機(jī)械畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）-履帶式推土機(jī)設(shè)計(jì)【全套圖紙】

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1、 （20102010 屆）屆） 本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)資料本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)資料 題題 目目 名名 稱稱 ： ： 履履帶帶式推土機(jī)式推土機(jī) 學(xué)學(xué) 院（部）：院（部）： 機(jī)機(jī) 械械 工工 程程 學(xué)學(xué) 院院 專專 業(yè)業(yè)： ： 機(jī)械機(jī)械設(shè)計(jì)設(shè)計(jì)制造及其自制造及其自動(dòng)動(dòng)化化 學(xué)學(xué) 生生 姓姓 名：名： 班班 級(jí)級(jí)： ： 機(jī)機(jī)設(shè)設(shè) 064 學(xué)號(hào)學(xué)號(hào) 指指導(dǎo)導(dǎo)教教師師姓名：姓名： 職職稱稱 講師講師 最最終評(píng)終評(píng)定成定成績(jī)績(jī)： ： 湖南工業(yè)大學(xué)教務(wù)處湖南工業(yè)大學(xué)教務(wù)處 全套全套圖紙圖紙，加，加 153893706 2010 屆屆 本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)資料本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)資料 第一部分第一部分 設(shè)計(jì)說設(shè)計(jì)說明明書書 （2010

2、 屆）屆） 本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 履帶式推土機(jī)的設(shè)計(jì) 學(xué)學(xué) 院（部）：院（部）： 機(jī)機(jī) 械械 工工 程程 學(xué)學(xué) 院院 專專 業(yè)業(yè)： ： 機(jī)械機(jī)械設(shè)計(jì)設(shè)計(jì)制造及其自制造及其自動(dòng)動(dòng)化化 學(xué)學(xué) 生生 姓姓 名：名： 周勇周勇 班班 級(jí)級(jí)： ： 機(jī)機(jī)設(shè)設(shè) 064 學(xué)號(hào)學(xué)號(hào) 06410200213 指指導(dǎo)導(dǎo)教教師師姓名：姓名： 李睿李睿 職職稱稱 講師講師 最最終評(píng)終評(píng)定成定成績(jī)績(jī) 2010 年 摘摘 要要 推土機(jī)在土石方工程中被廣泛應(yīng)用，推土工作裝置是其承受工作載荷的主要部件， 并將載荷傳遞至機(jī)體，受力情況非常惡劣。在復(fù)雜多變的工作外載荷作用下，分析計(jì) 算推土工作裝置在不同工況、不同部位危險(xiǎn)點(diǎn)

3、的應(yīng)力分布，是設(shè)計(jì)推土機(jī)工作裝置所 必需的。 本文進(jìn)行了推土機(jī)的總體設(shè)計(jì)、推土機(jī)重心計(jì)算、推土機(jī)工作裝置結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。本 次設(shè)計(jì)工作裝置采用固定式直傾推土鏟，雙液壓缸提升。根據(jù)任務(wù)書設(shè)計(jì)了鏟刀和推 土板的主要尺寸，并使用 CAD 制圖軟件，更直觀的將設(shè)計(jì)體現(xiàn)出來。 本設(shè)計(jì)選擇 了危險(xiǎn)工況和計(jì)算位置進(jìn)行了強(qiáng)度校核， 并借助計(jì)算機(jī)選取危險(xiǎn)截面進(jìn)行了有限元 分析，對(duì)結(jié)果進(jìn)行了對(duì)比分析。經(jīng)過校核，該結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)合理，滿足使用要求。穩(wěn)定性 分析中，是在切土作業(yè)和坡道運(yùn)行中進(jìn)行的分析。并根據(jù)受力情況對(duì)液壓缸進(jìn)行設(shè)計(jì)， 得出相應(yīng)的缸體尺寸。 關(guān)鍵詞關(guān)鍵詞：推土機(jī)；工作裝置；液壓缸；強(qiáng)度校核；CAD 制圖 - 1 -

4、 ABSTRACT Bulldozers, works in the wide application of earth-moving equipment, which working device load to bear the main components, and load transfer to the body, the force is very poor. In the complex and ever-changing work loads, the analysis blade equipment in different conditions. Dangerous po

5、int in different parts of the stress distribution is designed bulldozers work necessary for the device. This article was the overall design of bulldozers, bulldozers gravity calculations, bulldozer structure design. This design work of device used fixed straight inclined Dozer, dual hydraulic cylind

6、er elevated. According to the task of spade and book design a blade of main dimensions, and use CAD software, more intuitive design.The design chosen the dangerous working conditions and calculate the position of strength check, and the use of computer selected dangerous cross-section of the finite

7、element analysis, and cooperate the results of the analysis. After checking the rational design of the structure, its meet the requirement. Stability analysis, is cutting jobs and ramp runs in the analysis. And according to the force on the hydraulic cylinder design, draw the appropriate dimensions.

