與工程學(xué)院 2.1.6 起動(dòng)性能起動(dòng)性能 指發(fā)動(dòng)機(jī)從冷車狀態(tài)到穩(wěn)定運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)所需的時(shí)間。 柴油機(jī)常用的冷起動(dòng)裝置有進(jìn)氣預(yù)熱器，注起動(dòng)液裝置、直接安裝在缸內(nèi)的電熱塞

27、、冷起動(dòng)供油提前裝置、機(jī)油及冷卻水預(yù)熱裝置等。 Institute Of Mechanical Science and Engineering JILIN UNIVERSITY機(jī)械科學(xué)與工程學(xué)院機(jī)械科學(xué)與工程學(xué)院22 工程機(jī)械發(fā)動(dòng)機(jī)的選型 2.2.1 發(fā)動(dòng)機(jī)基本型式的選擇發(fā)動(dòng)機(jī)基本型式的選擇 在工程機(jī)械發(fā)動(dòng)機(jī)基本型式選擇中首先應(yīng)確定的是采用汽油機(jī)還是柴油機(jī)，其次是氣缸的排列型式和柴油機(jī)的冷卻方式。Institute Of Mechanical Science and Engineering JILIN UNIVERSITY機(jī)械科學(xué)與工程學(xué)院機(jī)械科學(xué)與工程學(xué)院 1工程機(jī)械選用柴油機(jī) 工程機(jī)械最常

28、用的動(dòng)力裝置是柴油機(jī)，與汽油機(jī)相比，柴油機(jī)具有如下優(yōu)點(diǎn)： （1）柴油機(jī)熱效率高、油耗低、燃料經(jīng)濟(jì)性好。柴油機(jī)價(jià)格便宜，成本較低。 （2）柴油機(jī)工作可靠，耐久性好，無需點(diǎn)火系統(tǒng)，故障少，使用壽命長(zhǎng)。 （3）可采用較高的增壓度和較大的缸徑來提高柴油機(jī)功率。 （4）排氣污染較低。 （5）防火安全性好。Institute Of Mechanical Science and Engineering JILIN UNIVERSITY機(jī)械科學(xué)與工程學(xué)院機(jī)械科學(xué)與工程學(xué)院 2氣缸排列型式的選擇 按氣缸排列型式，發(fā)動(dòng)機(jī)又有直列、V型布置之分。 直列式發(fā)動(dòng)機(jī)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，工作可靠，成本低，使用維修方便，發(fā)動(dòng)機(jī)的寬度小

29、，布置起來較靈活。 V型發(fā)動(dòng)機(jī)寬度尺寸大，造價(jià)高，在應(yīng)用中受到限制。 Institute Of Mechanical Science and Engineering JILIN UNIVERSITY機(jī)械科學(xué)與工程學(xué)院機(jī)械科學(xué)與工程學(xué)院 3發(fā)動(dòng)機(jī)冷卻方式的選擇 水冷發(fā)動(dòng)機(jī)冷卻均勻可靠，散熱好，氣缸變形小，缸蓋、活塞等主要零件的熱負(fù)荷較低，可靠性高；能很好地適應(yīng)大功率發(fā)動(dòng)機(jī)的冷卻要求；發(fā)動(dòng)機(jī)增壓后也易于采取措施（加大水箱、增加泵量）加強(qiáng)散熱；噪聲?。获{駛室內(nèi)供暖易解決。 風(fēng)冷發(fā)動(dòng)機(jī)的冷卻系統(tǒng)簡(jiǎn)單，維修簡(jiǎn)便；對(duì)于在沙漠和缺水地區(qū)及炎熱、酷寒地區(qū)使用的適應(yīng)性好 。 Institute Of Mecha

30、nical Science and Engineering JILIN UNIVERSITY機(jī)械科學(xué)與工程學(xué)院機(jī)械科學(xué)與工程學(xué)院 2.2.2 發(fā)動(dòng)機(jī)主要性能指標(biāo)的選擇發(fā)動(dòng)機(jī)主要性能指標(biāo)的選擇 1發(fā)動(dòng)機(jī)額定功率PeH及額定轉(zhuǎn)速neH 工程機(jī)械作業(yè)過程中，工作阻力變化范圍大，載荷波動(dòng)頻率大，經(jīng)常選用發(fā)動(dòng)機(jī)1小時(shí)的標(biāo)定功率，作為工程機(jī)械發(fā)動(dòng)機(jī)的額定功率及其額定轉(zhuǎn)速。 在初選發(fā)動(dòng)機(jī)功率時(shí)，應(yīng)參照國(guó)內(nèi)外同類型，同級(jí)別且動(dòng)力性相近的工程機(jī)械，初步確定發(fā)動(dòng)機(jī)功率。 Institute Of Mechanical Science and Engineering JILIN UNIVERSITY機(jī)械科學(xué)與工程學(xué)

