工程机械总体介绍

铣刨筒
铣刨机
工作装置：旋转驱动产生切削力
铣刀
工作装置：旋转驱动产生动力
稳定土拌和机
搅拌机构
分类及特点 工程机械：用于各类基本建设施工作业的机械与设备 包括：建筑机械、筑路机械、施工设备、军工专用工机、铁道 线路机械、专用工机（高空作业车、高空消防车） 挖掘机属于土方施工机械(不属铲土运输机械、路面施工机械、 路面养护机械) 挖掘机是一种循环式作业机械、属土方施工机械
4.3 液力变矩器
液力机械式传动的优越性 ①由于液力变矩器可在一定范围自动调速调扭，可扩大柴油机 的动力范围；提高了施工机械的载荷自适应性，故作业效率高， 同时可稳定发动机的负荷，发动机不易熄火； ②由于采用动力换档变速箱，故可实现负载换档：操纵轻便， 且传动平稳无冲击，有效地延长了机械的使用寿命。 双涡轮液力变矩器的工作特性 双涡轮液力变矩器可随载荷变化自动变换变矩工况(即工级涡 轮变矩或I、II级涡轮同时变矩)，即可实现重载和轻载时自动 变换低档或高档，载荷适应性强。 由于扩大了变矩范围，故扩大了变矩器的高效区，提高了变矩 器的传动效率，同时可减少动力换档变速箱的档位，简化变速 箱结构。
4.4.2 动力换挡变速箱
行星齿轮机构由太阳轮、行星轮、行星支架、齿圈四个元件 组成； 只有当固定其中的一个元件后，才能工作。
换挡活塞
主从动摩擦片
行星齿轮总成
动力换挡变速箱
4.4.2 动力换挡变速箱
动力换档变速箱：利用换 档或换向离合器改变传动 比的常啮合齿轮变速箱 (液压操纵) 采用湿式多片换档离合器 作为换档执行装置。这种 换档离合器因位于变速器 内部，径向尺寸受到严格 限制，而传递的转矩又很 大，故做成多片式。
4.2 离合器
特点： 制造简单、传动效率高、成本低、易维修； 技术落后、操作费力、发动机易熄火、作业效率低
与摩擦离合器配套的变速箱是(机械式)变速箱（定轴式、行 星式、动力换档式不妥） 离合器由主动部分、从动部分、压紧机构、操纵机构组成
4.2 离合器
4.2 离合器
4.2 离合器
4.3 液力变矩器
思考： 1.自动挡汽车为什么不需要离合器?不会熄火? 2.为什么发动机同等排量(例如2.0升排量)的 汽车中，自动挡的要比手动挡的耗油高约20%?
4.3 液力变矩器
安装液力变矩器：能提高发动机工作平稳性，减少传动 系统冲击，并且有随外力增加而自动减速相应增大输出 扭矩的自动适应能力，从而提整机动力性能。
4.4.2 动力换挡变速箱
自动换档变速箱的优越性 ①操纵简便、省力。无主离和器踏板和变速杆，只需要操纵 油门踏板，预先选好换档挡区范围，即可实现自动换档。减轻 手柄操作劳动强度； ②平均车速高，作业周转快，可提高作业生产率。自动控制 换档可选择最佳换档时刻和最佳档位，避免人为判断错误或动 作滞后延误换档时间，从而可以加快工程机械地周转速度，缩 短循环作业周期和辅助工作时间，提高生产效率；
4.4.2 动力换挡变速箱
③改善发动机工作状况和人机环境。自动控制换档可稳定发 动机地转速范围，避免因负载变化引起发动机转速急剧波动， 有利减轻发动机地振动和噪声，改善驾驶员的工作环境；自动 换档技术可稳定发动机的转速变化范围，换气惯性小，燃油燃 烧较充分，将排气污染限制在最低范围内，保护生态环境：稳 定发动机转速，还可避免或减轻机件剧烈磨损，延长发动机零 部件的使用寿命，降低生产成本； ④自动换档可提高机械的动力性能和通过性能； ⑤改善发动机与液力变矩器的联合工作特性，提高传动效率。
工程机械分类之二
①挖掘机械——挖掘机、隧洞掘进机(盾构机)等 ②铲土运输机械——推土机、铲运机、装载机等 ③起重机械——塔式起重机、自行式起重机等 ④压实机械——压路机、夯实机、捣固机等 ⑤桩工机械——钻孔机、柴油打桩机、振动打桩机、压桩机等 ⑥钢筋混凝土机械——混凝土搅拌机、混凝土搅拌站、混凝土搅 拌楼、混凝土输送泵、混凝土搅拌输送车、混凝土喷射机、混凝 土振动器、钢筋加工机械等 ⑦路面机械——平整机、道碴清筛机等 ⑧凿岩机械——凿岩台车、风动凿岩机、电动凿岩机、内燃凿岩 机和潜孔凿岩机等 ⑨其他工程机械——架桥机、气动工具(风动工具)等
