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本書系統論述了現代工程機械設計的基本內容和基本方法，內容包括：工程機械現代技術概述與總體設計、工程機械發動機選型及其現代技術、工程機械行駛理論與牽引性能、工程機械傳動系統設計與分析、工程機械制動系統和轉向系統設計、80型輪式裝載機動力系統工作特性研究、工作裝置現代設計、工程機械人?機?環境系統設計、工程機械造型設計、工程機械系統熱平衡技術，對現代設計理論和方法在工程機械設計中的具體應用作了比較詳細的介紹，使讀者能對工程機械整機設計有一個系統、全面的學習和了解。
本書也可供從事工程機械設計、研究、生產、制造、銷售服務等的工程技術人員參考，可作為高等學校機械工程類相關專業課程的教學用書。
本書也可供從事工程機械設計、研究、生產、制造、銷售服務等的工程技術人員參考，可作為高等學校機械工程類相關專業課程的教學用書。
目次
第1章工程機械現代技術概述與總體設計1
1 1工程機械現代設計技術概述1
1 1 1非公路用機動設備柴油機現代技術1
1 1 2工程機械現代液壓技術發展1
1 1 3工程機械現代動力傳動技術發展2
1 1 4工程機械現代多體動力學技術發展2
1 2工程機械總體設計3
1 2 1工程機械的使用性能3
1 2 2工程機械設計過程4
1 2 3工程機械總布置7
1 2 4工程機械CAD技術簡介10
第2章工程機械發動機選型及其現代技術11
2 1發動機的基本性能11
2 1 1動力性11
2 1 2經濟性11
2 1 3振動與噪聲12
2 1 4可靠性與耐久性12
2 1 5排氣凈化12
2 1 6啟動性能13
2 2工程機械發動機的選型13
2 2 1發動機基本形式的選擇13
2 2 2發動機主要性能指標的選擇14
2 3工程機械發動機輔助系統設計15
2 3 1空氣濾清器15
2 3 2消聲器16
2 3 3散熱器的選擇與安裝16
2 3 4風冷發動機冷卻系統安裝要求18
2 3 5發動機運轉狀態監測18
2 3 6發動機潤滑油18
2 4發動機懸置系統設計19
2 4 1懸置設計要求19
2 4 2懸置系統激振源19
2 4 3懸置系統的布置20
2 4 4懸置軟墊設計21
2 4 5發動機飛輪殼結合面靜態彎矩的校核21
2 5工程機械用柴油機現代技術概述22
2 5 1現代柴油機系統仿真模型22
2 5 2現代柴油機關鍵系統22
2 5 3現代柴油機技術的發展方向26
2 6工程機械用柴油機排放技術27
2 6 1柴油機排放物27
2 6 2柴油機排放法規與實施27
2 6 3歐美第三階段排放解決方案29
2 6 4歐美第四階段排放解決方案30
2 6 5排放技術今后的發展32
第3章工程機械行駛理論與牽引性能33
3 1土壤的物理性質33
3 1 1土壤切應力與剪切變形的關系33
3 1 2土壤的切削理論34
3 1 3土壤的其他物理性質35
3 2輪式工程機械行駛理論37
3 2 1概述37
3 2 2輪胎的選定38
3 2 3輪胎運動學39
3 2 4輪胎動力學40
3 2 5影響滾動阻力的因素42
3 2 6驅動輪的滑轉效率與附著性能42
3 2 7輪式工程機械行駛效率44
3 3履帶式工程機械的行駛理論45
3 3 1履帶式工程機械行駛機構組成45
3 3 2履帶式工程機械行駛原理46
3 3 3履帶行駛機構運動學46
3 3 4履帶行駛機構動力學47
3 3 5履帶行駛機構的附著性能及其影響因素49
3 3 6履帶行走機構的效率49
3 4工程機械牽引性能50
3 4 1牽引力平衡50
3 4 2牽引功率平衡51
3 4 3牽引特性53
第4章工程機械傳動系統設計與分析56
4 1傳動系統設計概述56
4 1 1傳動系統的功用56
4 1 2傳動系統類型56
4 1 3傳動系統傳動比確定59
4 2主離合器和液力變矩器設計62
4 2 1主離合器的設計要求和選型62
4 2 2主離合器主要參數的確定63
4 2 3主離合器的設計65
4 2 4液力變矩器的結構和工作原理66
4 2 5液力變矩器的特性66