8、 Key words: bulldozers; working device; hydraulic cylinders; check strength; CAD software - 2 - 目目 錄錄 第第 1 1 章章 緒論緒論1 1.1 推土機(jī)概述1 1.1.1 履帶式推土機(jī)介紹 1 1.1.2 推土機(jī)的應(yīng)用2 1.1.3 我國(guó)推土機(jī)產(chǎn)品的發(fā)展前景2 1.1.4 推土機(jī)總體設(shè)計(jì)的任務(wù)3 1.2 課題任務(wù)3 1.3 課題背景和設(shè)計(jì)意義3 第第 2 2 章章 推土機(jī)總體方案設(shè)計(jì)推土機(jī)總體方案設(shè)計(jì)5 2.1 各個(gè)機(jī)構(gòu)的選擇5 2.1.1 動(dòng)力裝置5 2.1.2 傳動(dòng)機(jī)構(gòu)5 2.1.3 行走機(jī)構(gòu)

9、6 2.1.4 工作裝置6 2.1.5 液壓系統(tǒng)6 2.2 推土機(jī)總體參數(shù)選擇6 2.2.1 推土機(jī)重量和接地比壓6 2.2.2 推土機(jī)的行走速度7 2.2.3 鏟刀的垂直壓力和比壓入力7 2.2.4 鏟刀的提升高度和切削深度7 2.2.5 推土機(jī)生產(chǎn)率7 第第 3 3 章章 推土機(jī)重心計(jì)算推土機(jī)重心計(jì)算9 4.1 重心位置分析9 4.2 重心位置的確定9 第第 4 4 章章 推土機(jī)工作裝置設(shè)計(jì)推土機(jī)工作裝置設(shè)計(jì)11 4.1 工作裝置結(jié)構(gòu)類型11 4.2 工作裝置主要參數(shù)及結(jié)構(gòu)尺寸的確定12 4.2.1 鏟刀的高度和寬度12 - 3 - 4.2.2 推土板角度參數(shù)的選擇12 4.2.3 推土板

10、曲率半徑14 4.2.4 推土板直線部分及擋土板尺寸15 4.2.5 頂推架于臺(tái)車架的鉸點(diǎn)位置15 4.2.6 鏟刀鋼板厚度15 4.3 推土機(jī)工作裝置的強(qiáng)度計(jì)算15 4.3.1 土壤的切削性能15 4.3.2 推土機(jī)受力分析16 4.3.3 推土機(jī)作業(yè)阻力計(jì)算18 4.4 推土機(jī)鏟刀的強(qiáng)度計(jì)算20 4.4.1 計(jì)算位置的確定（第一計(jì)算位置）20 4.4.2 超靜定計(jì)算20 4.4.3 斜撐桿強(qiáng)度計(jì)算27 4.5 第三位置計(jì)算28 4.5.1 頂推架的強(qiáng)度計(jì)算28 4.5.2 鉸銷軸強(qiáng)度計(jì)算29 第第 5 5 章章 推土機(jī)的穩(wěn)定性計(jì)算推土機(jī)的穩(wěn)定性計(jì)算31 5.1 推土機(jī)切土作業(yè)的穩(wěn)定性31

11、5.2 推土機(jī)坡道運(yùn)行的穩(wěn)定性32 5.2.1 縱向穩(wěn)定性32 5.2.2 橫向穩(wěn)定性33 第第 6 6 章章 液壓缸設(shè)計(jì)液壓缸設(shè)計(jì)34 6.1 系統(tǒng)壓力的確定34 6.2 計(jì)算油缸尺寸34 結(jié)論37 參考文獻(xiàn)38 致謝39 1 第一章第一章 緒緒 論論 1.1 推土機(jī)概述推土機(jī)概述 1 1. . 1 1. .1 1 履履帶帶式式推推土土機(jī)機(jī)介介紹紹 （1 1）. .歷歷史史介介紹紹 履帶式推土機(jī)是由 美國(guó)人 Benjamin Holt 在 1904 年研制成功的，它是在履 帶式拖拉機(jī)前面安裝人力提升的推土裝置而形成，當(dāng)時(shí)的動(dòng)力是蒸汽機(jī)，之后 又先后研制成功由天然氣動(dòng)力驅(qū)動(dòng)和汽油機(jī)驅(qū)動(dòng)的履帶式

