《巖土工程機(jī)械設(shè)計(jì)》課件

《巖土工程機(jī)械設(shè)計(jì)》課程概述本課程介紹巖土工程機(jī)械的結(jié)構(gòu)、工作原理、設(shè)計(jì)方法和應(yīng)用。課程涵蓋挖掘機(jī)、推土機(jī)、起重機(jī)等多種類型的巖土工程機(jī)械。巖土工程機(jī)械概述概念巖土工程機(jī)械是指專門用于土方工程、巖石開采、地基處理等巖土工程作業(yè)的機(jī)械設(shè)備。特點(diǎn)巖土工程機(jī)械具有作業(yè)效率高、自動(dòng)化程度高、適應(yīng)性強(qiáng)、作業(yè)范圍廣等特點(diǎn)。巖土工程機(jī)械的組成結(jié)構(gòu)工作裝置工作裝置是巖土工程機(jī)械完成作業(yè)的直接工具，包括鏟斗、鏟刀、破碎錘等，根據(jù)作業(yè)需求進(jìn)行選擇。行走裝置行走裝置負(fù)責(zé)移動(dòng)機(jī)械，確保在施工現(xiàn)場(chǎng)靈活移動(dòng)，包括履帶式、輪胎式、輪式等。動(dòng)力裝置動(dòng)力裝置提供機(jī)械工作的能量來(lái)源，通常為發(fā)動(dòng)機(jī)，根據(jù)作業(yè)需求選擇汽油、柴油或電力驅(qū)動(dòng)。傳動(dòng)系統(tǒng)傳動(dòng)系統(tǒng)將動(dòng)力傳遞到工作裝置，通常為液壓傳動(dòng)系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)精準(zhǔn)控制和高效作業(yè)。巖土工程機(jī)械的工作原理1動(dòng)力系統(tǒng)提供機(jī)械動(dòng)力2傳動(dòng)系統(tǒng)將動(dòng)力傳遞到工作機(jī)構(gòu)3工作機(jī)構(gòu)完成挖掘、搬運(yùn)等任務(wù)4控制系統(tǒng)控制機(jī)械的運(yùn)行巖土工程機(jī)械的工作原理是通過動(dòng)力系統(tǒng)、傳動(dòng)系統(tǒng)、工作機(jī)構(gòu)和控制系統(tǒng)等相互配合，來(lái)完成各種工程作業(yè)。土力學(xué)基礎(chǔ)知識(shí)土的性質(zhì)土的性質(zhì)對(duì)巖土工程機(jī)械的設(shè)計(jì)至關(guān)重要，例如土的密度、強(qiáng)度、滲透性等。巖石力學(xué)巖石的力學(xué)特性和結(jié)構(gòu)影響巖土工程機(jī)械的工作性能，包括巖石的強(qiáng)度、變形、裂隙等。地下水地下水會(huì)影響土體的強(qiáng)度和穩(wěn)定性，需要考慮地下水位和滲透系數(shù)等因素。地基基礎(chǔ)了解地基的承載力、沉降和穩(wěn)定性是巖土工程機(jī)械設(shè)計(jì)的重要基礎(chǔ)。巖土工程機(jī)械的受力分析巖土工程機(jī)械在工作過程中會(huì)受到多種力的作用，例如重力、摩擦力、牽引力、阻力等。受力分析是機(jī)械設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)，是進(jìn)行強(qiáng)度、剛度和穩(wěn)定性設(shè)計(jì)的重要依據(jù)。1重力機(jī)械自身重量、負(fù)載重量2摩擦力履帶與地面、鏟斗與土體之間的摩擦力3牽引力發(fā)動(dòng)機(jī)輸出的動(dòng)力，用來(lái)克服阻力4阻力機(jī)械運(yùn)動(dòng)過程中的阻礙力，例如滾動(dòng)阻力、空氣阻力巖土工程機(jī)械的應(yīng)力計(jì)算應(yīng)力計(jì)算是巖土工程機(jī)械設(shè)計(jì)中重要的環(huán)節(jié)。應(yīng)力是外力作用在物體內(nèi)部產(chǎn)生的內(nèi)力，是設(shè)計(jì)中必須考慮的關(guān)鍵因素。應(yīng)力計(jì)算方法包括理論計(jì)算、數(shù)值模擬和實(shí)驗(yàn)測(cè)試。理論計(jì)算使用公式和模型推算應(yīng)力，數(shù)值模擬使用計(jì)算機(jī)軟件模擬應(yīng)力分布，實(shí)驗(yàn)測(cè)試使用傳感器直接測(cè)量應(yīng)力。