4 2 6液力變矩器與發動機共同工作的輸入特性69
4 2 7液力變矩器與發動機共同工作的輸出特性73
4 2 8液力變矩器與發動機的合理匹配74
4 2 9液力變矩器的選型77
4 3變速箱設計與分析78
4 3 1機械式變速箱78
4 3 2定軸式動力換擋變速箱82
4 3 3行星式動力換擋變速箱85
4 3 4行星變速箱工作特性分析89
4 4傳動軸和驅動橋設計104
4 4 1傳動軸104
4 4 2輪式驅動橋106
4 4 3履帶式驅動橋107
第5章工程機械制動系統和轉向系統設計109
5 1制動系統概述109
5 2制動器的結構形式選擇110
5 2 1鼓式制動器的結構形式及選擇110
5 2 2盤式制動器的結構形式及選擇111
5 3制動系統主要參數及其選擇112
5 3 1制動力與制動力分配系數112
5 3 2同步附著系數114
5 4轉向系統概述115
5 4 1轉向系統的基本要求115
5 4 2轉向方式的分析和選擇115
5 4 3動力轉向系統設計要求116
5 5鉸接式轉向系統設計117
5 5 1鉸接式轉向的特點117
5 5 2鉸接式轉向運動分析117
5 5 3鉸接式轉向動力分析119
5 5 4轉向液壓缸鉸點位置設計120
5 5 5鉸接式全液壓轉向系統121
第6章輪式裝載機動力系統工作特性研究122
6 180型輪式裝載機動力系統模型122
6 1 1發動機模型124
6 1 2液力變矩器模型125
6 1 3變速箱?驅動橋模型126
6 1 4變速箱換擋離合器模型130
6 1 5車體運動模型131
6 1 6濕式制動器模型132
6 1 7變速液壓泵模型133
6 1 8工作液壓泵模型133
6 1 9轉向液壓泵模型135
6 1 10輔助液壓泵模型136
6 280型輪式裝載機動力系統行駛工作特性研究136
6 2 1起步過程動力系統工作特性136
6 2 2高速行駛動力系統工作特性141
6 380型輪式裝載機動力系統鏟裝作業工作特性研究147
6 3 1全油門“KD”換擋方式鏟裝作業分析147
6 3 2全油門非“KD”方式鏟裝作業150
6 3 3部分油門“KD”方式鏟裝作業154
6 3 4不同方式鏟裝作業動力系統工作性能對比分析157
6 4輪式裝載機限滑差速系統行駛驅動性能研究158
6 4 1限滑差速器簡介159
6 4 2限滑差速系統工作原理及模型建立159
6 4 3限滑差速器性能評價參數163
6 4 4整車重心變化規律165
6 4 5帶限滑差速器裝載機驅動性能分析166
第7章工作裝置現代設計175
7 1工作裝置機構設計175
7 1 1工作裝置設計要求175
7 1 2鏟斗設計175
7 1 3工作裝置連桿機構設計177
7 2工作裝置結構有限元分析181
7 2 1有限元法分析基本流程181
7 2 2基于整機結構的有限元分析183
7 2 3整體結構多體系統分析185
7 2 4整體結構有限元分析190
7 3輪式裝載機液壓系統設計與分析203
7 3 1工作裝置液壓系統的組成和性能要求203
7 3 2工作裝置液壓系統工作特性與能耗分析203
7 3 3轉向液壓系統工作特性與能耗分析214
7 3 4裝載機液壓系統改進研究229
第8章工程機械人?機?環境系統設計233
8 1概述233
8 2工程機械噪聲控制233
8 2 1工程機械噪聲源234
8 2 2工程機械噪聲傳播途徑235
8 2 3工程機械的噪聲控制235
8 3工程機械駕駛室宜人化氣候環境237
8 3 1駕駛室通風238
8 3 2駕駛室采暖238
8 3 3駕駛室制冷238
8 3 4駕駛室的隔熱與密封238
8 4振動壓路機乘坐舒適性239
8 4 1振動壓路機整機動力學模型239
8 4 2振動壓路機振實作業工況乘坐舒適性241
8 4 3振動壓路機轉場行駛工況乘坐舒適性243
8 5輪式裝載機整車結構系統動力學研究245
8 5 1液壓缸動態特性分析245
8 5 2裝載機整車結構系統虛擬樣機模型250
8 5 3裝載機整車結構系統多體動力學分析251
8 5 4裝載機行駛穩定系統分析264
