工程机械设计程序：理论与实践

工程机械设计尤其是新型工程机械设计，是根据社会对该型工程机械的使用要求而提出的整机参数与性能指标进行设计的，即从整机的总体设计开始，然后通过总体设计的分析与计算，将整机参数和性能指标分解为有关总成的参数和功能后，再进行总成和部件设计，进而进行零件甚至某一更细微的局部设计与研究。

工程机械的设计程序包括：设计任务的提出、编写设计技术任务书、草图设计、技术设计、工作图设计。

1.设计任务的提出

设计任务一般是由上级主管部门、制造工厂根据工程建设的需要及推动技术发展意图提出的，或者根据现有机械的使用情况，提出的改进设计任务。有时设计任务可能是由使用单位根据新的施工方法的需要提出。

2.编写设计技术任务书

在制订技术任务书时，应收集以下资料：

（1）机器预定的工作条件，包括应用地区、主要用途及作业要求、土条件、气候等。

（2）国内外同类机器的资料及其使用情况。

（3）与机器设计相关的先进技术成就资料。

（4）生产厂的设备及技术水平的资料。

任务书作为对以后的设计、试验及工艺准备的指导和依据。其内容包括：任务来源、设计原则和设计依据；产品的用途、使用范围（地区）；工作条件；整机布置形式及主要技术指标和性能参数，有关的可靠性指标及环保指标等；各总成及部件的结构形式和参数；工作装置、附属设备等方面的要求；标准化、通用化、系列化水平及变型方案；所采用的新技术、新结构、新装备、新材料和新工艺；维修、保养及其方便性的要求；生产规划、设备条件及预期制造成本和技术经济性预测等。有时也加进与国内外同类型工程机械技术性能的分析和对比等。有的还附有总布置方案草图及外形方案图，主要特点的说明。

经验证明：正确的设计技术任务书可使设计工作具有明确的目的和方向，否则将会造成设计工作的返工。必须慎重拟定。

3.草图设计

根据任务书提出的主要参数和要求，参考同类型机械，选用适宜的总成结构形式，确定传动系统，初步确定各总成相互位置及固定方法，并以此为依据，绘制草图（总图）。草图设计又称为总体方案设计或初步设计。

在已完成草图设计的基础上，根据各总成的估算重量、重心位置，计算整机的重心位置，验算在作业时的载荷分配，初步确定轮胎或履带尺寸，验算牵引性能并进行稳定性能计算。

最后进行经济性能的研究和分析，其中包括燃料消耗、制造成本、维修费用等。如果上述草图设计能通过审查，即可以进行下一步工作。草图设计可以多方案同时进行，最后择优选取技术方案。

草图设计应依据技术任务书的要求进行，其主要工作内容是：

（1）选定整机方案和部件方案。

（2）绘制总体布置图、各总成部件草图。

（3）拟定传动系统和液压系统图。

（4）初步估算各部件的重量、重心位置，验算载荷分配或压力中心。

（5）初步确定轮胎形式与规格或履带尺寸。

（6）验算机器行驶和作业稳定性。(www.xing528.com)

（7）进一步确定轴距、轮距或履带接地长度和宽度。

（8）进行牵引计算，绘制牵引特性、速度特性、动力特性。

（9）分析机器的牵引性能、速度性能、动力性能、经济性能，并根据分析结果，在必要时调整总体方案和部件方案。

4.技术设计

技术设计时，首先根据选定的方案进行机器的总图设计：绘制整机总图，确定总体布置，确定传动图，确定整机的外形尺寸、特征尺寸及各总成的主要尺寸。然后进行各总成部件的总图设计，确定主要机构和零件的结构尺寸，进行结构设计，绘制各部件的总图和特殊的主要零件的工作图。

在技术设计过程中，要完成全部的详细计算，包括：

（1）运行和工作时的阻力计算。

（2）牵引平衡分析。

（3）牵引性能、速度性能和动力性能分析。

（4）转向、制动和稳定性分析与计算。

（5）主要机构的分析与计算。

（6）钢结构的静力、动力分析与强度、刚度计算。

（7）主要零件的强度、刚度计算等。

最后还要进行校对、审查，要校对、审查项目包括：

（1）要校对、审查机器总图与部件总图。

（2）部件与部件之间有无矛盾、能否正确配合。

（3）校核相对运动的零部件的运动轨迹防止运动干涉。

（4）必要时修改总图、部件图，或者修改个别主要参数。

5.工作图设计

工作图设计包括绘制零件的工作图，完成全套图纸，编制全部的技术文件。

绘制工作图时的注意事项：绘制零件的工作图时，注意其制造工艺性、维修工艺性、贯彻标准化、通用化和系列化，正确拟定制造精度和技术条件。