31、院機(jī)械科學(xué)與工程學(xué)院 （1）按工程機(jī)械最大車速計(jì)算3maxmax7614036001VACVfGDTeHPInstitute Of Mechanical Science and Engineering JILIN UNIVERSITY機(jī)械科學(xué)與工程學(xué)院機(jī)械科學(xué)與工程學(xué)院 （2）按工程機(jī)械所要求的最大爬坡度計(jì)算minmaxminmaxsincos36001VQGVQfGPTeHInstitute Of Mechanical Science and Engineering JILIN UNIVERSITY機(jī)械科學(xué)與工程學(xué)院機(jī)械科學(xué)與工程學(xué)院 由上式求出的發(fā)動(dòng)機(jī)額定功率為其凈輸出功率，即在發(fā)動(dòng)機(jī)裝有

32、全部附件情況下，測(cè)出的發(fā)動(dòng)機(jī)飛輪最大有效功率。 在發(fā)動(dòng)機(jī)選型階段，除了要確定發(fā)動(dòng)機(jī)額定功率外，還要對(duì)額定功率轉(zhuǎn)速即額定轉(zhuǎn)速提出一定的要求。影響工程機(jī)械整機(jī)的性能、傳動(dòng)系的壽命、最大車速和傳動(dòng)比的選擇，一般工程機(jī)械用柴油機(jī)額定轉(zhuǎn)速在20003000rpm（轉(zhuǎn)/分鐘）之間。 Institute Of Mechanical Science and Engineering JILIN UNIVERSITY機(jī)械科學(xué)與工程學(xué)院機(jī)械科學(xué)與工程學(xué)院 圖2-1 發(fā)動(dòng)機(jī)外特性 Institute Of Mechanical Science and Engineering JILIN UNIVERSITY機(jī)械科學(xué)與

33、工程學(xué)院機(jī)械科學(xué)與工程學(xué)院 2發(fā)動(dòng)機(jī)最大轉(zhuǎn)矩及其相應(yīng)轉(zhuǎn)速 發(fā)動(dòng)機(jī)最大轉(zhuǎn)矩及其相應(yīng)轉(zhuǎn)速，對(duì)工程機(jī)械的動(dòng)力性能（如動(dòng)力因數(shù)、加速性能、爬坡能力等）影響很大 。 3發(fā)動(dòng)機(jī)適應(yīng)性系數(shù) 表明發(fā)動(dòng)機(jī)適應(yīng)工程機(jī)械作業(yè)工況的程度 Institute Of Mechanical Science and Engineering JILIN UNIVERSITY機(jī)械科學(xué)與工程學(xué)院機(jī)械科學(xué)與工程學(xué)院 23 工程機(jī)械發(fā)動(dòng)機(jī)輔助系統(tǒng)設(shè)計(jì) 工程機(jī)械特殊的施工條件，對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)提出了特殊的要求，為保證發(fā)動(dòng)機(jī)各方面性能的充分發(fā)揮，發(fā)動(dòng)機(jī)輔助系統(tǒng)的設(shè)計(jì)至關(guān)重要，它是保證工程機(jī)械各種性能的前提。 2.3.1 空氣濾清器 2.3.2 消

34、聲器 2.3.3 散熱器的選擇與安裝Institute Of Mechanical Science and Engineering JILIN UNIVERSITY機(jī)械科學(xué)與工程學(xué)院機(jī)械科學(xué)與工程學(xué)院 Institute Of Mechanical Science and Engineering JILIN UNIVERSITY機(jī)械科學(xué)與工程學(xué)院機(jī)械科學(xué)與工程學(xué)院 2.3.4 風(fēng)冷發(fā)動(dòng)機(jī)冷卻系統(tǒng)安裝要求Institute Of Mechanical Science and Engineering JILIN UNIVERSITY機(jī)械科學(xué)與工程學(xué)院機(jī)械科學(xué)與工程學(xué)院 2.3.5 發(fā)動(dòng)機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)監(jiān)

