工程机械设计基础

第一章⑴土木工程产品的特点（单一性，庞大性，整体性，固定性）⑵土木工程产品的生产特点（流动性大，单件生产，作业条件特殊，生产周期长）⑶工程机械是指那些主要用于土木工程建设的机械设备，不包括那些偶然出现在施工现场的待用车辆及其他代用设备⑷通用工程机械种类（起重运输机械，土方机械，混凝土机械，桩工机械，装修机械）⑸土方机械有哪些（铲土运输机械，挖掘机械，平整机械，压实机械）⑹混凝土机械有哪些（混凝土搅拌机，混凝土搅拌站，混凝土搅拌输送车，混凝土输送泵，混凝土振捣器，混凝土喷射机）⑺桩工机械类型（打桩机，成孔机）⑻设计工作的基本过程是指从需求分析开始到递交设计结果（设计图纸，计算书，说明书等）为止的工作过程⑼工程机械设计特点（服务对象，多种系统交叉，工作机构多，专用底盘，金属结构，设计载荷，专用零部件，总体设计）第二章⑴功能的含义（功能是指对工程机械产品各种用途的某种概括性的说法）⑵工程机械中与工作对象直接接触的部分通常称为工作头。

工作头的功能是描述目标产品的功能可以使设计目标更加明确⑶四个名词解释需求类比法：需要类比法的要点是，通过寻找已经解决了功需匹配问题的类似需求，间接找到相配的功能）功能筛选法：功能筛选法是通过对现有机械系统的功能进行筛选，找到与需求相匹配的功能分散匹配法：此方法是首先将间接需求分解，然后对分解后得到的各个局部需求进行功需匹配。

如果局部需求也是个间接需求，就重复进行间接需求的分解工作合作匹配法：此方法是，首先用分散匹配法对间接需求进行处理，然后将各个局部需求的匹配功能进行合理连接，构成能够满足间接需求的联合功能，从而完成间接需求的功需匹配工作⑷机械系统工作头的动作可能是某种简单运动，也可能比较复杂。

按工作头上特征点的运动轨迹分，工作头有点、直线、圆周、平面曲线、空间曲线等5种运动形式；按工作头轴线的运动情况分，工作头又有不动、平动、转动、平面运动、空间运动等5种运动形式；按工作头的运动方向分，工作头也有单向、双向、多向、往复等4种运动形式；按工作头的运动规律分，工作头还有连续、间歇、随意等三种运动形式。

此外，按运动状态分，工作头又有等速和变速两种运动形式⑸对未成功能进行功理匹配时采用功能类比法、原理筛选法、分解合成法三种基本方法⑹实体分解就是将工程机械由整体分解成各个分体，直至分解成无需再分的零部件⑺功能类比法是在现有的机构或技术系统中进行搜索，从中找出功能相仿的系统⑻分解合成法是首先对未成功能进行分解，将复杂功能分解成若干简单功能第三章⑴本体信息是指该产品在企业内部制造形成商品过程中物化了的信息，又可分为功能信息和实物信息⑵社会信息是指产品进入流通前的准备、流通过程以及在使用过程而表现出来的信息⑶所谓量化设计就是在产品的设计过程中，可以用数字描述的设计过程⑷设计载荷的基本要求有哪些？（全面性、真实性、准确性、实用性）⑸载荷种类：按整机状态分为①工作状态载荷②非工作状态载荷（其包括实验状态载荷，休闲状态载荷，拆装状态载荷，储运状态载荷）；按载荷产生原因分为①工作头载荷②自重载荷③环境载荷④碰撞载荷⑤人为载荷；按载荷状态分为①静载荷②动载荷；按载荷发生概率分为①经常性载荷②偶然性载荷⑹金属结构验算的主要内容：金属结构验算的对象主要包括金属构件、连接件等方面的验算。

具体性能方面的验算主要有①强度验算（静强度验算和疲劳强度验算）；②刚性验算（静态刚度验算和动态刚度验算)；③稳定性验算（整体稳定性验算和局部稳定性验算）第四章⑴工程机械中常用的基本机构和装置有：⑴钢丝绳滑轮组机构；⑵钢丝绳卷筒机构；⑶三角形机构；⑷制动器；⑸回转支承装置；⑹液力变矩器；⑺驱动桥⑵钢丝绳滑轮机构按构造形式分为：①单联钢丝绳滑轮机构，主要用于工程起重机②双联钢丝绳滑轮机构，主要用于桥式类型的起重机⑶钢丝绳滑轮机构按工作原理分为：①省力钢丝绳滑轮机构，主要用于工程起重机的起升机构和变幅机构中；②增速钢丝绳滑轮机构，主要用于轮胎起重机的吊臂伸缩机构中⑷钢丝绳根据不同的使用目的，其结构和编绕方式各不相同，有单绕、双重绕、三重绕等型式。

