工程机械概论教案

工程机械概论(教案)授课学时：32授课专业：机械工程1501-1502主讲教师：刘士明第1章绪论教学目的：通过本章学习，熟悉建筑施工中常用的工程机械概况及发展趋势，了解工程机械的相关功能，并掌握工程机械主要类型，了解机械与机器的基础知识。教学重点：掌握工程机械的主要类型、特点和应用场合。教学难点：工程机械的应用。授课学时：2本章知识结构图：建筑机械的定义各国对建筑机械的称谓建筑机械与机械化施工建筑机械的作用和使用范围工程施工对建筑机械的基本要求机械化施工水平的主要指标建筑机械的类型绪论建筑机械的类型、技术参数和产品型号建筑机械的技术参数建筑机械的产品型号机器机械与机器的基本知识机构构件和零件第1讲第1章授课学时2教学目的及要求目的：通过本章学习，熟悉工程机械产业概况及发展趋势，了解工程机械的相关功能，并掌握工程机械主要类型，了解机械和机器的基础知识。要求：掌握工程机械主要类型。教学难点及重点及措施重点：掌握工工程械主要类型、特点和应用场合。难点：工程机械的应用。措施：1、突出重点：结合国内典型工程机械装备进行讲解。2、解决难点：通过实例分析，讲述实际工程机械设备的功能。授课方法讲授（现代化）教学手段多媒体作业思考题无1.1工程机械与机械化施工1.工程机械的定义凡土石方工程，流动起重装卸工程，人货升降输送工程，市政、环卫及各种建设工程、综合机械化施工以及同上述工程相关的生产过程机械化所应用的机械设备，称为工程机械。2.各国对工程机械的称谓1)美国、英国——建筑机械与设备；2)德国——建筑机械与装置；3)俄罗斯——建筑与筑路机械；4)日本——建设机械；5)我国——建设机械（部分产品）、工程机械（国务院行业批文）。3.工程机械的作用和使用范围1)大幅提高劳动生产率、节省大量人力、降低劳动强度、完成靠人力难以承担的高强度工程施工，加快工程建设速度，确保工程质量、降低工程造价、减轻繁重体力劳动、提高经济和社会效益。2)主要用于国防建设工程、交通运输建设、能源工业建设和生产、矿山等原材料建设和生产、农林水利建设、工业与民用建筑、城市建设、环境保护等领域。图1.1大型典型工程机械4.工程施工对工程机械的基本要求1)适应性2)可靠性3)经济性4)安全性5.机械化施工水平的主要指标1)机械化程度；2)装备率；3)设备完好率；4)设备利用率。1.2工程机械的类型、技术参数与产品型号1.工程机械的类型工程机械涵盖的产品分以下二十大类：挖掘机械、铲土运输机械、起重机械、工业车辆、压实机械、路面施工及养护机械、混凝土机械、掘进机械、桩工机械、市政工程与环卫机械、钢筋混凝土制品机械、高空作业机械、装修机械、钢筋及预应力机械、凿岩机械、气动工具、军用工程机械、电梯与扶梯、工程机械配套件、其他专用工程机械。2.工程机械的技术参数尺寸参数；质量参数（习惯称重量参数）；功率参数；经济指标参数。1.3机械的组成与基本知识机械是机器和机构的总称。1.机器机器具有以下共同特征：(1)机器是由实物组合而成的若干机构组成；(2)用于传递运动和动力；(3)具有变换或传递物料、能量和信息的功能。2.机构机构是若干构件的组合，各构件间具有确定的相对运动，但是不具有变换或传递能量、物料、信息的功能。3.构件和零件构件是作相对运动的各个独立运动单元称为构件。机器中的最小制造单元称为零件。本章要点：1、工程机械主要类型2、工程机械种类和应用。第2章挖掘机械教学目的：通过本章学习，熟悉挖掘机械的用途分类以及构造，了解液压挖掘机械制系统的前沿技术。教学重点：熟悉挖掘机械的构造及其应用。教学难点：挖掘机械液压控制系统。