35、測(cè) 工程機(jī)械儀表板上，監(jiān)測(cè)發(fā)動(dòng)機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)常用的儀表有： 1發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速表和工作小時(shí)計(jì)； 2發(fā)動(dòng)機(jī)電流表； 3發(fā)動(dòng)機(jī)水溫表，對(duì)風(fēng)冷發(fā)動(dòng)機(jī)為發(fā)動(dòng)機(jī)缸溫表； 4發(fā)動(dòng)機(jī)機(jī)油溫度表； 5發(fā)動(dòng)機(jī)機(jī)油壓力表； 6發(fā)動(dòng)機(jī)空氣濾清器指示器。Institute Of Mechanical Science and Engineering JILIN UNIVERSITY機(jī)械科學(xué)與工程學(xué)院機(jī)械科學(xué)與工程學(xué)院24 發(fā)動(dòng)機(jī)懸置系統(tǒng)設(shè)計(jì) 2.4.1 懸置設(shè)計(jì)要求 2.4.2 懸置系統(tǒng)激振源 2.4.3 懸置系統(tǒng)的布置 2.4.4 懸置軟墊設(shè)計(jì) 2.4.5 發(fā)動(dòng)機(jī)飛輪殼結(jié)合面靜態(tài)彎矩的校核Institute Of Mechan

36、ical Science and Engineering JILIN UNIVERSITY機(jī)械科學(xué)與工程學(xué)院機(jī)械科學(xué)與工程學(xué)院 圖2-8 發(fā)動(dòng)機(jī)懸置軟墊Institute Of Mechanical Science and Engineering JILIN UNIVERSITY機(jī)械科學(xué)與工程學(xué)院機(jī)械科學(xué)與工程學(xué)院 圖2-7 典型的懸置系統(tǒng)簡(jiǎn)圖 Institute Of Mechanical Science and Engineering JILIN UNIVERSITY機(jī)械科學(xué)與工程學(xué)院機(jī)械科學(xué)與工程學(xué)院第三章第三章 工程機(jī)械行駛理論工程機(jī)械行駛理論 31 土壤的物理性質(zhì) 工程機(jī)械涉及的土壤

37、是廣義上的土壤，它包括除大石頭以外的土壤及其與碎石的混合物，巖石風(fēng)化沉積物等。 工程機(jī)械與土壤的關(guān)系極為密切，一方面土壤是工程機(jī)械的作業(yè)對(duì)象，土壤的物理性能影響著工程機(jī)械的作業(yè)效率。另一方面，土壤又是工程機(jī)械行駛部件輪胎或履帶的支承物 。Institute Of Mechanical Science and Engineering JILIN UNIVERSITY機(jī)械科學(xué)與工程學(xué)院機(jī)械科學(xué)與工程學(xué)院 （1）土壤要能支持住工程機(jī)械，使它在作業(yè)過程中不下陷，具有良好的通過性。 （2）工程機(jī)械行駛部件在相應(yīng)的土壤基礎(chǔ)上能夠充分發(fā)揮出牽引力。 （3）合理地確定工作裝置的結(jié)構(gòu)型式及主參數(shù)大小，以便盡可能

38、地降低土壤的切削阻力，以獲得良好的作業(yè)效率。Institute Of Mechanical Science and Engineering JILIN UNIVERSITY機(jī)械科學(xué)與工程學(xué)院機(jī)械科學(xué)與工程學(xué)院3.1.1 土壤剪切應(yīng)力與剪切變形的關(guān)系 工程機(jī)械在地面上行駛作業(yè)時(shí)，其行駛部件驅(qū)動(dòng)輪胎或履帶對(duì)地面施加向后的水平力，地面隨之發(fā)生剪切變形，相應(yīng)的剪切力便構(gòu)成土壤對(duì)工程機(jī)械的推力，即牽引力 。Institute Of Mechanical Science and Engineering JILIN UNIVERSITY機(jī)械科學(xué)與工程學(xué)院機(jī)械科學(xué)與工程學(xué)院 粘性土壤 摩擦性土壤（干沙、沙質(zhì)土