12、推土機(jī)，推土鏟刀也 由人力提升發(fā)展為鋼絲繩提升。隨著技術(shù)的不斷進(jìn)步，目前推土機(jī)動(dòng)力已經(jīng)全部 采用柴油機(jī)，推土鏟刀和松土器全部由液壓缸提升。推土機(jī)除履帶式推土機(jī)外， 還有輪胎式推土機(jī)，它的出現(xiàn)要比履帶式推土機(jī)晚十年左右。我國(guó)生產(chǎn)推土機(jī)， 是新中國(guó)成立以后才開始的。 （2 2）. .推推土土機(jī)機(jī)分分類類 按行走方式，推土機(jī)可分為履帶式和輪胎式兩種。履帶式推土機(jī)附著牽引力大， 接地比壓小 (0.04 一 0.13MPa)，爬坡能力強(qiáng)，但行駛速度低。輪胎式推土機(jī)行駛 速度高，機(jī)動(dòng)靈活，作業(yè)循環(huán)時(shí)間短，運(yùn)輸轉(zhuǎn)移方便，但牽引力小，適用于需經(jīng) 常變換工地和野外工作的情況 。 按用途可分為通用型及專用型兩種。

13、通用型是按標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行生產(chǎn)的機(jī)型，廣泛用于 土石方工程中。專用型用于特定的工況下，有采用三角形寬履帶板以降低接地比壓的 濕地推土機(jī)和沼澤地推土機(jī)、水陸兩用推土機(jī)、水下推土機(jī)、船艙推土機(jī)、無人駕駛 推土機(jī)、高原型和高濕工況下作業(yè)的推土機(jī)等。 我國(guó)目前生產(chǎn)的主要是通用型推土機(jī)、濕地型推土機(jī)以及適應(yīng)西部大開發(fā)達(dá)高原 型推土機(jī)。經(jīng)歷了 20 多年的穩(wěn)步發(fā)展，目前我國(guó)推土機(jī)行業(yè)已形成從 59kW(80 馬力， 山推的 SD08 推土機(jī)，在 5.12 汶川地震中，由俄羅斯米-26 直升機(jī)吊起到施工現(xiàn)場(chǎng)) 到 309kW(420 馬力，為山推近年來開發(fā)的 SD42 推土機(jī)，主要出口到俄羅斯，另?yè)?jù)山 推內(nèi)部消息，

14、2009 年山推將開發(fā) 520 馬力的推土機(jī)納入科研計(jì)劃)規(guī)格齊全的產(chǎn)品系 列。而且還出現(xiàn)了根據(jù)不同作業(yè)工況的需要，采用不同配置模塊的變型產(chǎn)品，基本上 滿足了國(guó)內(nèi)土石方工程對(duì)推土機(jī)產(chǎn)品的需求。 （3 3）. .結(jié)結(jié)構(gòu)構(gòu)和和原原理理 履帶式推土機(jī)主要由發(fā)動(dòng)機(jī)、傳動(dòng)系統(tǒng)、工作裝置、電氣部分、駕駛室和機(jī) 罩等組成。其中，機(jī)械及液壓傳動(dòng)系統(tǒng)又包括液力變矩器、聯(lián)軸器總成、行星齒 2 輪式動(dòng)力換擋變速器、中央傳動(dòng)、轉(zhuǎn)向離合器和轉(zhuǎn)向制動(dòng)器、終傳動(dòng)和行走系統(tǒng) 等。 動(dòng)力輸出機(jī)構(gòu)以齒輪傳動(dòng)和花鍵連接的方式帶動(dòng)工作裝置液壓系統(tǒng)中工作泵、 變速變矩液壓系統(tǒng)變速泵、轉(zhuǎn)向制動(dòng)液壓系統(tǒng)轉(zhuǎn)向泵；鏈輪代表二級(jí)直齒齒輪傳 動(dòng)的