應(yīng)力類型計(jì)算方法影響因素正應(yīng)力理論計(jì)算外力、材料性質(zhì)剪應(yīng)力數(shù)值模擬形狀、載荷分布彎曲應(yīng)力實(shí)驗(yàn)測(cè)試材料強(qiáng)度、尺寸巖土工程機(jī)械的強(qiáng)度設(shè)計(jì)安全系數(shù)保證機(jī)器安全運(yùn)行，防止因過載或意外事故導(dǎo)致失效。安全系數(shù)應(yīng)根據(jù)機(jī)器類型、工作環(huán)境和材料強(qiáng)度等因素確定。應(yīng)力分析計(jì)算機(jī)器各部件在工作狀態(tài)下的應(yīng)力分布，確保應(yīng)力水平不超過材料的屈服強(qiáng)度或抗拉強(qiáng)度。疲勞強(qiáng)度考慮機(jī)器在重復(fù)載荷下的疲勞性能，避免因疲勞破壞導(dǎo)致失效。應(yīng)采用疲勞強(qiáng)度設(shè)計(jì)方法，計(jì)算機(jī)器的疲勞壽命。材料選擇根據(jù)機(jī)器的工作環(huán)境、載荷和強(qiáng)度要求選擇合適的材料，并進(jìn)行熱處理，提高材料的強(qiáng)度和韌性。巖土工程機(jī)械的剛度設(shè)計(jì)11.剛度計(jì)算剛度設(shè)計(jì)旨在保證機(jī)械在工作過程中能夠承受負(fù)載，不會(huì)發(fā)生過度變形或失效，確保設(shè)備的可靠性和穩(wěn)定性。22.剛度要求巖土工程機(jī)械需要滿足特定的剛度要求，以應(yīng)對(duì)各種復(fù)雜的工作條件，例如，在崎嶇地形上行駛或進(jìn)行重物搬運(yùn)。33.結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)通過合理設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)，選擇合適的材料和加工工藝，可以提高巖土工程機(jī)械的剛度，使其能夠承受更大的負(fù)載和工作壓力。44.優(yōu)化設(shè)計(jì)采用有限元分析等方法，對(duì)機(jī)械結(jié)構(gòu)進(jìn)行優(yōu)化，以提高剛度和降低重量，實(shí)現(xiàn)高效的工程設(shè)計(jì)。巖土工程機(jī)械的穩(wěn)定性設(shè)計(jì)傾覆穩(wěn)定性考慮重力、外力、支撐條件，防止機(jī)械翻倒。側(cè)向穩(wěn)定性防止機(jī)械側(cè)翻，設(shè)計(jì)側(cè)傾角，保證重心在支撐范圍內(nèi)?？够€(wěn)定性針對(duì)松散地質(zhì)或坡度，設(shè)計(jì)防滑裝置，防止機(jī)械滑動(dòng)。沉降穩(wěn)定性根據(jù)地質(zhì)條件，設(shè)計(jì)堅(jiān)固底盤，避免過度沉降影響工作。液壓系統(tǒng)設(shè)計(jì)1確定液壓系統(tǒng)參數(shù)包括工作壓力、流量、速度、功率等。根據(jù)巖土工程機(jī)械的工作要求，合理選擇液壓系統(tǒng)的主要參數(shù)，確保系統(tǒng)能夠滿足性能需求。2選擇液壓元件包括液壓泵、液壓馬達(dá)、液壓閥、液壓缸等。選擇合適的液壓元件，確保其能夠在工作壓力、流量、速度等參數(shù)下可靠工作。3設(shè)計(jì)液壓回路根據(jù)巖土工程機(jī)械的工作原理，設(shè)計(jì)液壓回路，確保各個(gè)液壓元件之間的連接和協(xié)調(diào)工作，實(shí)現(xiàn)預(yù)期功能。電控系統(tǒng)設(shè)計(jì)電控系統(tǒng)是巖土工程機(jī)械的重要組成部分，負(fù)責(zé)控制機(jī)械的運(yùn)行狀態(tài)。1功能設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)機(jī)械的自動(dòng)化控制2安全設(shè)計(jì)確保機(jī)械安全可靠運(yùn)行3可靠性設(shè)計(jì)提高系統(tǒng)穩(wěn)定性4維護(hù)性設(shè)計(jì)方便維護(hù)和維修電控系統(tǒng)設(shè)計(jì)應(yīng)充分考慮機(jī)械的功能需求、安全要求、可靠性要求、以及維護(hù)性要求。