工程机械
钢铁 动力 科技 力量
工程机械的种类
工程机械分类之一 工程机械分18大类、4500多种规格型号： 挖掘机械 铲土运输机械 工程起重机械 机动工业车辆 压实机械 路面机械 桩工机械 混凝土机械 钢筋和预应力机械 装修机械 凿岩机械 气动工具 线路机械 市政工程与环卫机械 军用工程机械 电梯和扶梯 专用工程机械 其它专用工程机械
现代工程机械
《现代工程机械》课程
开场篇 工程机械概论
单元一
工程机械总体
工程机械 工程机械 construction machinery engineering machinery
用于工程建设的施工机械的总称。 广泛用于建筑、水利、电力、道路、矿山、港口和国防等 工程领域。 在世界各国，对工程机械称谓基本类同，其中美国和英国 称为建筑机械与设备，德国称为建筑机械与装置，俄罗斯 称为建筑与筑路机械，日本称为建设机械。在我们国家部 分产品也称为建设机械，而在机械系统根据国务院组建该 行业批文时统称为工程机械
一、传动系统
1.机械式传动 2.液力机械式传动 3.全液压传动 4.电传动
轮胎式、履带式传动 机械式（离合器）、液力机械式（液力变矩器）、 全液压 传动（液压油泵、液压马达） 四轮（双桥）驱动、两轮（单桥）驱动
1. 机械式传动
柴油机→离合器→机械换挡变速箱→传动轴→ 前后驱动桥→轮胎
通常小型自行式工程机械多采用(机械)传动方式（1-39）
工程机械的起源
工具→工作装置
劳动者→车辆（底盘）
工程机械的起源 车辆+工作装置=工程机械
+
汽车底盘 混凝土搅拌车 搅拌筒
工程机械的起源
车辆的主要功能： 前进、倒退 → 传动系统 转向 → 转向系统 制动 → 制动系统 安装承重 → 上下车架等结构件
车辆的主要功能
减速增扭功能（减速：传动比≥1） 换挡功能（前进挡、倒退挡） 制动功能（行驶时制动、停车后制动） 转向功能（左右轮胎差速） 主要由包括柴油机、液力变矩器（或离合器）、变 速箱（机械式换挡、动力换挡）、传动轴及前后驱 动桥及制动器等组成
变速箱 传动轴
驱动桥
3.全液压传动(一)
高速方案(液压马达→机械减速机构→轮胎): 柴油机→液压泵→控制阀→液压马达→ 前后驱动桥→轮胎 特点：结构复杂；成本低
液压胶管
轮胎
驱动桥 柴油机（动力源） 液压泵 控制阀 液压马达
3.全液压传动(二)
低速方案(低速大扭矩马达→轮胎): 柴油机→液压泵→控制阀→ 液压马达(低速大扭矩)→轮胎 特点：元件少；成本高
源自文库 4.3 液力变矩器
液力变矩器的工作原理 通过泵轮将机械能转换为驱动涡轮的液动能，再通过 涡轮还原为机械能，并通过导轮的反作用改变涡轮输 出扭矩进行动力传递，可通过载荷变化无级变速变扭。
4.4 变速箱 4.4.1 机械式变速箱 4.4.2 动力换挡变速箱
变速箱特点： 减速增扭、改变行驶方向（前进及倒退挡）、停车（空挡） 低挡低速，高挡高速 速度×扭矩=定值 → 高速轻载、低速重载 自行式工程机械低档的牵引力比高档牵引力大（不是小）
车辆的两种行走方式
轮胎式:
机动性能好、行驶速度快、作业循环时间短、不损坏地 面
履带式:
附着性能好、牵引力大、接地比压小、爬坡能力强、适 合恶劣环境
车辆的两种行走方式
履带式:
履带行走系由机架、行走装置、悬架三部分组成。 行走装置包括驱动轮、托轮、张紧轮、支重轮、履带、台 车架以及履带张紧装置等组成。
组成： 液力变矩器主要由泵轮、涡轮、导轮和变矩器外壳等部件组成。 泵轮连接柴油机；涡轮连接变速箱；导轮改变油液冲击方向。
4.3 液力变矩器
4.3 液力变矩器
液力变矩器由三种带叶片的工作轮，即泵轮，涡轮和导轮所组成 采用液力机械式传动，因变矩器容易发热，故传动效率较机械式低 机械式传动较液力机械式传动的传动效率高 液力变距器的主要参数包括变矩系数、传动比、效率 液力变矩器：由泵轮、涡轮和导轮三种工作轮组成，完成机械能转换为液 动能，再还原为机械能并可变矩的液力传动装置 液力机械式传动：由液力变矩器和机械传动装置联合传动的传动形式 变矩系数：涡轮输出扭矩与泵轮输入扭矩的比值 液力变矩器高效区：传动效率高于等于75％的工作区间 液力变矩器传动比：涡轮转速与泵轮转速成的比值