授课学时：4本章知识结构图：挖掘机械：挖掘机械的用途、单斗挖掘机的分类概述液压挖掘机的主要技术参数液压挖掘机的发展概况组成部分机械式单斗液压挖掘机构造单斗挖掘机的机械传动图机械式单斗挖掘机的不足挖掘机械工作装置回转装置单斗液压挖掘机构造行走装置液压控制系统挖掘机控制系统功能挖掘机电子控制系统电子控制系统的特点液压挖掘机的特点第2讲第2章2.12.2授课学时2教学目的及要求目的：了解挖掘机械的用途分类以及构造。要求：了解挖掘机械电子控制系统的前沿技术。教学难点及重点及措施重点、难点：挖掘机械的构造。措施：突出重点、难点：引用实例分析，掌握单斗挖掘机的结构。授课方法通过实例分析，了解挖掘机械的相关概念，掌握单斗挖掘机的相关知识。（现代化）教学手段多媒体作业思考题参考教材P100思考题：1、32.1概述1.挖掘机械的用途用途：挖掘机械在建筑、筑路、水利、电力、采矿、石油等工程以及天然气管道铺设和现代军事工程中，被广泛地使用；作业特点:分为周期性作业式和连续性作业式两种，前者为单斗挖掘机，后者为多斗挖掘机。图2.1典型挖掘机械主要应用：1）在筑路工程中用来开挖堑壕和开挖基础；2）在水利工程中用来开挖沟渠、运河和疏浚河道；3）在釆石场、露天采矿等工程中用于剥离和矿石的挖掘等，此外还可对碎石、煤等松散物料进行装载作业；4）更换工作装置后还可进行起重、浇筑、安装、打桩、夯土和拔桩等工作。5）由于单斗挖掘机应用普遍，它可以挖掘Ⅵ级以下的土层和爆破后的岩石。2.单斗挖掘机的分类1)按动力装置分类(1)有电驱动式(2)内燃机驱动式2)按传动装置分类(1)机械传动式(2)液压传动式3)按行走装置分类(1)履带式(2)轮胎式4）按工作装置在水平面可回转的范围分类(1)全回转式(360°)(2)非全回转式(＜270°)5)按工作装置的操纵方式分类(1)机械式：正铲、反铲、拉铲、抓斗、装有吊钩的挖掘机、装有其他工作装置的挖掘机。(2)液压式：反铲、正铲、抓斗、起重吊钩、其他工作装置。3.液压挖掘机的主要技术参数主要参数有：斗容量、机重、额定功率、最大挖掘半径、最大挖掘深度、最大卸载高度、最小回转半径、回转速度和液压系统的工作压力等、其中主要参数有标准斗容量、机重和额定功率三个。标准斗容量：直接反映了挖掘机的挖掘能力。机重：反映了机械本身的级别和实际工作能力。额定功率：反映了挖掘机的动力性能。4.液压挖掘机的发展概况1)我国的三个发展阶段(1)自主开发阶段(1967—1979年)；(2)技术的引进、消化、吸收与提高阶段(1980—1994年)；(3)国外液压挖掘机生产企业全面进入我国市场，独资与合资企业迅速发展的阶段(1994年至今)。2)两个发展方向：(1)采用机电液一体化技术；(2)向大型化和超大型化发展。2.2机械式单斗挖掘机构造1.组成部分工作装置：包括铲斗、动臂及提升用的主铰车和变幅铰车；转台：包括动力装置、传动装置和操纵装置；行走装置：包括车座、行走履带及其传动装置。2.单斗挖掘机的机械传动图单斗挖掘机的机械传动图如图2.2所示。动力由发动机1→主离合器2与链式减速器3→换向机构水平轴48。然后分成两条传动路线：第一条:由圆柱齿轮4、5、11将动力传递至主卷扬轴12，驱动主卷筒回转，控制铲斗的动作；第二条:由换向机构经垂直轴41、一个两挡变速器43，通过圆柱齿轮28、26分别将动力传递给回转立轴29和行走立铀30。图2.2单斗挖掘机的机械传动3.机械式单斗挖掘机的不足1)挖掘力不足2)动作不平稳3)机构不够紧凑4)操纵较沉重5)更换工作装置麻烦第3讲第2章第2.3节第2.4节授课学时2教学目的及要求目的：了解挖掘机械基本构造。要求：了解挖掘机械控制系统。教学难点及重点及措施重点、难点：掌握挖掘机械构造。措施：突出重点、难点：引用实例分析，掌握挖掘机械结构及控制原理。授课方法通过实例分析，了解挖掘机械构造及控制的相关知识。（现代化）教学手段多媒体作业思考题P52思考题：62.3单斗液压挖掘机构造1.