绳芯的材料有有机物芯（棉芯和麻芯）、石棉芯或金属芯等。

⑸根据钢丝绳破坏的主要原因，提高使用寿命的主要措施有：①在卷绕系统的设计中应尽量减少钢丝绳的弯折次数；②滑轮和卷筒的直径D与钢丝绳直径d的比值也影响钢丝绳的寿命；③滑轮与卷筒的材料太硬，对钢丝绳寿命不利；④钢丝绳在使用中应加强维护保养，定期润滑可以防止锈蚀，减少钢丝绳的内外磨损，从而提高使用寿命⑹钢丝绳的选择要点。

选择钢丝绳时。

根据使用场合，应遵循：①优先选用线接触钢丝绳；②环境腐蚀较大时，选用镀锌钢丝绳；③频繁卷绕时，选用细丝钢丝绳；④起升高度大时，选用不扭转钢丝绳；⑤多层卷绕时选用金属芯钢丝绳⑥无导绕时选用粗丝钢丝绳⑺钢丝绳端头固结方法有哪些①钢丝绳夹固定法②楔形套筒固定法③铝合金压头法④编结法⑻制动器的主要作用有：①支持制动，当重物起升和下降动作完毕后，使重物保持不动；②停止制动，消耗运动部分的动能，使其减速直至停止；③下降制动，消耗下降重物的势能来调节重物下降速度⑼制动器的类型：制动器按驱动部件的的类别可分为①机械制动器②气压制动器③液压制动器④电动制动器⑤人力制动器。

按工作状态分①常闭式②常开式③综合式。

按制动部件的组别分①带式制动器②块式制动器③内胀蹄式制动器④盘式制动器⑤磁粉制动器⑥磁涡流制动器⑽回转支撑的内部结构是由外圈、内圈、滚动体和密封圈四部分组成⑾基本载荷的含义：所谓的基本载荷就是将所有载荷合并为总轴向力、总径向力和总倾翻力矩M⑿当量载荷就是将总的轴向载荷和总的径向载荷转化为轴向载荷以及考虑一定的安全裕度时的计算轴向力和计算弯矩⒀液力变矩器和液力耦合器都是以液体为工作介质，利用液体的动能转换来传递能量的液力变矩器基本结构，实际上是由离心泵和涡轮机的组合，由泵轮B、涡轮T、和导轮D组成，其中导轮是固定的⒁主传动是指将动力输入给驱动桥的传动。

⒂引起车轮滑动的主要原因：一是车轮转向时，在相同的时间内，要求内外两侧车轮的转速、行驶距离不同；二是车辆行驶在不平路面上时，在相同的时间内，要求两侧车轮的转速和行驶距离不同；三是车辆即使行驶在平坦路面上，由于两侧车轮的负荷、气压、磨损不同，在相同的时间内，也要求两侧车轮的转速不同⒃差速器分为牙嵌式、摩擦片式、轴间差速器三种。

⒄轮边减速又称轮边传动，一般采用单排行星轮减速器，其作用是减速、增大转矩，以适应车轮的行驶要求。

⒅驱动桥的功用是将来自变速器的动力经降速增扭并改变方向后，分配给左右驱动轮，并且允许左右驱动轮以不同的转速旋转。

⒆驱动桥的选用原则：①满足传动比的要求，保证车辆的动力性；②满足最小离地间隙的要求，保证车辆的牵引性能；③结构合理，有足够的强度，寿命长，工作可靠；④安装维修方便；⑤符合工程机械种类特性的要求。

第五章⑴基本功能通常是指工作机构的工作头必须保证实现的动作功能。

（设计任务分析）⑵完善功能是指可以提高工作机构的品质与质量的功能，这些功能不是必须具备的功能。

⑶选型件设计通常包括两部分内容，一是品种选择，二是规格选择规格选择的主要内容包括选型参数的赋值计算、选型结果的产品标记、选定产品的图形和绘图参数、选定产品的其他参数（明细栏参数，验算参数等）⑷非选型件通常有两种，一种是形体明确件，另一种是形体不明件形体不明确零件的设计主要包括以下内容：⑴接口基本参数的赋值；⑵接口布局的形体的布置定形；⑶各接口之间连接体的结构设计；⑷给出明细栏参数和验算参数。