传动的基本部件:柴油发动机
柴油机（动力源）
4.2 离合器
一、离合器的功用 （1）平顺接合动力，保证车辆平稳起步 （2）临时切断动力，保证换档时工作平顺 （3）防止传动系统过载 二、摩擦离合器的工作原理 摩擦离合器依靠摩擦原理传递发动机动力。当从动 盘与飞轮之间有间隙时，飞轮不能带动从动盘旋转， 离合器处于分离状态。当压紧力将从动盘压向飞轮 后，飞轮表面对从动盘表面的摩擦力带动从动盘旋 转，离合器处于接合状态。
4.4.1 机械换挡变速箱
人力换挡变速箱：利用非常啮轮改变传动比的变速箱(人 力操纵)。
变速换挡操纵系统
机械式换挡：操纵杆→拨叉、滑套→各挡齿轮啮合→ 动力输出
机械式换挡 换挡原理:滑套、拨叉
4.4.2 动力换挡变速箱
采用行星动力换档或 电液控制定轴式变速 箱，结构紧凑，工作 可靠，操作轻便，减 少司机劳动强度
4.4.2 动力换挡变速箱
换挡原理: 压力油推动油缸活塞，压紧主动摩擦片、从动摩擦片为一体，带 动换挡的齿轮转动，实现动力输出
操纵手柄→换挡压力进入挂挡油 缸→推动活塞→压紧主动摩擦片 与从动摩擦片为一体转动或停止 →动力输出
4.4.2 动力换挡变速箱
行星齿轮机构由太阳轮、行星 轮、行星支架、齿圈四个元件 组成； 只有当固定其中的一个元件后， 才能工作。 操纵手柄→换挡压力进入挂挡 油缸→推动活塞→拉紧制动带 抱死转动的从动件为一体强迫 停止转动→动力输出
单元二 工程机械部件与系统
一、传动系统 二、转向系统 三、制动系统 四、液压系统
一、传动系统
滑转：车轮相对地面空转的现象 附着力：由车轮或着地履带之间产生的摩擦力和嵌合。 滑移：车轮相对地面向前移动(非滚动)的现象。 牵引力：力的总和驱动轮轮缘受到地面向前的推力。 从动轮：无驱动力矩的车轮。 滚动阻力：滚动阻力是由于地面和轮胎同时变形引起的阻 力。 地面附着力=附着系数φ×附着重量G 附着重量G：四轮驱动时=整机重量W；两轮驱动时=整机重量W/2 最大牵引力P≤地面附着力
反铲液压挖掘机：挖斗斗齿向下切削土方的挖掘机。 工作装置采用机械软轴式操作或先导式操纵，操纵力小，提高 使用性能。 土方施工机械：挖掘机械和铲土运输机械的总称。
工程机械整机结构及其特点 整机结构 工程机械由传动系统、操纵系统、工作装置与机架 等部分组成。 工程机械由于有特殊的工作条件和性能要求，其结 构比一般行走车辆复杂，结构较特殊，应用了一些 如电子监控、空调系统、降噪防振等先进技术。
轮胎
低速大扭矩马达 液压胶管 柴油机（动力源） 液压泵 控制阀
操纵系统
操纵系统 工作装置液压系统 变速换挡操纵系统 转向系统 制动系统 电器设备等
4.传动系统主要部件
4.1 4.2 4.3 4.4 4.5 4.6 柴油机 离合器 液力变矩器 变速箱 传动轴 驱动桥
4.1 柴油机
采用柴油机作为动力： 增大扭矩，发挥较大牵 引力 增压柴油机 潍柴：WD615系列 上柴：C6121、D6114 与双变总成结合; 在异常恶劣工况下， 工作自如，发挥最大 工作效率;
工程机械的起源
工作装置主要功能： 动作（油缸直线伸或缩；液压马达旋转） → 操作控制系统 停止
液压油缸 液压马达
工作装置液压系统的主要组成
液压油泵（动力元件） 控制阀（控制元件）
液压胶管
液压油（介质）
液压油箱（辅助元件）
液压油缸（执行元件）
工作装置：往复直线运动产生推力
装载机
工作装置：旋转驱动产生切削力
轮胎
驱动桥 柴油机（动力源） 离合器 机械换挡变速箱 传动轴
2.液力机械式传动
柴油机→液力变矩器→动力换挡变速箱→传动轴 →前后驱动桥→轮胎 液力机械式传动:由液力变矩器和机械传动装置联 合传动的传动形式
轮胎
驱动桥 柴油机（动力源） 液力变矩器 动力变速箱 传动轴
2.液力机械式传动
柴油机 飞轮 变矩器