現(xiàn)代工程機(jī)械設(shè)計(jì)技術(shù)及應(yīng)用

第1章工程機(jī)械現(xiàn)代技術(shù)概述與總體設(shè)計(jì)1

11工程機(jī)械現(xiàn)代設(shè)計(jì)技術(shù)概述1

111非公路用機(jī)動(dòng)設(shè)備柴油機(jī)現(xiàn)代技術(shù)1

112工程機(jī)械現(xiàn)代液壓技術(shù)發(fā)展1

113工程機(jī)械現(xiàn)代動(dòng)力傳動(dòng)技術(shù)發(fā)展2

114工程機(jī)械現(xiàn)代多體動(dòng)力學(xué)技術(shù)發(fā)展2

12工程機(jī)械總體設(shè)計(jì)3

121工程機(jī)械的使用性能3

122工程機(jī)械設(shè)計(jì)過(guò)程4

123工程機(jī)械總布置7

124工程機(jī)械CAD技術(shù)簡(jiǎn)介10

第2章工程機(jī)械發(fā)動(dòng)機(jī)選型及其現(xiàn)代技術(shù)11

21發(fā)動(dòng)機(jī)的基本性能11

211動(dòng)力性11

212經(jīng)濟(jì)性11

213振動(dòng)與噪聲12

214可靠性與耐久性12

215排氣凈化12

216啟動(dòng)性能13

22工程機(jī)械發(fā)動(dòng)機(jī)的選型13

221發(fā)動(dòng)機(jī)基本形式的選擇13

222發(fā)動(dòng)機(jī)主要性能指標(biāo)的選擇14

23工程機(jī)械發(fā)動(dòng)機(jī)輔助系統(tǒng)設(shè)計(jì)15

231空氣濾清器15

232消聲器16

233散熱器的選擇與安裝16

234風(fēng)冷發(fā)動(dòng)機(jī)冷卻系統(tǒng)安裝要求18

235發(fā)動(dòng)機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)監(jiān)測(cè)18