第9章工程機械造型設計268
9 1概述268
9 1 1工程機械造型設計的任務268
9 1 2工程機械駕駛室造型設計269
9 1 3發動機罩造型設計272
9 2駕駛室內部件人機工程設計273
9 2 1人體尺寸的測量273
9 2 2人體模型273
9 2 3座椅設計274
9 2 4駕駛室內操縱器的設計276
9 2 5儀表板的設計279
9 3駕駛室內部布置工具281
9 3 1最佳H點的分析和應用281
9 3 2眼橢圓283
9 3 3頭部轉動點（P）和眼點（E）284
9 3 4駕駛員的頭廓包絡線285
9 3 5駕駛員膝部位置曲線285
9 3 6駕駛員腹部位置曲線286
9 3 7駕駛員手伸及界面286
9 4裝載機駕駛室作業空間設計287
9 4 1裝載機駕駛室作業空間設計概述287
9 4 2方向盤的布置289
9 4 3儀表板的布置290
9 4 4工作裝置操縱桿的布置292
9 4 5轉向燈、雨刷器等組合開關和行走裝置變速桿的布置292
9 4 6其他手控操縱器的布置293
9 5裝載機駕駛室人機工程學仿真293
9 5 1視野仿真293
9 5 2駕駛坐姿仿真294
9 5 3駕駛員手伸及界面仿真299
9 5 4裝載機駕駛室色彩設計299
9 6工程機械色彩設計301
9 6 1工程機械色彩設計應遵循的設計原則301
9 6 2裝載機整車色彩設計302
第10章工程機械系統熱平衡技術304
10 1發動機燃燒放熱和冷卻計算304
10 1 1發動機放熱量計算304
10 1 2發動機傳給冷卻液熱量305
10 1 3廢氣帶走熱量305
10 1 4機體散熱305
10 1 5風扇的主要性能參數306
10 1 6發動機能量去向分析306
10 2液力變矩器工作熱特性分析307
10 2 1液力變矩器的能量損失307
10 2 2液力變矩器工作熱特性308
10 3裝載機液壓系統能耗分析309
10 3 1I形鏟裝工況液壓系統能耗分析309
10 3 2液壓系統傳熱分析311
10 3 3多種作業方式液壓系統熱特征313
10 4車輛散熱器性能316
10 4 1車輛散熱器簡介317
10 4 2波紋翅片換熱機理317
10 4 3散熱器數值模型的建立319
10 4 4散熱器波紋翅片結構參數分析323
10 5裝載機動力艙換熱特性分析326
10 5 1動力艙物理模型建立327
10 5 2動力艙換熱性能分析328
10 5 3動力艙改進分析331
參考文獻334
1 1工程機械現代設計技術概述1
1 1 1非公路用機動設備柴油機現代技術1
1 1 2工程機械現代液壓技術發展1
1 1 3工程機械現代動力傳動技術發展2
1 1 4工程機械現代多體動力學技術發展2
1 2工程機械總體設計3
1 2 1工程機械的使用性能3
1 2 2工程機械設計過程4
1 2 3工程機械總布置7
1 2 4工程機械CAD技術簡介10
第2章工程機械發動機選型及其現代技術11
2 1發動機的基本性能11
2 1 1動力性11
2 1 2經濟性11
2 1 3振動與噪聲12
2 1 4可靠性與耐久性12
2 1 5排氣凈化12
2 1 6啟動性能13
2 2工程機械發動機的選型13
2 2 1發動機基本形式的選擇13
2 2 2發動機主要性能指標的選擇14
2 3工程機械發動機輔助系統設計15
2 3 1空氣濾清器15
2 3 2消聲器16
2 3 3散熱器的選擇與安裝16
2 3 4風冷發動機冷卻系統安裝要求18
2 3 5發動機運轉狀態監測18
2 3 6發動機潤滑油18
2 4發動機懸置系統設計19
2 4 1懸置設計要求19
2 4 2懸置系統激振源19
2 4 3懸置系統的布置20
2 4 4懸置軟墊設計21
2 4 5發動機飛輪殼結合面靜態彎矩的校核21
2 5工程機械用柴油機現代技術概述22
2 5 1現代柴油機系統仿真模型22
2 5 2現代柴油機關鍵系統22
2 5 3現代柴油機技術的發展方向26
2 6工程機械用柴油機排放技術27
2 6 1柴油機排放物27
2 6 2柴油機排放法規與實施27