15、終傳動(dòng)機(jī)構(gòu)（包括左和右終傳動(dòng)總成）；履帶板包括履帶總成、臺(tái)車架和懸 掛裝置總成在內(nèi)的行走系統(tǒng)。 1 1. .1 1. .2 2 推推土土機(jī)機(jī)的的應(yīng)應(yīng)用用 推土機(jī)采用機(jī)械傳動(dòng)或帶液力變矩器的液力機(jī)械傳動(dòng)系統(tǒng)，也有少數(shù)采用液 壓傳動(dòng)系統(tǒng)。 推土機(jī)是填埋場(chǎng)應(yīng)用最為廣泛的機(jī)械。 主要功能是將垃圾從卸車地點(diǎn)推到填埋位置，配合壓實(shí)機(jī)作業(yè)并兼有壓實(shí)效果， 特別是在雨季由于垃圾含水量大承載能力下降壓實(shí)機(jī)作業(yè)往往非常困難，就更需要推 土機(jī)來作業(yè)協(xié)助垃圾壓實(shí)。為保證雨季填埋場(chǎng)的作業(yè)可持續(xù)進(jìn)行推土機(jī)的機(jī)械性能， 必須要考慮所選用的推土機(jī)要能夠保證在較濕的垃圾上行走，并進(jìn)行作業(yè)選擇履帶較 寬的濕地型。 推土機(jī)是必要的

16、，國(guó)內(nèi)現(xiàn)有多家機(jī)械制造廠可生產(chǎn)濕地型推土機(jī)，所 有廠家的技術(shù)資料應(yīng)不難得到下面只以山推工程機(jī)械股份有限公司產(chǎn)品為例作一介紹： 其中的一些性能特點(diǎn)在選購(gòu)任何廠家的產(chǎn)品時(shí)可參考比較衛(wèi)型推土機(jī)，飛輪功率額定 轉(zhuǎn)速操作質(zhì)量山推環(huán)衛(wèi)型推土機(jī)系列產(chǎn)品是山推工程機(jī)械股份有限公司，根據(jù)中國(guó)國(guó) 情和我國(guó)城市生活垃圾散碎雜等具體情況，研制開發(fā)的是按照市場(chǎng)需求并經(jīng)多次改進(jìn) 反復(fù)試驗(yàn)生產(chǎn)的技術(shù)成熟，性能優(yōu)異的經(jīng)濟(jì)型推土機(jī)。變型機(jī)種按適用范圍可分為環(huán) 衛(wèi)型推土機(jī)環(huán)衛(wèi)型推土機(jī)環(huán)衛(wèi)型推土機(jī)主要適用于垃圾場(chǎng)的填埋平整壓實(shí)堆積等工作 也可用于牽引。 1.1.3 我國(guó)推土機(jī)產(chǎn)品的發(fā)展前景我國(guó)推土機(jī)產(chǎn)品的發(fā)展前景 （1 1）. .

17、開開發(fā)發(fā)小小型型推推土土機(jī)機(jī) 與北美、西歐和日本市場(chǎng)相比，中國(guó)小型推土機(jī)市場(chǎng)無論是銷量，還是小型 推土機(jī)與重型推土機(jī)銷售總量中所占的比重，都有相當(dāng)大的差距。推土機(jī)行業(yè)必 須借這次機(jī)遇，努力滿足這一新市場(chǎng)的需求。據(jù)有關(guān)雜志介紹，目前小型機(jī)市場(chǎng) 已進(jìn)入成長(zhǎng)期， 2008-2012 年前后進(jìn)入成長(zhǎng)期后期和成熟期前期， 2020 年前后 進(jìn)入成熟期。 所以，推土機(jī)行業(yè)的有關(guān)企業(yè)，應(yīng)從戰(zhàn)略角度著眼，決不能忽視小型產(chǎn)品的 未來市場(chǎng)。但，在中國(guó)這樣的發(fā)展中國(guó)家開發(fā)小型工程機(jī)械產(chǎn)品，其定位一定要 準(zhǔn)。應(yīng)該用不同的技術(shù)、針對(duì)不同用戶群來解決定位準(zhǔn)的問題。應(yīng)首先開發(fā)滿足 發(fā)達(dá)地區(qū)廣大農(nóng)村市場(chǎng)的低端產(chǎn)品。而高端產(chǎn)品