236發(fā)動(dòng)機(jī)潤(rùn)滑油18

24發(fā)動(dòng)機(jī)懸置系統(tǒng)設(shè)計(jì)19

241懸置設(shè)計(jì)要求19

242懸置系統(tǒng)激振源19

243懸置系統(tǒng)的布置20

244懸置軟墊設(shè)計(jì)21

245發(fā)動(dòng)機(jī)飛輪殼結(jié)合面靜態(tài)彎矩的校核21

25工程機(jī)械用柴油機(jī)現(xiàn)代技術(shù)概述22

251現(xiàn)代柴油機(jī)系統(tǒng)仿真模型22

252現(xiàn)代柴油機(jī)關(guān)鍵系統(tǒng)22

253現(xiàn)代柴油機(jī)技術(shù)的發(fā)展方向26

26工程機(jī)械用柴油機(jī)排放技術(shù)27

261柴油機(jī)排放物27

262柴油機(jī)排放法規(guī)與實(shí)施27

263歐美第三階段排放解決方案29

264歐美第四階段排放解決方案30

265排放技術(shù)今后的發(fā)展32

第3章工程機(jī)械行駛理論與牽引性能33

31土壤的物理性質(zhì)33

311土壤切應(yīng)力與剪切變形的關(guān)系33

312土壤的切削理論34

313土壤的其他物理性質(zhì)35

32輪式工程機(jī)械行駛理論37

321概述37

322輪胎的選定38

323輪胎運(yùn)動(dòng)學(xué)39

324輪胎動(dòng)力學(xué)40

325影響滾動(dòng)阻力的因素42

326驅(qū)動(dòng)輪的滑轉(zhuǎn)效率與附著性能42

327輪式工程機(jī)械行駛效率44

33履帶式工程機(jī)械的行駛理論45

331履帶式工程機(jī)械行駛機(jī)構(gòu)組成45

332履帶式工程機(jī)械行駛原理46

333履帶行駛機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)學(xué)46

334履帶行駛機(jī)構(gòu)動(dòng)力學(xué)47

335履帶行駛機(jī)構(gòu)的附著性能及其影響因素49

336履帶行走機(jī)構(gòu)的效率49

34工程機(jī)械牽引性能50

341牽引力平衡50

342牽引功率平衡51

343牽引特性53

第4章工程機(jī)械傳動(dòng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)與分析56

41傳動(dòng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)概述56

411傳動(dòng)系統(tǒng)的功用56

412傳動(dòng)系統(tǒng)類型56

413傳動(dòng)系統(tǒng)傳動(dòng)比確定59

42主離合器和液力變矩器設(shè)計(jì)62

421主離合器的設(shè)計(jì)要求和選型62

422主離合器主要參數(shù)的確定63

423主離合器的設(shè)計(jì)65

424液力變矩器的結(jié)構(gòu)和工作原理66

425液力變矩器的特性66

426液力變矩器與發(fā)動(dòng)機(jī)共同工作的輸入特性69

427液力變矩器與發(fā)動(dòng)機(jī)共同工作的輸出特性73

428液力變矩器與發(fā)動(dòng)機(jī)的合理匹配74

429液力變矩器的選型77

43變速箱設(shè)計(jì)與分析78

431機(jī)械式變速箱78

432定軸式動(dòng)力換擋變速箱82

433行星式動(dòng)力換擋變速箱85

434行星變速箱工作特性分析89

44傳動(dòng)軸和驅(qū)動(dòng)橋設(shè)計(jì)104

441傳動(dòng)軸104

442輪式驅(qū)動(dòng)橋106

443履帶式驅(qū)動(dòng)橋107

第5章工程機(jī)械制動(dòng)系統(tǒng)和轉(zhuǎn)向系統(tǒng)設(shè)計(jì)109

51制動(dòng)系統(tǒng)概述109

52制動(dòng)器的結(jié)構(gòu)形式選擇110

521鼓式制動(dòng)器的結(jié)構(gòu)形式及選擇110

522盤(pán)式制動(dòng)器的結(jié)構(gòu)形式及選擇111

53制動(dòng)系統(tǒng)主要參數(shù)及其選擇112

531制動(dòng)力與制動(dòng)力分配系數(shù)112

532同步附著系數(shù)114

54轉(zhuǎn)向系統(tǒng)概述115

541轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的基本要求115

542轉(zhuǎn)向方式的分析和選擇115

543動(dòng)力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)設(shè)計(jì)要求116

55鉸接式轉(zhuǎn)向系統(tǒng)設(shè)計(jì)117

551鉸接式轉(zhuǎn)向的特點(diǎn)117

552鉸接式轉(zhuǎn)向運(yùn)動(dòng)分析117

553鉸接式轉(zhuǎn)向動(dòng)力分析119

554轉(zhuǎn)向液壓缸鉸點(diǎn)位置設(shè)計(jì)120

555鉸接式全液壓轉(zhuǎn)向系統(tǒng)121

第6章輪式裝載機(jī)動(dòng)力系統(tǒng)工作特性研究122

6180型輪式裝載機(jī)動(dòng)力系統(tǒng)模型122

611發(fā)動(dòng)機(jī)模型124

612液力變矩器模型125

613變速箱"para" label-module="para">

614變速箱換擋離合器模型130

615車體運(yùn)動(dòng)模型131

616濕式制動(dòng)器模型132

617變速液壓泵模型133

618工作液壓泵模型133

619轉(zhuǎn)向液壓泵模型135

6110輔助液壓泵模型136

6280型輪式裝載機(jī)動(dòng)力系統(tǒng)行駛工作特性研究136

621起步過(guò)程動(dòng)力系統(tǒng)工作特性136

622高速行駛動(dòng)力系統(tǒng)工作特性141

6380型輪式裝載機(jī)動(dòng)力系統(tǒng)鏟裝作業(yè)工作特性研究147

631全油門(mén)“KD”換擋方式鏟裝作業(yè)分析147

632全油門(mén)非“KD”方式鏟裝作業(yè)150

633部分油門(mén)“KD”方式鏟裝作業(yè)154

634不同方式鏟裝作業(yè)動(dòng)力系統(tǒng)工作性能對(duì)比分析157

64輪式裝載機(jī)限滑差速系統(tǒng)行駛驅(qū)動(dòng)性能研究158

641限滑差速器簡(jiǎn)介159

642限滑差速系統(tǒng)工作原理及模型建立159

643限滑差速器性能評(píng)價(jià)參數(shù)163

644整車重心變化規(guī)律165

645帶限滑差速器裝載機(jī)驅(qū)動(dòng)性能分析166

第7章工作裝置現(xiàn)代設(shè)計(jì)175

71工作裝置機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)175

711工作裝置設(shè)計(jì)要求175

712鏟斗設(shè)計(jì)175

713工作裝置連桿機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)177

72工作裝置結(jié)構(gòu)有限元分析181

721有限元法分析基本流程181

722基于整機(jī)結(jié)構(gòu)的有限元分析183

723整體結(jié)構(gòu)多體系統(tǒng)分析185

724整體結(jié)構(gòu)有限元分析190

73輪式裝載機(jī)液壓系統(tǒng)設(shè)計(jì)與分析203

731工作裝置液壓系統(tǒng)的組成和性能要求203

732工作裝置液壓系統(tǒng)工作特性與能耗分析203

733轉(zhuǎn)向液壓系統(tǒng)工作特性與能耗分析214

734裝載機(jī)液壓系統(tǒng)改進(jìn)研究229

第8章工程機(jī)械人—機(jī)—環(huán)境系統(tǒng)設(shè)計(jì)