工作装置总体组成：发动机、机架、传动系统、行走装置、工作装置、回转装置、操纵控制系统、驾驶室。反铲工作装置组成：动臂、斗杆、铲斗、连杆、摇杆、动臂液压缸、斗杆液压缸、铲斗液压缸。主要用于停机面以下作业，也可以挖停机面以上的土方工程。正铲工作装置：正铲挖掘机主要用于挖掘停机面以上的工作面，也可以挖掘停机面以下工作面的土壤。正铲的卸土方式有两种：前卸式和底卸式。用反铲改成的正铲斗只能用前卸式卸土。底卸式铲斗靠液压缸打开斗底卸土，以增加卸土高度，减少土对运输车辆的冲击。抓斗工作装置:主要结构形式：梅花式抓斗；双颚式抓斗。液压锤:主要功能：进行打桩；开挖冻土和岩层；破坏路面表层；捣实土壤。2.回转装置1)组成回转支承装置(起支承作用),工作装置铰接在平台的前瑞、回转平台通过回转支承与行走装置相连。回转驱动装置(驱动转台回转),回转驱动装置使平台相对于行走装置作回转运动，并带动工作装置绕其回转中心转动。2)回转支承装置的主要结构形式滚动轴承式回转支承转柱式回转支承3.行走装置作用:承载整机重量和工作载荷并完成行走任务。一般有履带式和轮胎式两种，常用的是履带式行走底盘。1)履带行走装置的构造行走架：x形底架、履带架、回转支承底座。中心回转接头行走驱动装置：由双向液压马达经一级齿轮减速，带动驱动链轮。驱动轮引导轮履带张紧装置2)轮胎式行走装置的构造轮胎式液压行走装置的动力通过变速箱由传动轴输出给前、后驱动桥，或经轮边减速器驱动车轮。图2.3摆动前桥机构示意图挖掘机工作时，换向阀1把两个液压缸的工作腔与油箱的通路切断，此时液压缸将前桥的平衡悬架锁住，减少了摆动，提高了作业稳定性。行走时，换向阀1左移，使两个悬架液压缸的工作腔相通，并与油箱接通，前桥便能适应路面的高低坡度，上下摆动使轮胎与地面保持足够的附着力。4.液压控制系统WY100型全液压挖掘机采用双泵双回路定量液压系统，从系统原理图可以看出，径向柱塞泵18出来的高压油分成两个回路，分别进入两组四路集装阀I、Ⅱ，形成两个独立的回路。进入第一组四路集装阀的高压油，可以分别驱动回转液压马达16、铲斗液压缸3、辅助液压缸及右行走液压马达26。由执行元件返回到四路集装阀的油进入合流阀13。进入第二组四路组合阀的高压油，可以分别控制动臂液压缸4、斗杆液压缸2、左行走液压马达10及推土液压缸7。油液由执行元件返回到回路集装阀，并进入限速阀5中。2.4挖掘机电子控制系统简介1)目前挖掘机电子（微机)控制系统的主要功能电子监控，故障自动报警及故障自动排除；节能降耗，提高了生产效率；简化了操作，降低了劳动强度；实现了对柴油机的自动控制；提高了作业的自动化或半自动化程度。2)电子控制系统的特点能在-40—80℃的环境温度下可靠、稳定地工作；抗老化，具有较长的使用寿命；密封性能好，能防止水分和污物的侵入，有较好的耐冲击和抗振动性能；有较强的抗干扰能力，系统能在各种干扰下可靠地工作。3)液压挖掘机的特点优点：①挖掘力及牵引力大，传动平稳，传动比大，作业效率高。②各元件可以相对独立布置，合理布局，易于改进变型。③液压传动有防止过载的能力，使用安全可行，操纵简便灵活。缺点：①液压元件加工精度要求高，装配要求严格，制造较为困难。使用中维修保养要求技术较高，难度较大。②液压油受温度影响较大，总效率较低，有时有噪音和振动。本章要点：1、挖掘机械的总体构造。2、挖掘机械的电子控制系统。第3章推土机教学目的：通过本章学习，掌握推土机的分类方式和作业过程，总体结构及其新结构新技术。教学重点：掌握推土机分类方式总体结构。教学难点：对推土机的新结构新技术的掌握。授课学时：4本章知识结构图：网络化与集群控制状态监测和故障诊断推土作业自动找平动力系统传动系统控制全球定位系统推土机智能化新型驾驶室主机架主要部件模块化行走机构推土机的新结构推土机的新结构