地基與基礎(chǔ)設(shè)計(jì)基礎(chǔ)類型地基與基礎(chǔ)設(shè)計(jì)包括淺基礎(chǔ)和深基礎(chǔ)，選擇合適的類型取決于土壤條件和建筑物負(fù)荷。樁基設(shè)計(jì)樁基通常用于承載力較弱的土壤，可通過傳遞荷載至較深的巖層來(lái)提高地基承載力。地基穩(wěn)定性地基沉降是重要的設(shè)計(jì)考慮因素，需要進(jìn)行計(jì)算和監(jiān)測(cè)，以確保建筑物的穩(wěn)定性。裝載機(jī)設(shè)計(jì)裝載機(jī)是巖土工程中常用的機(jī)械設(shè)備，主要用于裝卸、搬運(yùn)土石方和其他散裝物料。裝載機(jī)的設(shè)計(jì)涉及多個(gè)方面，包括工作裝置、行走機(jī)構(gòu)、動(dòng)力系統(tǒng)、液壓系統(tǒng)、駕駛室等。工作裝置的設(shè)計(jì)要考慮裝載能力、工作范圍、操作性能等因素。行走機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)要考慮行駛速度、轉(zhuǎn)向性能、通過性等因素。動(dòng)力系統(tǒng)的設(shè)計(jì)要考慮功率匹配、燃油經(jīng)濟(jì)性、排放標(biāo)準(zhǔn)等因素。液壓系統(tǒng)的設(shè)計(jì)要考慮工作壓力、流量、可靠性等因素。駕駛室的設(shè)計(jì)要考慮舒適性、安全性、視野等因素。挖掘機(jī)設(shè)計(jì)挖掘機(jī)是一種多功能工程機(jī)械。其主要用于土方開挖、裝載、運(yùn)輸?shù)裙ぷ?。它擁有?qiáng)大的動(dòng)力系統(tǒng)、液壓系統(tǒng)和控制系統(tǒng)，能夠完成各種復(fù)雜的作業(yè)。挖掘機(jī)的設(shè)計(jì)需要考慮多個(gè)因素，包括工作效率、穩(wěn)定性、可靠性、安全性、操作舒適性等。要選擇合適的發(fā)動(dòng)機(jī)、液壓泵、液壓缸等關(guān)鍵部件，并進(jìn)行合理的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和強(qiáng)度計(jì)算。推土機(jī)設(shè)計(jì)推土機(jī)是一種大型工程機(jī)械，主要用于土方工程中的推土作業(yè)。推土機(jī)設(shè)計(jì)涉及多種專業(yè)知識(shí)，包括機(jī)械設(shè)計(jì)、液壓傳動(dòng)、發(fā)動(dòng)機(jī)原理等。推土機(jī)設(shè)計(jì)需要考慮推土作業(yè)的效率、安全性和可靠性，同時(shí)還要滿足環(huán)保要求。鉆探機(jī)設(shè)計(jì)鉆探機(jī)用于巖土工程勘察、水文地質(zhì)勘察、工程建設(shè)基礎(chǔ)施工等領(lǐng)域。鉆探機(jī)主要由鉆機(jī)主機(jī)、鉆桿、鉆頭、泥漿系統(tǒng)、起重裝置等組成。鉆探機(jī)設(shè)計(jì)主要考慮鉆探深度、鉆孔直徑、巖土類型、工作環(huán)境等因素。分級(jí)機(jī)設(shè)計(jì)分級(jí)機(jī)類型分級(jí)機(jī)主要分為旋轉(zhuǎn)式和振動(dòng)式兩種類型，它們根據(jù)不同的應(yīng)用場(chǎng)景和材料特性進(jìn)行選擇。篩網(wǎng)選擇篩網(wǎng)是分級(jí)機(jī)的核心部件，其材質(zhì)、孔徑和形狀需要根據(jù)物料的粒度、性質(zhì)和產(chǎn)量進(jìn)行合理選擇。工作原理分級(jí)機(jī)通過旋轉(zhuǎn)或振動(dòng)將物料分離成不同粒徑的等級(jí)，用于不同的應(yīng)用場(chǎng)景。篩分機(jī)設(shè)計(jì)篩分機(jī)是一種重要的巖土工程機(jī)械，用于將不同粒徑的物料進(jìn)行分離。篩分機(jī)的設(shè)計(jì)要考慮篩網(wǎng)的材質(zhì)、尺寸、形狀、振動(dòng)頻率等因素，確保篩分效率高、能耗低。