39、） 大多數(shù)土壤既不是純粘性的，也不是純摩擦性的，而是這兩種性質(zhì)的粒狀物質(zhì)的混合物。 cAFXtanWFXtanWcAFXtanmax cInstitute Of Mechanical Science and Engineering JILIN UNIVERSITY機(jī)械科學(xué)與工程學(xué)院機(jī)械科學(xué)與工程學(xué)院 圖3-1 土壤剪切特性示意圖Institute Of Mechanical Science and Engineering JILIN UNIVERSITY機(jī)械科學(xué)與工程學(xué)院機(jī)械科學(xué)與工程學(xué)院 圖3-2 土壤的剪切應(yīng)力與剪切變形的關(guān)系曲線Institute Of Mechanical Scienc

40、e and Engineering JILIN UNIVERSITY機(jī)械科學(xué)與工程學(xué)院機(jī)械科學(xué)與工程學(xué)院3.1.2 土壤的切削理論土壤的切削理論 圖3-3 切削刃的幾何關(guān)系Institute Of Mechanical Science and Engineering JILIN UNIVERSITY機(jī)械科學(xué)與工程學(xué)院機(jī)械科學(xué)與工程學(xué)院 切削阻力的大小取決于土的參數(shù)和切削刃的幾何參數(shù)。 目前確定切削比阻力大多采用的經(jīng)驗(yàn)公式為： 與切削刃的幾何形狀有關(guān)。 )MPa(106bhFKobbKInstitute Of Mechanical Science and Engineering JILIN UN

41、IVERSITY機(jī)械科學(xué)與工程學(xué)院機(jī)械科學(xué)與工程學(xué)院3.1.3 土壤的其他物理性質(zhì)土壤的其他物理性質(zhì) 1土壤的顆粒細(xì)度成分 2土壤的含水量 3土壤的天然重度和干容重 4土壤的塑性 5土的粘著性 6土的自然坡度角 7土與鋼、土與土的摩擦系數(shù) 8土的粘聚力c、內(nèi)摩擦角和重度 Institute Of Mechanical Science and Engineering JILIN UNIVERSITY機(jī)械科學(xué)與工程學(xué)院機(jī)械科學(xué)與工程學(xué)院32 輪式工程機(jī)械行駛理論 3.2.1 概述概述 輪式工程機(jī)械的行駛部件是輪胎和車輪，輪胎和車輪共同具有的基本功能是： 支撐工程機(jī)械，承受車輛的重力，使工程機(jī)械能夠

42、承載和作業(yè)； 傳遞驅(qū)動(dòng)力、轉(zhuǎn)向力和制動(dòng)力，使操作人員能夠?qū)囕v的運(yùn)動(dòng)進(jìn)行操縱控制； 減小行駛阻力和能量消耗，提高作業(yè)效率； 緩和行駛沖擊，改善舒適條件。Institute Of Mechanical Science and Engineering JILIN UNIVERSITY機(jī)械科學(xué)與工程學(xué)院機(jī)械科學(xué)與工程學(xué)院 輪胎及車輪與工程機(jī)械的多種性能密切相關(guān)。整車動(dòng)力性、牽引性、經(jīng)濟(jì)性、平順性、通過性、制動(dòng)性及穩(wěn)定性、安全性和可靠性。 主要要求如下： 足夠的負(fù)荷能力和速度能力； 良好的附著特性及緩沖特性； 耐磨耗、耐刺扎、耐老化和良好的氣密性； 良好的均勻性和質(zhì)量平衡； 較小的滾動(dòng)阻力和行駛噪聲；

43、 特定的外觀或裝飾； 質(zhì)量小、價(jià)格低、拆裝方便、互換性好。Institute Of Mechanical Science and Engineering JILIN UNIVERSITY機(jī)械科學(xué)與工程學(xué)院機(jī)械科學(xué)與工程學(xué)院 3.2.2 輪胎的選定 1輪胎的分類 （1）按氣密封方式分為有內(nèi)胎輪胎（包括外胎、內(nèi)胎及墊帶）、無內(nèi)胎輪胎（僅有外胎）； （2）按車輛的類別分為乘用車（轎車、輕型客車）輪胎、商用車（貨車、大客車）輪胎、非公路用車輪胎、特種車輪胎； （3）按胎面花紋分為公路花紋輪胎、越野花紋輪胎、混合花紋輪胎、特種花紋輪胎； （4）按胎體結(jié)構(gòu)（簾線布置）分為斜交輪胎、子午線輪胎、帶束斜交輪胎