18、更多應(yīng)考慮未來用戶的需求。 3 （2 2）. .盡盡快快完完善善和和解解決決適適應(yīng)應(yīng)西西部部高高原原地地區(qū)區(qū)作作業(yè)業(yè)的的關(guān)關(guān)鍵鍵技技術(shù)術(shù) 1、采用功率恢復(fù)型的增壓技術(shù)。 2、熱平衡技術(shù)。 3、防風(fēng)沙技術(shù)的應(yīng)用。 4、自救防護(hù)設(shè)備及機(jī)具的配置。 5、低溫預(yù)熱系統(tǒng)的采用。 6、多自由度推土裝置的開發(fā)應(yīng)用。 1.1.41.1.4 推土機(jī)總體設(shè)計(jì)的任務(wù)推土機(jī)總體設(shè)計(jì)的任務(wù) 根據(jù)所要設(shè)計(jì)的推土機(jī)的主要用途、作業(yè)條件、制造情況等全名正確的確定影響 整機(jī)性能的主要參數(shù)、各總成的型式，并進(jìn)行合理的布置。 總體設(shè)計(jì)包括以下內(nèi)容： （1）根據(jù)設(shè)計(jì)任務(wù)，選擇機(jī)型及各總成結(jié)構(gòu)型式，確定總體布置方案。 （2）確定整機(jī)主

19、要性能參數(shù)。 （3）按總體性能要求，確定各總成主要參數(shù)及相互之間的關(guān)系。 （4）進(jìn)行必要的總體計(jì)算。 （5）繪制整機(jī)尺寸鏈圖及總圖。 （6）輔助系統(tǒng)設(shè)計(jì)。 總體設(shè)計(jì)對(duì)整機(jī)性能起決定性的作用，因?yàn)檎麢C(jī)性能的好壞，不僅取決于的各 總成本身性能的優(yōu)略，而且更重要的是與他們之間的協(xié)調(diào)有關(guān)。組成整機(jī)的各總成之 間的聯(lián)系又相互制約。在總體設(shè)計(jì)中，如果對(duì)整機(jī)缺乏總體考慮，那么即使各總成的 造型與設(shè)計(jì)是好的，是先進(jìn)的，但組合在一起不一定能取得良好的的效果。因此在總 體設(shè)計(jì)中，各總成要相互協(xié)調(diào)，不能片面強(qiáng)調(diào)某一局部，必須從整機(jī)出發(fā)全面考慮， 從而獲得較高的經(jīng)濟(jì)技術(shù)指標(biāo)。 1.21.2 課題任務(wù)課題任務(wù) 本設(shè)計(jì)題

20、目進(jìn)行推土機(jī)鏟斗的設(shè)計(jì)，主要工作有：設(shè)計(jì)工作裝置的結(jié)構(gòu)形式和尺 寸，設(shè)計(jì)鏟刀高度、鏟刀寬度、推土板角度參數(shù)、曲率半徑，頂推架與臺(tái)車架鉸點(diǎn)位 置，然后進(jìn)行鏟斗的強(qiáng)度計(jì)算，最后進(jìn)行鏟斗的三維設(shè)計(jì)。 1.31.3 課題背景和設(shè)計(jì)意義課題背景和設(shè)計(jì)意義 隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，競(jìng)爭(zhēng)無處不在，現(xiàn)在對(duì)學(xué)生的要求越來越高，不僅對(duì)學(xué)生 的理論要求提高了，而且對(duì)學(xué)生的動(dòng)手能力的要求也有所提高，而這次的畢業(yè)設(shè)計(jì)就 是對(duì)學(xué)生的理論實(shí)踐能力的一次提高。 本次設(shè)計(jì)主要完成鏟刀結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，需要查閱很多相關(guān)資料和深入思考問題，這對(duì) 4 專業(yè)能力的提升有很大幫助。 在這次的設(shè)計(jì)中，應(yīng)用了結(jié)構(gòu)力學(xué)的知識(shí)，提高學(xué)生對(duì)軟件的應(yīng)用能力。

21、第二章第二章推土機(jī)總體方案設(shè)計(jì)推土機(jī)總體方案設(shè)計(jì) 5 2.12.1 各個(gè)機(jī)構(gòu)的選擇各個(gè)機(jī)構(gòu)的選擇 推土機(jī)總體結(jié)構(gòu)包括動(dòng)力裝置、傳動(dòng)機(jī)構(gòu)、行走機(jī)構(gòu)、工作裝置、液壓系統(tǒng)、電 氣系統(tǒng)和駕駛室等。 2.1.12.1.1 動(dòng)力裝置動(dòng)力裝置 推土機(jī)的工作特點(diǎn)是在戶外連續(xù)作業(yè)，且阻力時(shí)常變化，宜選取 12 小時(shí)功率作 為發(fā)動(dòng)機(jī)裝車的標(biāo)定功率，轉(zhuǎn)速在 18002000r/min 之間，功率為 120kw，速度適應(yīng) 系數(shù)應(yīng)在 1.351.55 的范圍內(nèi)。 選用斯太爾 WD615T1-3 六缸四沖程柴油發(fā)動(dòng)機(jī)，額定功率 120kw，最大輸出 扭矩 840Nm。 2.1.22.1.2 傳動(dòng)機(jī)構(gòu)傳動(dòng)機(jī)構(gòu) 采用發(fā)動(dòng)機(jī)液