81概述233

82工程機(jī)械噪聲控制233

821工程機(jī)械噪聲源234

822工程機(jī)械噪聲傳播途徑235

823工程機(jī)械的噪聲控制235

83工程機(jī)械駕駛室宜人化氣候環(huán)境237

831駕駛室通風(fēng)238

832駕駛室采暖238

833駕駛室制冷238

834駕駛室的隔熱與密封238

84振動(dòng)壓路機(jī)乘坐舒適性239

841振動(dòng)壓路機(jī)整機(jī)動(dòng)力學(xué)模型239

842振動(dòng)壓路機(jī)振實(shí)作業(yè)工況乘坐舒適性241

843振動(dòng)壓路機(jī)轉(zhuǎn)場(chǎng)行駛工況乘坐舒適性243

85輪式裝載機(jī)整車結(jié)構(gòu)系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)研究245

851液壓缸動(dòng)態(tài)特性分析245

852裝載機(jī)整車結(jié)構(gòu)系統(tǒng)虛擬樣機(jī)模型250

853裝載機(jī)整車結(jié)構(gòu)系統(tǒng)多體動(dòng)力學(xué)分析251

854裝載機(jī)行駛穩(wěn)定系統(tǒng)分析264

第9章工程機(jī)械造型設(shè)計(jì)268

91概述268

911工程機(jī)械造型設(shè)計(jì)的任務(wù)268

912工程機(jī)械駕駛室造型設(shè)計(jì)269

913發(fā)動(dòng)機(jī)罩造型設(shè)計(jì)272

92駕駛室內(nèi)部件人機(jī)工程設(shè)計(jì)273

921人體尺寸的測(cè)量273

922人體模型273

923座椅設(shè)計(jì)274

924駕駛室內(nèi)操縱器的設(shè)計(jì)276

925儀表板的設(shè)計(jì)279

93駕駛室內(nèi)部布置工具281

931最佳H點(diǎn)的分析和應(yīng)用281

932眼橢圓283

933頭部轉(zhuǎn)動(dòng)點(diǎn)（P）和眼點(diǎn)（E）284

934駕駛員的頭廓包絡(luò)線285

935駕駛員膝部位置曲線285

936駕駛員腹部位置曲線286

937駕駛員手伸及界面286

94裝載機(jī)駕駛室作業(yè)空間設(shè)計(jì)287

941裝載機(jī)駕駛室作業(yè)空間設(shè)計(jì)概述287

942方向盤(pán)的布置289

943儀表板的布置290

944工作裝置操縱桿的布置292

945轉(zhuǎn)向燈、雨刷器等組合開(kāi)關(guān)和行走裝置變速桿的布置292

946其他手控操縱器的布置293

95裝載機(jī)駕駛室人機(jī)工程學(xué)仿真293

951視野仿真293

952駕駛坐姿仿真294

953駕駛員手伸及界面仿真299

954裝載機(jī)駕駛室色彩設(shè)計(jì)299

96工程機(jī)械色彩設(shè)計(jì)301

961工程機(jī)械色彩設(shè)計(jì)應(yīng)遵循的設(shè)計(jì)原則301

962裝載機(jī)整車色彩設(shè)計(jì)302

第10章工程機(jī)械系統(tǒng)熱平衡技術(shù)304

101發(fā)動(dòng)機(jī)燃燒放熱和冷卻計(jì)算304

1011發(fā)動(dòng)機(jī)放熱量計(jì)算304

1012發(fā)動(dòng)機(jī)傳給冷卻液熱量305

1013廢氣帶走熱量305

1014機(jī)體散熱305

1015風(fēng)扇的主要性能參數(shù)306

1016發(fā)動(dòng)機(jī)能量去向分析306

102液力變矩器工作熱特性分析307

1021液力變矩器的能量損失307

1022液力變矩器工作熱特性308

103裝載機(jī)液壓系統(tǒng)能耗分析309

1031I形鏟裝工況液壓系統(tǒng)能耗分析309

1032液壓系統(tǒng)傳熱分析311

1033多種作業(yè)方式液壓系統(tǒng)熱特征313

104車輛散熱器性能316