2 6 3歐美第三階段排放解決方案29
2 6 4歐美第四階段排放解決方案30
2 6 5排放技術今后的發展32
第3章工程機械行駛理論與牽引性能33
3 1土壤的物理性質33
3 1 1土壤切應力與剪切變形的關系33
3 1 2土壤的切削理論34
3 1 3土壤的其他物理性質35
3 2輪式工程機械行駛理論37
3 2 1概述37
3 2 2輪胎的選定38
3 2 3輪胎運動學39
3 2 4輪胎動力學40
3 2 5影響滾動阻力的因素42
3 2 6驅動輪的滑轉效率與附著性能42
3 2 7輪式工程機械行駛效率44
3 3履帶式工程機械的行駛理論45
3 3 1履帶式工程機械行駛機構組成45
3 3 2履帶式工程機械行駛原理46
3 3 3履帶行駛機構運動學46
3 3 4履帶行駛機構動力學47
3 3 5履帶行駛機構的附著性能及其影響因素49
3 3 6履帶行走機構的效率49
3 4工程機械牽引性能50
3 4 1牽引力平衡50
3 4 2牽引功率平衡51
3 4 3牽引特性53
第4章工程機械傳動系統設計與分析56
4 1傳動系統設計概述56
4 1 1傳動系統的功用56
4 1 2傳動系統類型56
4 1 3傳動系統傳動比確定59
4 2主離合器和液力變矩器設計62
4 2 1主離合器的設計要求和選型62
4 2 2主離合器主要參數的確定63
4 2 3主離合器的設計65
4 2 4液力變矩器的結構和工作原理66
4 2 5液力變矩器的特性66
4 2 6液力變矩器與發動機共同工作的輸入特性69
4 2 7液力變矩器與發動機共同工作的輸出特性73
4 2 8液力變矩器與發動機的合理匹配74
4 2 9液力變矩器的選型77
4 3變速箱設計與分析78
4 3 1機械式變速箱78
4 3 2定軸式動力換擋變速箱82
4 3 3行星式動力換擋變速箱85
4 3 4行星變速箱工作特性分析89
4 4傳動軸和驅動橋設計104
4 4 1傳動軸104
4 4 2輪式驅動橋106
4 4 3履帶式驅動橋107
第5章工程機械制動系統和轉向系統設計109
5 1制動系統概述109
5 2制動器的結構形式選擇110
5 2 1鼓式制動器的結構形式及選擇110
5 2 2盤式制動器的結構形式及選擇111
5 3制動系統主要參數及其選擇112
5 3 1制動力與制動力分配系數112
5 3 2同步附著系數114
5 4轉向系統概述115
5 4 1轉向系統的基本要求115
5 4 2轉向方式的分析和選擇115
5 4 3動力轉向系統設計要求116
5 5鉸接式轉向系統設計117
5 5 1鉸接式轉向的特點117
5 5 2鉸接式轉向運動分析117
5 5 3鉸接式轉向動力分析119
5 5 4轉向液壓缸鉸點位置設計120
5 5 5鉸接式全液壓轉向系統121
第6章輪式裝載機動力系統工作特性研究122
6 180型輪式裝載機動力系統模型122
6 1 1發動機模型124
6 1 2液力變矩器模型125
6 1 3變速箱?驅動橋模型126
6 1 4變速箱換擋離合器模型130
6 1 5車體運動模型131
6 1 6濕式制動器模型132
6 1 7變速液壓泵模型133
6 1 8工作液壓泵模型133
6 1 9轉向液壓泵模型135
6 1 10輔助液壓泵模型136
6 280型輪式裝載機動力系統行駛工作特性研究136
6 2 1起步過程動力系統工作特性136
6 2 2高速行駛動力系統工作特性141
6 380型輪式裝載機動力系統鏟裝作業工作特性研究147
6 3 1全油門“KD”換擋方式鏟裝作業分析147
6 3 2全油門非“KD”方式鏟裝作業150
6 3 3部分油門“KD”方式鏟裝作業154
6 3 4不同方式鏟裝作業動力系統工作性能對比分析157
6 4輪式裝載機限滑差速系統行駛驅動性能研究158
6 4 1限滑差速器簡介159
6 4 2限滑差速系統工作原理及模型建立159
6 4 3限滑差速器性能評價參數163
6 4 4整車重心變化規律165
6 4 5帶限滑差速器裝載機驅動性能分析166
第7章工作裝置現代設計175
7 1工作裝置機構設計175