22、力變矩器變速器中央傳動(dòng)最終傳動(dòng)的路線。 （1）液力變矩器 推土機(jī)功率 120kw，屬大型推土機(jī)，應(yīng)選液力機(jī)械傳動(dòng)。液力機(jī)械傳動(dòng)所選變 矩器應(yīng)有較大的工作變矩系數(shù)和啟動(dòng)變矩系數(shù)，以及較大的最高效率較寬的高效率范 圍，而且穿透性應(yīng)比較小。 選用 YJ380 型單級(jí)單相三元件液力變矩器，循環(huán)圓直徑 380 mm，變矩系數(shù) 2.38，最高效率 86%。該變矩器使推土機(jī)輸出力的大小能自動(dòng)適應(yīng)外負(fù)載的變化，并 保證超載運(yùn)行時(shí)發(fā)動(dòng)機(jī)不熄火。 （2）變速器 變速器要求結(jié)構(gòu)緊湊，換檔平穩(wěn)，換檔時(shí)無需切斷動(dòng)力。 采用行星齒輪式動(dòng)力換檔變速器，速度的切換通過手操作液壓控制閥實(shí)現(xiàn)，前進(jìn) 后退各三檔，采用強(qiáng)制潤(rùn)滑。 （

23、3）中央傳動(dòng)和最終傳動(dòng) 采用一對(duì)螺旋圓錐齒輪傳動(dòng)，將動(dòng)力分左右兩部分。通過左右轉(zhuǎn)向離合器再將動(dòng) 力傳給最終傳動(dòng)，最終傳動(dòng)為二級(jí)直齒輪減速機(jī)構(gòu)，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，承受力強(qiáng)，是推土機(jī) 的主要受力部件。 （4）轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu) 采用多片濕式轉(zhuǎn)向離合器，利用彈簧壓緊，手操縱（與制動(dòng)器聯(lián)動(dòng)）油壓助力壓 縮，液壓分離；采用濕式帶抱式腳踏油壓助力轉(zhuǎn)向制動(dòng)器，以轉(zhuǎn)向器從動(dòng)鼓作為制動(dòng) 鼓。 2.1.32.1.3 行走機(jī)構(gòu)行走機(jī)構(gòu) 行走機(jī)構(gòu)由臺(tái)車、平衡梁和四輪一帶(托輪、鏈輪、支重輪、引導(dǎo)輪和履帶) 6 組成。臺(tái)車通過平衡梁與機(jī)架間半剛性聯(lián)接，支撐推土機(jī)前部幣量。臺(tái)車張緊液壓缸 起張緊履帶的作用，緩沖彈簧起緩和沖擊的作用。履帶為

24、密封潤(rùn)滑型耐磨損，摩擦系 數(shù)低，使用壽命長(zhǎng)。 2.1.42.1.4 工作裝置工作裝置 推土鏟可根據(jù)不同的使用土況配置角鏟、直傾鏟、U 形鏟和環(huán)衛(wèi)鏟。后工作裝 置可配置單齒松土器、三齒松土器、工業(yè)絞盤、拖式鏟運(yùn)機(jī)、拖式振動(dòng)壓路機(jī)等，并 可根據(jù)用戶需要改裝成吊管機(jī)和焊接工程車，這些工作裝置均為液壓驅(qū)動(dòng)、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、 連接方便。 采用液壓操縱式直傾鏟刀，鏟刀可以在液壓缸的作用下強(qiáng)制入土，在較硬土質(zhì)條 件下正常作業(yè)，保證作業(yè)質(zhì)量，操作輕便，易于控制。工作裝置布置在推土機(jī)前端， 主要包括推土鏟刀、頂推架、水平撐桿、斜撐桿和控制推土鏟刀起落的液壓缸。 直傾式鏟刀的推土板采用中部為圓弧段，上部為擋土板，下部為