44、； （5）按簾線材料分為鋼絲輪胎、半鋼絲輪胎、人造纖維輪胎、棉簾線輪胎； （6）按斷面形狀分為普通斷面輪胎、低斷面輪胎。Institute Of Mechanical Science and Engineering JILIN UNIVERSITY機(jī)械科學(xué)與工程學(xué)院機(jī)械科學(xué)與工程學(xué)院 2輪胎的結(jié)構(gòu)組成 充氣輪胎由外胎、內(nèi)胎和墊帶組成；無內(nèi)胎輪胎則無內(nèi)胎和墊帶，但其內(nèi)表面多一層密封層。 越野花紋的特點(diǎn)是花紋溝槽深而寬，花紋凸塊接地面積小，對(duì)地面的附著力強(qiáng)；在松軟地面上，高的花紋凸塊可深入土壤內(nèi)構(gòu)成土壤對(duì)車輛的推力，其抓著性能也好。寬的花紋溝槽也使溝槽內(nèi)塞滿泥土?xí)孕忻撀?，即脫泥特性好。越野花紋分

45、有向和無向兩種，有向花紋輪胎的滾動(dòng)有一定方向要求，安裝時(shí)必須注意；無向花紋輪胎的滾動(dòng)無方向要求，但其越野能力較有向花紋稍差。 工程機(jī)械一般不具有彈性懸掛裝置，要求有較大的牽引力，因此多選用寬基低壓胎。 Institute Of Mechanical Science and Engineering JILIN UNIVERSITY機(jī)械科學(xué)與工程學(xué)院機(jī)械科學(xué)與工程學(xué)院 3輪胎的參數(shù)指標(biāo)： 輪胎的參數(shù)指標(biāo)體現(xiàn)了輪胎的特性，包括尺寸特性、負(fù)荷指數(shù)、速度級(jí)別、充氣壓力、均勻性等。 4車輪 車輪為固定輪胎內(nèi)緣、支承輪胎并與輪胎共同承受整車負(fù)荷的剛性輪子。它應(yīng)保證輪胎充氣后具有合適的斷面寬度和側(cè)偏剛度，散發(fā)

46、輪胎在車輛行駛時(shí)所產(chǎn)生的部分（約6%14%）熱量。輪胎與車輪間是通過充氣后形成的輪胎氣壓及產(chǎn)生摩擦力實(shí)現(xiàn)力的傳遞的。 車輪應(yīng)有足夠的強(qiáng)度（疲勞強(qiáng)度、沖擊強(qiáng)度）、幾何精度及良好的平衡。Institute Of Mechanical Science and Engineering JILIN UNIVERSITY機(jī)械科學(xué)與工程學(xué)院機(jī)械科學(xué)與工程學(xué)院3.2.3 輪胎運(yùn)動(dòng)學(xué)輪胎運(yùn)動(dòng)學(xué) 輪胎運(yùn)動(dòng)學(xué)構(gòu)成車輪沿滾動(dòng)表面滾動(dòng)時(shí)的速度特性。 圖3-4 驅(qū)動(dòng)輪胎運(yùn)動(dòng)示意圖Institute Of Mechanical Science and Engineering JILIN UNIVERSITY機(jī)械科學(xué)與工程學(xué)

47、院機(jī)械科學(xué)與工程學(xué)院 輪胎名義半徑產(chǎn)品目錄上所標(biāo)定的輪胎名義直徑之半； 輪胎自由半徑輪胎沖氣后在不受載的情況下所測(cè)得的平均半徑； 輪胎動(dòng)力半徑充氣后承載的輪胎存在徑向和周向變形，此時(shí)輪心到水平牽引力的垂直距離。 輪胎滾動(dòng)半徑 ：滾動(dòng)半徑是一個(gè)與滾動(dòng)平面保持純滾動(dòng)關(guān)系的運(yùn)動(dòng)節(jié)圓的半徑，純滾動(dòng)的節(jié)圓周上的點(diǎn)是輪胎與路面上節(jié)線相重合，又是對(duì)路面的相對(duì)瞬心。 Institute Of Mechanical Science and Engineering JILIN UNIVERSITY機(jī)械科學(xué)與工程學(xué)院機(jī)械科學(xué)與工程學(xué)院 輪胎純滾動(dòng)時(shí)：此時(shí)輪胎承受較小的負(fù)荷，可以在地面上做純滾動(dòng)； 輪胎滑轉(zhuǎn)時(shí)： 此時(shí)