常見的篩分機(jī)類型包括振動(dòng)篩、滾筒篩、旋轉(zhuǎn)篩等，不同的篩分機(jī)類型適用于不同的物料特性和篩分要求。篩分機(jī)設(shè)計(jì)需要結(jié)合具體的工程實(shí)際情況，選擇合適的機(jī)型和參數(shù)。卸載機(jī)設(shè)計(jì)卸載機(jī)是用于將物料從運(yùn)輸工具卸到堆場(chǎng)或料倉(cāng)的機(jī)械。主要用于散裝物料的卸貨，例如煤炭、礦石、糧食等。卸載機(jī)根據(jù)結(jié)構(gòu)和工作原理的不同，可以分為多種類型。堆取料機(jī)設(shè)計(jì)堆取料機(jī)是一種用于堆放和取料的工程機(jī)械。主要用于散裝物料的堆放和取料作業(yè)，例如煤炭、礦石、糧食等。堆取料機(jī)的結(jié)構(gòu)形式多樣，常見的形式有橋式堆取料機(jī)、門式堆取料機(jī)、塔式堆取料機(jī)等。堆取料機(jī)的設(shè)計(jì)要考慮以下因素：工作環(huán)境、作業(yè)要求、物料特性、設(shè)備安全性和經(jīng)濟(jì)性等。設(shè)計(jì)過程中要進(jìn)行強(qiáng)度計(jì)算、剛度分析、穩(wěn)定性評(píng)估等。叉車設(shè)計(jì)叉車是一種重要的物料搬運(yùn)機(jī)械，在各種工業(yè)領(lǐng)域中發(fā)揮著重要作用。叉車設(shè)計(jì)需要綜合考慮其性能、結(jié)構(gòu)、安全、可靠性、經(jīng)濟(jì)性等因素。設(shè)計(jì)中需要進(jìn)行動(dòng)力系統(tǒng)、傳動(dòng)系統(tǒng)、液壓系統(tǒng)、控制系統(tǒng)等方面的研究和優(yōu)化。起重機(jī)設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)起重機(jī)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)需要考慮安全性和可靠性，同時(shí)要滿足起重能力和工作范圍的要求。起重能力起重能力是指起重機(jī)可以安全起吊的重量，是設(shè)計(jì)的重要參數(shù)?？刂葡到y(tǒng)控制系統(tǒng)用于控制起重機(jī)的運(yùn)行，確保安全和高效操作。工作原理起重機(jī)的工作原理是通過機(jī)械裝置將重物提升到指定位置。液壓傳動(dòng)設(shè)計(jì)液壓傳動(dòng)原理液壓傳動(dòng)系統(tǒng)利用液壓油作為動(dòng)力介質(zhì)，通過液壓泵、液壓馬達(dá)等部件將機(jī)械能轉(zhuǎn)化為液壓能，再轉(zhuǎn)化為機(jī)械能，從而實(shí)現(xiàn)運(yùn)動(dòng)控制。液壓傳動(dòng)優(yōu)勢(shì)液壓傳動(dòng)具有功率大、效率高、控制靈活、操作簡(jiǎn)便等優(yōu)點(diǎn)，廣泛應(yīng)用于巖土工程機(jī)械。液壓元件選擇根據(jù)機(jī)械的工況和性能要求，選擇合適的液壓泵、液壓馬達(dá)、液壓閥等元件，并進(jìn)行合理的組合。液壓系統(tǒng)設(shè)計(jì)根據(jù)機(jī)械的運(yùn)動(dòng)特性和工作要求，設(shè)計(jì)液壓系統(tǒng)，包括液壓回路、管路布置、安全保護(hù)等。電氣傳動(dòng)設(shè)計(jì)11.電機(jī)選擇電機(jī)功率、轉(zhuǎn)速和工作特性要與機(jī)械設(shè)備相匹配，保證設(shè)備的正常運(yùn)行。22.控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)控制系統(tǒng)應(yīng)可靠、安全、便捷，實(shí)現(xiàn)對(duì)電機(jī)的啟動(dòng)、停止、調(diào)速和保護(hù)等功能。33.電氣元件選型選擇可靠性高、性能穩(wěn)定的電氣元件，確保電氣傳動(dòng)系統(tǒng)可靠運(yùn)行。44.電氣線路設(shè)計(jì)電氣線路設(shè)計(jì)應(yīng)合理、安全，并符合相關(guān)規(guī)范要求。