25、直線段的復(fù)合型 推土板，推土板斷面結(jié)構(gòu)為半開式。推土板側(cè)邊與推土機(jī)縱軸方向夾角一般為 57 度。 2.1.52.1.5 液壓系統(tǒng)液壓系統(tǒng) 液壓系統(tǒng)分為變速變矩液壓系統(tǒng)、轉(zhuǎn)向液壓系統(tǒng)和工作裝置液壓系統(tǒng)。變速液壓 系統(tǒng)由變速泵、變速閥等組成，用于推土機(jī)的前進(jìn)、后退和變速換擋，使推土機(jī)換擋 平穩(wěn)、可靠、省力。轉(zhuǎn)向液壓系統(tǒng)由轉(zhuǎn)向泵、轉(zhuǎn)向閥等組成，用于推土機(jī)的轉(zhuǎn)向和制 動(dòng)，使推土機(jī)轉(zhuǎn)向制動(dòng)靈活可靠。工作裝置液壓系統(tǒng)由工作泵、控制閥和液壓缸等組 成，用于推土機(jī)工作裝置的提升、下降和保持，作業(yè)效率高。 2.22.2 推土機(jī)總體參數(shù)選擇推土機(jī)總體參數(shù)選擇 推土機(jī)的總體參數(shù)包括重量、速度、牽引力等。初選時(shí)，一般

26、按經(jīng)驗(yàn)公式或相似 法則來確定，然后通過總體計(jì)算來校核總體性能。如果計(jì)算結(jié)果不夠理想，必須對(duì)某 些參數(shù)做適當(dāng)?shù)男薷模垣@得良好的總體性能。 2.2.12.2.1 推土機(jī)重量和接地比壓推土機(jī)重量和接地比壓 推土機(jī)的重量總體性能影響很大，他是衡量發(fā)動(dòng)機(jī)功率利用的一個(gè)重要參數(shù)。 此款推土機(jī)的使用重量是 173850N，其發(fā)動(dòng)機(jī)額定功率是 120Kw，所以其比重 量約是 1.45。 推土機(jī)的接地比壓 q 是使用重量與履帶接地面積 F 之間的比值按下式計(jì)算： s G q= （2.1） Lb Gs 3 102 式中：推土機(jī)的使用重量（KN）; s G 7 L履帶接地長(zhǎng)度（m） ； b履帶板寬度（m） ； 其

27、中，是 173.85kN，L 為 2.43m，b 為 0.51m。 s G q=68KPa 51 . 0 43. 2102 85.173 3 履帶式推土機(jī)的接地比壓一般在 60KPa 左右。 2.2.22.2.2 推土機(jī)的行走速度推土機(jī)的行走速度 推土機(jī)前進(jìn)時(shí) 13 檔的速度分別為 03.8Km/h,3.86.6 Km/h，6.610.6 Km/h。后退時(shí) 13 檔的速度分別為 04.9 Km/h，4.98.5 Km/h，8.513.6 Km/h. 2.2.32.2.3 鏟刀的垂直壓力及比壓入力鏟刀的垂直壓力及比壓入力 鏟刀的垂直壓力 p 是以推土機(jī)在油缸的作用下，抬頭失穩(wěn)極限情況下確定的，其

28、 計(jì)算公式如下： P=（N） （2.2） s G 1 l l 式中：推土機(jī)使用重量（N） ； s G 、鏟刀切削刃及整機(jī)重心至傾翻點(diǎn)水平距離；l 1 l 為 17385N, 、分別為 3.5m，1.2m，所以有如下： s Gl 1 l P=17385N=42255N 2 . 1 5 . 3 比入壓 q 是鏟刀單位支地面積的垂直壓力。q 按下式計(jì)算： q3.4MPa F p 5 10 F切削刃接地面積（） 。 2.2.42.2.4 鏟刀的提升高度和切削深度鏟刀的提升高度和切削深度 此款推土機(jī)鏟刀的提升高度為 1095，鏟土深度為 545。 2.2.52.2.5 推土機(jī)生產(chǎn)率推土機(jī)生產(chǎn)率 影響推土

29、機(jī)生產(chǎn)率的因素主要有每鏟最大推土量 V,推土作業(yè)生產(chǎn)率，平地作 t Q 業(yè)生產(chǎn)率。 p Q 1 每鏟最大推土量 V: V= （2.4） 0 2 2tg hHB g g m K 8 式中：推土板寬度（m） ，取 0.2m； g B 推土板高度（m） ，取 1.149m； g H h 平均切土深度（m） ，取 0.545m； 土的自然坡度角，??； 0 0 30 土地的充盈系數(shù)，取 1.0。 m K 所以 V=1.0=0.063 0 2 302 545. 0149. 12 . 0 tg 3 m 2 推土作業(yè)生產(chǎn)率: t Q =(/h) （2.5） t Q T KKVK yni 3600 3 m 式中