48、，輪胎承受一定的牽引負(fù)荷，輪胎在地面上邊滾動(dòng)邊滑轉(zhuǎn)。 輪胎滑移時(shí)： 輪胎處于邊滾動(dòng)邊滑移狀態(tài)。gdrr grgrdrdrInstitute Of Mechanical Science and Engineering JILIN UNIVERSITY機(jī)械科學(xué)與工程學(xué)院機(jī)械科學(xué)與工程學(xué)院 滑轉(zhuǎn)率： 滑轉(zhuǎn)效率： 式中： 輪胎理論速度， 輪胎實(shí)際速度，%100TTVVV1TVVTVVnrVdT2nrVg2Institute Of Mechanical Science and Engineering JILIN UNIVERSITY機(jī)械科學(xué)與工程學(xué)院機(jī)械科學(xué)與工程學(xué)院3.2.4 輪胎動(dòng)力學(xué) a.驅(qū)動(dòng)輪

49、b從動(dòng)輪. 圖3-5 輪胎受力情況 Institute Of Mechanical Science and Engineering JILIN UNIVERSITY機(jī)械科學(xué)與工程學(xué)院機(jī)械科學(xué)與工程學(xué)院 1主動(dòng)輪對(duì)輪心的力矩平衡方程式 牽引力是驅(qū)動(dòng)輪克服自身滾動(dòng)阻力后輸出的平行于地面并沿行駛方向作用的推力。 0RaFrTdK0ddKraRFrT01fKFFFInstitute Of Mechanical Science and Engineering JILIN UNIVERSITY機(jī)械科學(xué)與工程學(xué)院機(jī)械科學(xué)與工程學(xué)院 切線牽引力是附著性質(zhì)的力，它表示在牽引元件作用下，地面產(chǎn)生的平行于地面并沿著

50、行駛方向的總推力。它要克服工程機(jī)械的作業(yè)阻力、滾動(dòng)阻力、坡道阻力、加速過程中的慣性力及風(fēng)阻力，實(shí)現(xiàn)工程機(jī)械的作業(yè)和行駛。Institute Of Mechanical Science and Engineering JILIN UNIVERSITY機(jī)械科學(xué)與工程學(xué)院機(jī)械科學(xué)與工程學(xué)院 在輪胎未發(fā)生全滑轉(zhuǎn)情況下，F(xiàn)將隨作業(yè)阻力的增加而增加，它的最大值發(fā)生在全滑轉(zhuǎn)條件下，其大小由土壤的機(jī)械性質(zhì)和輪胎結(jié)構(gòu)所決定，我們把全滑轉(zhuǎn)情況下F的最大值定義為最大牽引力或附著力 輪胎的滑轉(zhuǎn)要消耗發(fā)動(dòng)機(jī)的功率，降低機(jī)器的效率、加速輪胎的磨損。GF Institute Of Mechanical Science an

51、d Engineering JILIN UNIVERSITY機(jī)械科學(xué)與工程學(xué)院機(jī)械科學(xué)與工程學(xué)院 2從動(dòng)輪的力矩平衡方程式 一般將驅(qū)動(dòng)輪滾動(dòng)阻力和從動(dòng)輪滾動(dòng)阻力之和統(tǒng)稱為車輛滾動(dòng)阻力 GFfGfraRFaRrFfdfdf22222,GfFFFfff21Institute Of Mechanical Science and Engineering JILIN UNIVERSITY機(jī)械科學(xué)與工程學(xué)院機(jī)械科學(xué)與工程學(xué)院 滾動(dòng)阻力系數(shù)由試驗(yàn)確定，滾動(dòng)阻力系數(shù)與路面的種類，行駛車速以及輪胎的構(gòu)造、材料、氣壓等有關(guān)，表3-6給出了工程機(jī)械在某些路面上，以一定速度行駛時(shí)，滾動(dòng)阻力系數(shù)的大致數(shù)值。 有效牽引力