振動(dòng)傳動(dòng)設(shè)計(jì)振動(dòng)傳動(dòng)原理利用機(jī)械振動(dòng)傳遞能量，廣泛應(yīng)用于振動(dòng)篩、振動(dòng)壓路機(jī)等設(shè)備。傳動(dòng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)設(shè)計(jì)合理的傳動(dòng)機(jī)構(gòu)，保證振動(dòng)頻率和振幅，提高工作效率。振動(dòng)特性分析分析振動(dòng)傳動(dòng)系統(tǒng)的振動(dòng)頻率、振幅和能量傳遞效率。噪音控制采用隔振、吸聲等措施，降低振動(dòng)傳動(dòng)系統(tǒng)的噪聲。機(jī)械傳動(dòng)設(shè)計(jì)傳動(dòng)效率機(jī)械傳動(dòng)系統(tǒng)效率影響機(jī)械功率損失，需要進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)。傳動(dòng)平穩(wěn)性傳動(dòng)系統(tǒng)應(yīng)盡量平穩(wěn)，避免沖擊和振動(dòng)，提高機(jī)械使用壽命。傳動(dòng)可靠性選擇可靠的傳動(dòng)方式，保證機(jī)械長(zhǎng)時(shí)間穩(wěn)定工作，避免故障發(fā)生。傳動(dòng)成本合理選擇傳動(dòng)方式，平衡傳動(dòng)效率、可靠性和成本，滿足經(jīng)濟(jì)性要求。鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)材料選擇根據(jù)載荷和環(huán)境條件，選擇合適的鋼材，如低碳鋼、高強(qiáng)度鋼、耐腐蝕鋼等。連接方式常見的連接方式有焊接、螺栓連接、鉚接等，選擇合適的連接方式，保證結(jié)構(gòu)的強(qiáng)度和穩(wěn)定性。結(jié)構(gòu)形式根據(jù)不同的應(yīng)用場(chǎng)景，選擇合適的結(jié)構(gòu)形式，如桁架結(jié)構(gòu)、框架結(jié)構(gòu)、網(wǎng)架結(jié)構(gòu)等。施工工藝需要考慮施工的可行性，確保結(jié)構(gòu)的安裝精度和安全。材料選擇與熱處理11.材料選擇巖土工程機(jī)械需要高強(qiáng)度、耐磨損、耐腐蝕的材料。常見的材料包括鋼材、鑄鐵、鋁合金等。22.熱處理熱處理可以改善材料的機(jī)械性能，例如強(qiáng)度、硬度、韌性等。33.表面處理表面處理可以提高材料的耐腐蝕性、耐磨損性、美觀性等。44.材料測(cè)試材料測(cè)試可以確保材料的質(zhì)量，滿足設(shè)計(jì)要求。潤(rùn)滑系統(tǒng)設(shè)計(jì)潤(rùn)滑油選擇潤(rùn)滑油的選擇至關(guān)重要，需要根據(jù)機(jī)械的運(yùn)行環(huán)境、工況條件和載荷大小進(jìn)行選擇。不同的潤(rùn)滑油具有不同的粘度、抗氧化性、抗磨損性等性能，需要根據(jù)實(shí)際需求進(jìn)行選擇。潤(rùn)滑系統(tǒng)結(jié)構(gòu)潤(rùn)滑系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)需要考慮潤(rùn)滑油的輸送、過濾和冷卻等方面。常見的潤(rùn)滑系統(tǒng)結(jié)構(gòu)包括循環(huán)潤(rùn)滑系統(tǒng)、壓力潤(rùn)滑系統(tǒng)和油浴潤(rùn)滑系統(tǒng)等。潤(rùn)滑脂潤(rùn)滑脂是一種稠密的潤(rùn)滑劑，通常用于需要長(zhǎng)時(shí)間潤(rùn)滑的部位，例如軸承、齒輪等。潤(rùn)滑系統(tǒng)維護(hù)潤(rùn)滑系統(tǒng)的維護(hù)是保證機(jī)械正常運(yùn)行的重要環(huán)節(jié)，需要定期檢查潤(rùn)滑油的油位、清潔度和性能，并及時(shí)更換潤(rùn)滑油。安全性與可靠性設(shè)計(jì)安全設(shè)計(jì)巖土工程機(jī)械安全設(shè)計(jì)至關(guān)重要。設(shè)計(jì)應(yīng)確保設(shè)備在操作過程