⑸工作机构最优化设计的步骤：（1）工作机构的设计参数分析；（2）建立数学模型；（3）最优化求解；（4）优化结果评判；（5）数据圆整。

第六章⑴柴油机种类选择：按工作原理分类，如二冲程柴油机、四冲程柴油机（燃料经济型较好，首选）；按气缸数目分类，如单缸柴油机、多缸柴油机（首选）；按气缸排列分类如直列柴油机和V型柴油机；按额定转速分类，如高速柴油机（优先采用）和低速柴油机；按冷却方式分类，如水冷柴油机、风冷柴油机；按供气方式分类，如自吸式柴油机、增压式柴油机；按用途分类，如车用柴油机、船用柴油机。

⑵柴油机功率选择，通常是以额定功率是否满足使用要求作为柴油机参数选择的主要依据柴油机参数选择在满足额定功率要求的前提下，还应适当考虑以下性能，一是超载能力，二是经济性，三是自重与轮廓尺寸⑶内燃机的主要局限性及解决方法有如下几项：（1）内燃机的特性是高转速、低转矩，而工程机械要求低转速、大转矩。

为了满足低转速、大转矩的使用要求，可在传动系统中设置减速装置，如减速器、主传动、轮边转速等等；（2）因为发动机的转矩低，不能带大的载荷启动，故而需要空载启动。

启动时可以采用离合器或利用变速器空挡使负载与发动机分离或采用液力联轴器；（3）发动机不宜频繁启动，又需及时供给工程机械动力；（4）一台发动机，多个机构须根据情况单独或联合工作，动力传递过程要求可控；（5）发动机的转动方向不变，而各机构的运行方向会有所改变。

可以采用逆变器和变速器倒挡解决（6）速度变化范围小。

利用变速器可以得到多种速度。

采用液力变矩器可以扩大速度范围和转矩范围；（7）发动机难以远程传递动力。

在底盘部分采用以万向节传动轴传递，其他机构采用链传动或带传动。

第七章⑴工程机械的底盘类型总的来看可分为：通用汽车底盘、专用汽车底盘、专用轮胎底盘以及履带底盘四种⑵机械系统的组成模块通常是指动力、传动、执行、操控和支承五个功能模块。

⑶工程机械轮式底盘常用组成模块：动力系统、传动系统、行走系统、转向系统、制动系统⑷底盘传动系统基本组成模块：变矩器、主离合器、变速器、万向节、传动轴、主动轴、差速器、半轴、轮边减速器⑸目前工程机械上应用最广的是摩擦式主离合器，常见的是片式离合器，根据片数的多少可分为单片式、双片式和多片式三种类型。

⑹轮式驱动桥的主要功能是：改变传力方向；实现动力分动；解决左右车轮的差速要求；降低转速，增大扭矩。

此外，驱动桥壳还起承重和传力作用。

⑺传动系统是由上诉部件（主离合器、变速器、万向节、传动轴、驱动桥等）按先后顺序串联组合而成。

⑻轮式行走系统通常由车架、车桥、悬架和车轮组成。

⑼底盘制动系统的基本组成：停车制动器、行车制动器及制动操作系统。

⑽车轮界面指的是轮胎对于车体本身、车轮相对于地面等外界接触的接合关系。

车轮与车体的接合部位称为内界面，车轮与车身之外的接合关系称为外界面。

⑾牵引力的概念：一般情况下，牵引力也就是驱动力的外在表现。

它是发动机克服内摩擦等内阻力后的对外作用力。

简而言之，即为克服工作阻力的动力。

⑿上坡阻力指的是总重量在平行路面方向的分力，它是阻碍车辆行驶的。

⒀行驶阻力为滚动阻力、上坡阻力、空气阻力之和第八章⑴总体方案的基本内容①总体图②总体功能原理介绍③总体技术承诺④总体驱动方案⑤工作机构方案⑥操纵与安全方案⑵总体图的基本内容：①目标系统的基本形状与典型工作状态②目标系统形体的轮廓界限尺寸③目标系统的对外接口情况④目标系统内部各分体之间的接口情况以及各种定位关系⑤特殊技术要求⑥标题栏和明细栏⑦制图标准要求的其他要素考试题型：填空选择判断名词解释简答。