1041車輛散熱器簡(jiǎn)介317

1042波紋翅片換熱機(jī)理317

1043散熱器數(shù)值模型的建立319

1044散熱器波紋翅片結(jié)構(gòu)參數(shù)分析323

105裝載機(jī)動(dòng)力艙換熱特性分析326

1051動(dòng)力艙物理模型建立327

1052動(dòng)力艙換熱性能分析328

1053動(dòng)力艙改進(jìn)分析331

參考文獻(xiàn)334

吉林大學(xué)工程機(jī)械專業(yè)教學(xué)隊(duì)伍經(jīng)歷數(shù)十年在該領(lǐng)域的教學(xué)和科研實(shí)踐，在國(guó)內(nèi)工程機(jī)械行業(yè)中享有一定的知名度和影響力，具有明顯的學(xué)科專業(yè)優(yōu)勢(shì)和辦學(xué)特色，是國(guó)內(nèi)工程機(jī)械專業(yè)人才的培養(yǎng)基地、工程機(jī)械行業(yè)的技術(shù)依托，承擔(dān)了國(guó)家工程機(jī)械行業(yè)的國(guó)家攻關(guān)項(xiàng)目、國(guó)家自然科學(xué)基金項(xiàng)目、國(guó)家“863”項(xiàng)目。工程機(jī)械設(shè)計(jì)課程為機(jī)械工程類專業(yè)課程，現(xiàn)有相關(guān)教材多是二十世紀(jì)八十年代初出版的，并多限于工程機(jī)械單機(jī)種的設(shè)計(jì)，對(duì)工程機(jī)械共性的設(shè)計(jì)理論和方法介紹的相對(duì)較少，難以滿足工程機(jī)械專業(yè)教學(xué)要求，急需提供專業(yè)教學(xué)的教科書(shū)。

國(guó)內(nèi)工程機(jī)械行業(yè)在國(guó)民經(jīng)濟(jì)中占據(jù)較重要的地位，從業(yè)人員很多，也急需具有較新設(shè)計(jì)理論和方法的專業(yè)參考書(shū)。

本書(shū)較全面地闡述了工程機(jī)械設(shè)計(jì)理論和設(shè)計(jì)方法，揭示工程機(jī)械設(shè)計(jì)中的內(nèi)在矛盾和規(guī)律，反映現(xiàn)代工程機(jī)械先進(jìn)技術(shù)和研究成果，以促進(jìn)和推動(dòng)工程機(jī)械設(shè)計(jì)水平的提高。本書(shū)內(nèi)容包括：工程機(jī)械現(xiàn)代技術(shù)概述與總體設(shè)計(jì)、工程機(jī)械發(fā)動(dòng)機(jī)選型及其現(xiàn)代技術(shù)、工程機(jī)械行駛理論與牽引性能、工程機(jī)械傳動(dòng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)與分析、工程機(jī)械制動(dòng)系統(tǒng)和轉(zhuǎn)向系統(tǒng)設(shè)計(jì)、80型輪式裝載機(jī)動(dòng)力系統(tǒng)工作特性研究、工作裝置現(xiàn)代設(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)、工程機(jī)械系統(tǒng)熱平衡技術(shù)，對(duì)工程機(jī)械整機(jī)設(shè)計(jì)內(nèi)容均作了系統(tǒng)描述。

本書(shū)兼顧高等學(xué)校本科階段專業(yè)教學(xué)的要求，由于學(xué)時(shí)的限制，教材內(nèi)容的安排上力求精練工程機(jī)械設(shè)計(jì)理論的主要內(nèi)容，而對(duì)工程機(jī)械構(gòu)造和工作原理、主要零件的設(shè)計(jì)理論等內(nèi)容由相關(guān)配套的課程予以講解，以形成系統(tǒng)的專業(yè)教學(xué)體系。此點(diǎn)，對(duì)參考本書(shū)的工程機(jī)械行業(yè)的讀者或許有些不便，望予以諒解。

考慮到工程機(jī)械品種繁多，各機(jī)型又有特殊之處，本書(shū)本著突出共性、照顧特殊性的思路，注意了和其他相關(guān)課程的銜接，著重介紹工程機(jī)械各主要系統(tǒng)的基本設(shè)計(jì)理論和現(xiàn)代成熟的設(shè)計(jì)方法。