7 1 1工作裝置設計要求175
7 1 2鏟斗設計175
7 1 3工作裝置連桿機構設計177
7 2工作裝置結構有限元分析181
7 2 1有限元法分析基本流程181
7 2 2基于整機結構的有限元分析183
7 2 3整體結構多體系統分析185
7 2 4整體結構有限元分析190
7 3輪式裝載機液壓系統設計與分析203
7 3 1工作裝置液壓系統的組成和性能要求203
7 3 2工作裝置液壓系統工作特性與能耗分析203
7 3 3轉向液壓系統工作特性與能耗分析214
7 3 4裝載機液壓系統改進研究229
第8章工程機械人?機?環境系統設計233
8 1概述233
8 2工程機械噪聲控制233
8 2 1工程機械噪聲源234
8 2 2工程機械噪聲傳播途徑235
8 2 3工程機械的噪聲控制235
8 3工程機械駕駛室宜人化氣候環境237
8 3 1駕駛室通風238
8 3 2駕駛室采暖238
8 3 3駕駛室制冷238
8 3 4駕駛室的隔熱與密封238
8 4振動壓路機乘坐舒適性239
8 4 1振動壓路機整機動力學模型239
8 4 2振動壓路機振實作業工況乘坐舒適性241
8 4 3振動壓路機轉場行駛工況乘坐舒適性243
8 5輪式裝載機整車結構系統動力學研究245
8 5 1液壓缸動態特性分析245
8 5 2裝載機整車結構系統虛擬樣機模型250
8 5 3裝載機整車結構系統多體動力學分析251
8 5 4裝載機行駛穩定系統分析264
第9章工程機械造型設計268
9 1概述268
9 1 1工程機械造型設計的任務268
9 1 2工程機械駕駛室造型設計269
9 1 3發動機罩造型設計272
9 2駕駛室內部件人機工程設計273
9 2 1人體尺寸的測量273
9 2 2人體模型273
9 2 3座椅設計274
9 2 4駕駛室內操縱器的設計276
9 2 5儀表板的設計279
9 3駕駛室內部布置工具281
9 3 1最佳H點的分析和應用281
9 3 2眼橢圓283
9 3 3頭部轉動點（P）和眼點（E）284
9 3 4駕駛員的頭廓包絡線285
9 3 5駕駛員膝部位置曲線285
9 3 6駕駛員腹部位置曲線286
9 3 7駕駛員手伸及界面286
9 4裝載機駕駛室作業空間設計287
9 4 1裝載機駕駛室作業空間設計概述287
9 4 2方向盤的布置289
9 4 3儀表板的布置290
9 4 4工作裝置操縱桿的布置292
9 4 5轉向燈、雨刷器等組合開關和行走裝置變速桿的布置292
9 4 6其他手控操縱器的布置293
9 5裝載機駕駛室人機工程學仿真293
9 5 1視野仿真293
9 5 2駕駛坐姿仿真294
9 5 3駕駛員手伸及界面仿真299
9 5 4裝載機駕駛室色彩設計299
9 6工程機械色彩設計301
9 6 1工程機械色彩設計應遵循的設計原則301
9 6 2裝載機整車色彩設計302
第10章工程機械系統熱平衡技術304
10 1發動機燃燒放熱和冷卻計算304
10 1 1發動機放熱量計算304
10 1 2發動機傳給冷卻液熱量305
10 1 3廢氣帶走熱量305
10 1 4機體散熱305
10 1 5風扇的主要性能參數306
10 1 6發動機能量去向分析306
10 2液力變矩器工作熱特性分析307
10 2 1液力變矩器的能量損失307
10 2 2液力變矩器工作熱特性308
10 3裝載機液壓系統能耗分析309
10 3 1I形鏟裝工況液壓系統能耗分析309
10 3 2液壓系統傳熱分析311
10 3 3多種作業方式液壓系統熱特征313
10 4車輛散熱器性能316
10 4 1車輛散熱器簡介317
10 4 2波紋翅片換熱機理317
10 4 3散熱器數值模型的建立319
10 4 4散熱器波紋翅片結構參數分析323
10 5裝載機動力艙換熱特性分析326
10 5 1動力艙物理模型建立327
10 5 2動力艙換熱性能分析328
10 5 3動力艙改進分析331
參考文獻334
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