52、：為驅(qū)動(dòng)輪胎克服自身滾動(dòng)阻力和從動(dòng)輪滾動(dòng)阻力之后輸出的平行于地面，并沿行駛方向作用的推力fKffKKPFFFFFF21Institute Of Mechanical Science and Engineering JILIN UNIVERSITY機(jī)械科學(xué)與工程學(xué)院機(jī)械科學(xué)與工程學(xué)院 3.2.5 影響滾動(dòng)阻力的因素影響滾動(dòng)阻力的因素 車輪在行駛時(shí)要克服各種阻力，其中包括滾動(dòng)阻力?？朔L動(dòng)阻力所消耗的功通常有三部分：克服輪胎變形、路面變形和二者之間的摩擦。滾動(dòng)阻力系數(shù)f是上述三種能量消耗的綜合反映。 1輪胎變形的影響 所有影響輪胎變形的因素都將影響滾動(dòng)阻力值，如輪胎氣壓、輪胎的寬度與直徑。 Ins

53、titute Of Mechanical Science and Engineering JILIN UNIVERSITY機(jī)械科學(xué)與工程學(xué)院機(jī)械科學(xué)與工程學(xué)院 工程機(jī)械均采用大直徑、大寬度的低壓輪胎，從多方面來降低滾動(dòng)阻力和提高牽引能力。 2路面條件的影響 路面情況對(duì)滾動(dòng)阻力的影響極大，平坦硬路面對(duì)車輪的滾動(dòng)阻力小，而松軟不平的路面滾動(dòng)阻力大。 3行駛速度的影響 試驗(yàn)結(jié)果表明，在較低速度范圍內(nèi)速度對(duì)滾動(dòng)阻力的影響甚微。 Institute Of Mechanical Science and Engineering JILIN UNIVERSITY機(jī)械科學(xué)與工程學(xué)院機(jī)械科學(xué)與工程學(xué)院 4從動(dòng)輪與

54、主動(dòng)輪的滾動(dòng)阻力 由于切線牽引力的作用，主動(dòng)輪與路面接觸印跡向輪胎前進(jìn)方向移動(dòng)，驅(qū)動(dòng)力矩越大，這種現(xiàn)象越明顯，因此地面對(duì)輪胎的垂直反力與輪心垂直距離越大，滾動(dòng)阻力也越大。從動(dòng)輪與地面接觸印跡的變化不那么大，所以它比主動(dòng)輪的滾動(dòng)阻力小。 綜上所述，影響滾動(dòng)阻力的因素較為復(fù)雜。在工程機(jī)械的計(jì)算中，由于車速較低、輪胎的規(guī)格和充氣壓力都加以合理地選擇，因此認(rèn)為滾動(dòng)阻力只與對(duì)它影響最大的路面條件有關(guān)。Institute Of Mechanical Science and Engineering JILIN UNIVERSITY機(jī)械科學(xué)與工程學(xué)院機(jī)械科學(xué)與工程學(xué)院3.2.6 驅(qū)動(dòng)輪的滑轉(zhuǎn)效率與附著性能 1

55、滑轉(zhuǎn)效率 輪胎在作業(yè)過程中由于滑轉(zhuǎn)而損失功率，通常用滑轉(zhuǎn)效率標(biāo)志它損失功率的多少： 影響滑轉(zhuǎn)率和滑轉(zhuǎn)效率的因素是輪胎的周向變形、土的切向變形和輪胎相對(duì)地面的滑轉(zhuǎn)情況，而這些因素又都隨牽引力的變化而變化，也就是隨車輪與地面之間的附著力而變化。因此，輪胎與地面的附著情況與滑轉(zhuǎn)情況有密切關(guān)系。TTFFInstitute Of Mechanical Science and Engineering JILIN UNIVERSITY機(jī)械科學(xué)與工程學(xué)院機(jī)械科學(xué)與工程學(xué)院 2輪胎與路面之間的附著性能 切線牽引力是附著性質(zhì)的力，其本質(zhì)是輪胎與路面之間的摩擦力以及由于輪胎花紋與土之間嵌合而給土以擠壓以致剪切的力總

56、和。這個(gè)力隨牽引負(fù)荷的增加而增加，同時(shí)伴隨牽引負(fù)荷的增加輪胎相對(duì)地面的滑轉(zhuǎn)也增加，當(dāng)牽引負(fù)荷超過輪胎與地面之間附著能力的極限值之后，輪胎發(fā)生全滑轉(zhuǎn)。 Institute Of Mechanical Science and Engineering JILIN UNIVERSITY機(jī)械科學(xué)與工程學(xué)院機(jī)械科學(xué)與工程學(xué)院 圖3-6 滑轉(zhuǎn)率曲線Institute Of Mechanical Science and Engineering JILIN UNIVERSITY機(jī)械科學(xué)與工程學(xué)院機(jī)械科學(xué)與工程學(xué)院 在進(jìn)行總體參數(shù)的選擇和確定發(fā)動(dòng)機(jī)功率與底盤重量的匹配關(guān)系時(shí)，通常根據(jù)不同機(jī)種的作業(yè)特點(diǎn)來選擇合理的