本書(shū)為高等學(xué)校機(jī)械工程類專業(yè)教科書(shū)，尤其適用于工程機(jī)械、工程車輛專業(yè)方向的專業(yè)教學(xué)，也可作為相關(guān)專業(yè)的教學(xué)參考書(shū)，并可供有關(guān)工程技術(shù)人員參考。

本書(shū)在編寫(xiě)過(guò)程中得到了吉林大學(xué)機(jī)械科學(xué)與工程學(xué)院的相關(guān)老師給予了大力協(xié)助，在此表示感謝！

本書(shū)得到國(guó)家科技支撐計(jì)劃課題——面向節(jié)能與安全的集成智能化工程機(jī)械裝備研發(fā)（課題編號(hào)：2013BAF07B04）的資助，同時(shí)得到吉林大學(xué)本科“十二五”規(guī)劃教材的資助。

限于編著者水平，書(shū)中難免有不妥之處，敬請(qǐng)讀者批評(píng)指正。

編著者2100433B

《現(xiàn)代工程機(jī)械設(shè)計(jì)技術(shù)及應(yīng)用》系統(tǒng)論述了現(xiàn)代工程機(jī)械設(shè)計(jì)的基本內(nèi)容和基本方法，內(nèi)容包括：工程機(jī)械現(xiàn)代技術(shù)概述與總體設(shè)計(jì)、工程機(jī)械發(fā)動(dòng)機(jī)選型及其現(xiàn)代技術(shù)、工程機(jī)械行駛理論與牽引性能、工程機(jī)械傳動(dòng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)與分析、工程機(jī)械制動(dòng)系統(tǒng)和轉(zhuǎn)向系統(tǒng)設(shè)計(jì)、80型輪式裝載機(jī)動(dòng)力系統(tǒng)工作特性研究、工作裝置現(xiàn)代設(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)、工程機(jī)械系統(tǒng)熱平衡技術(shù)，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)用作了比較詳細(xì)的介紹，使讀者能對(duì)工程機(jī)械整機(jī)設(shè)計(jì)有一個(gè)系統(tǒng)、全面的學(xué)習(xí)和了解。

《現(xiàn)代工程機(jī)械設(shè)計(jì)技術(shù)及應(yīng)用》也可供從事工程機(jī)械設(shè)計(jì)、研究、生產(chǎn)、制造、銷售服務(wù)等的工程技術(shù)人員參考，可作為高等學(xué)校機(jī)械工程類相關(guān)專業(yè)課程的教學(xué)用書(shū)。

《現(xiàn)代工程檢測(cè)及儀表》全面系統(tǒng)地講述了溫度、壓力、流量（包括多相流在內(nèi)）、物位、物性、成分量、機(jī)械量、電工量等工程最的現(xiàn)代檢測(cè)原理、方法及檢測(cè)儀表；對(duì)智能檢測(cè)儀表與現(xiàn)場(chǎng)總線FCS的配套連接，測(cè)量精度與誤差，某些量值傳遞與標(biāo)定，檢測(cè)系統(tǒng)及儀表的抗干擾、防爆等問(wèn)題也做了較為詳細(xì)的介紹?！冬F(xiàn)代工程檢測(cè)及儀表》集中反映了現(xiàn)代工程檢測(cè)的最新技術(shù)成就，理論性、工程性和實(shí)用性強(qiáng)，可供從事工程檢測(cè)、信控、自動(dòng)化、機(jī)電等行業(yè)的科技人員使用，也可作為高等學(xué)校本科高年級(jí)及相關(guān)專業(yè)研究生的教學(xué)用書(shū)。

工程設(shè)計(jì)方案的選擇和實(shí)施，往往要受到社會(huì)、經(jīng)濟(jì)、技術(shù)設(shè)施、法律、公眾等多種因素的制約。解決現(xiàn)代工程技術(shù)問(wèn)題，需要綜合運(yùn)用多種專業(yè)知識(shí)。因此，現(xiàn)代工程技術(shù)人員不能滿足于專門(mén)知識(shí)和具體經(jīng)驗(yàn)的縱向積累，必須廣泛汲取各類知識(shí)，建成有機(jī)的知識(shí)網(wǎng)絡(luò)，以便適應(yīng)現(xiàn)代工程這一綜合性系統(tǒng)的要求。

《現(xiàn)代工程制圖及計(jì)算機(jī)輔助繪圖(第2版)》可作為高等學(xué)校非機(jī)械類本科畫(huà)法幾何及機(jī)械制圖課程的教材，也可供夜大、函授及?？茖W(xué)校使用。為配合教學(xué)，另有配套習(xí)題集及多媒體光盤(pán)同時(shí)出版。