57、附著系數(shù)作為額定工況，例如，履帶推土機(jī)常取15%時(shí)，所對(duì)應(yīng)的值作為額定工況，而輪式裝載機(jī)則取當(dāng)30%時(shí)，所對(duì)應(yīng)的值作為額定工況進(jìn)行總體參數(shù)的匹配。Institute Of Mechanical Science and Engineering JILIN UNIVERSITY機(jī)械科學(xué)與工程學(xué)院機(jī)械科學(xué)與工程學(xué)院3.2.7 輪式工程機(jī)械行駛效率 輪式工程機(jī)械行駛時(shí)，消耗于行駛系統(tǒng)的功率包括兩部分：一是消耗于克服滾動(dòng)阻力上；二是消耗于滑轉(zhuǎn)上。我們用行駛系統(tǒng)的效率來表示工程機(jī)械在作業(yè)時(shí)行駛系統(tǒng)本身所消耗功率的情況。 行駛系統(tǒng)的效率等于車輪輸出功率比車輪輸入功率： Institute Of Mechan

58、ical Science and Engineering JILIN UNIVERSITY機(jī)械科學(xué)與工程學(xué)院機(jī)械科學(xué)與工程學(xué)院 滾動(dòng)效率又可表示為 fTKkpxFFKfKfKKkpfFFFFFFF1Institute Of Mechanical Science and Engineering JILIN UNIVERSITY機(jī)械科學(xué)與工程學(xué)院機(jī)械科學(xué)與工程學(xué)院 根據(jù)以上對(duì)輪式機(jī)械的行駛效率的分析得出如下結(jié)論： 1為提高輪式機(jī)械的行駛效率，就應(yīng)該減少輪胎的滾動(dòng)阻力； 2為提高輪式工程機(jī)械的行駛效率，就應(yīng)該提高輪胎與路面的附著能力，減小滑轉(zhuǎn)損失； 3輪式工程機(jī)械的行駛效率隨作業(yè)阻力而變化。作業(yè)阻力

59、同時(shí)影響到滾動(dòng)效率和滑轉(zhuǎn)效率，而且使二者趨于相反方向的變化。 Institute Of Mechanical Science and Engineering JILIN UNIVERSITY機(jī)械科學(xué)與工程學(xué)院機(jī)械科學(xué)與工程學(xué)院 圖3-7 輪式工程機(jī)械行駛效率Institute Of Mechanical Science and Engineering JILIN UNIVERSITY機(jī)械科學(xué)與工程學(xué)院機(jī)械科學(xué)與工程學(xué)院33 履帶式工程機(jī)械的行駛理論 3.3.1 履帶式工程機(jī)械行駛機(jī)構(gòu)組成 履帶行駛機(jī)構(gòu)通常由懸架機(jī)構(gòu)和行走裝置兩部分組成。 懸架機(jī)構(gòu)是用來將機(jī)體和行走裝置連接起來的部件，它把機(jī)體的

60、重量傳給行走機(jī)構(gòu)并緩和地面?zhèn)鹘o機(jī)體的沖擊，保證工程機(jī)械行駛平衡性。 1履帶車輛的懸架機(jī)構(gòu) （1）剛性懸架 （2）半剛性懸架 （3）彈性懸架 Institute Of Mechanical Science and Engineering JILIN UNIVERSITY機(jī)械科學(xué)與工程學(xué)院機(jī)械科學(xué)與工程學(xué)院 2履帶行走裝置 （1）履帶總成：履帶總成包括履帶板、鏈軌節(jié)、履帶銷及其連接螺栓組件。履帶板的寬度，履帶接地長(zhǎng)度及履帶軌距在總體設(shè)計(jì)中確定。 （2）驅(qū)動(dòng)鏈輪：驅(qū)動(dòng)鏈輪應(yīng)保證與履帶總成的正確嚙合關(guān)系，其直徑尺寸要有利于降低整機(jī)重心高度，增加履帶的接地長(zhǎng)度。 （3）支重輪：支重輪承受整機(jī)重量并在履帶