30、：推土機(jī)作業(yè)時(shí)間利用系數(shù)，取 0.90； i K 推土板土量損漏系數(shù)，取決于運(yùn)輸距離 L, =1-0.005L； n K n K 坡度作業(yè)影響系數(shù)，取 0.7； y K T一個(gè)推土周期循環(huán)時(shí)間（s） ，取 T=+2+ （2.4） 1 1 v l 2 2 v l 4 21 v ll 1 t 2 t 3 t 式中： 切土距離，取 10m； 1 l 運(yùn)土距離，取 50m； 2 l 、分別為切土、運(yùn)土、返回的速度（m/s）,分別取 0.8 1 v 2 v 4 v m/s、1.6 m/s、4 m/s; 推土機(jī)掉頭時(shí)間，取 10s； 1 t 換擋時(shí)間，取 4s； 2 t 鏟刀下落時(shí)間，取 1s。 3 t

31、所以 T=84s 推土作業(yè)生產(chǎn)率=1.28 /h t Q 84 90 . 0 7 . 075 . 0 063 . 0 3600 3 m 第三章第三章 推土機(jī)重心計(jì)算推土機(jī)重心計(jì)算 9 3.13.1 重心位置分析重心位置分析 推土機(jī)的中心位置主要是指縱向的位置，橫向一般分布在推土機(jī)縱軸中心線上， 重心的高度在滿足離地間隙要求的情況下，為提高穩(wěn)定性，應(yīng)盡量降低。 影響重心位置有兩個(gè)：一個(gè)是總體布置是否合理；另一個(gè)是作用在鏟刀上的外載 荷的變化。推土機(jī)在各種工況作業(yè)時(shí)，地面對(duì)鏟刀反力的大小和方向是影響接地比壓 的重要因素。顯然不可能要求在任何情況下推土機(jī)接地比壓均勻，并使得壓力中心保 持在接地中心上

32、，因此只能找出一個(gè)對(duì)推土機(jī)總體性能影響最大而又經(jīng)常遇到的工況， 滿足上述要求，這是推土機(jī)重心合理布置的基本要求。 3.23.2 重心位置的確定重心位置的確定 1 理論分析：為了使液壓推土機(jī)鏟刀具有良好的的強(qiáng)制入土的性能，重心入土以 強(qiáng)制入土為基本情況。此時(shí)，要求接地比壓均勻，壓力中心位于接地重心上。如圖 3- 1： 圖 3-1 重心位置的確定 以驅(qū)動(dòng)輪中心線與地面交點(diǎn) O 為坐標(biāo)原點(diǎn)，建立坐標(biāo)系。重心位置距 O 點(diǎn)為 l， 地面對(duì)履帶支反力的合力 N 距 O 點(diǎn)為接地長(zhǎng)度的一半，即 L/2。 由=0 得： N= （3.1） Zg G z P 由=0 得： N=0 (3.2) 0 M g Gl

33、z Pl 2 L 10 則 =+=1.46ml 2 L 2 1 L l Gg Pz 從上式可見，推土機(jī)重心的確定，以入土工況為基本工況是，必須將重心布置在 接地中心之前，其前超量為。重心位于接地重心之前，使鏟刀強(qiáng)制入土性 2 1 L l Gg Pz 能提高，入土力大，不易抬頭。 第四章第四章 推土機(jī)工作裝置設(shè)計(jì)推土機(jī)工作裝置設(shè)計(jì) 11 4.14.1 工作裝置結(jié)構(gòu)類型工作裝置結(jié)構(gòu)類型 推土機(jī)的工作裝置也稱鏟刀，它包括推土板，頂推架，鏟倒升降機(jī)構(gòu)等。 推土板的橫向結(jié)構(gòu)外形為直線型，直線型推土板切削力大，但推土板兩側(cè)有土遺 漏現(xiàn)象。推土板前土形成的時(shí)間較長(zhǎng)，因此它主要用于短距離土的剝離和運(yùn)輸。如圖

34、4-1： 圖 4-1 直線型固定式鏟刀 推土板縱向外形結(jié)構(gòu)為復(fù)合型，下面直線段，上面為圓弧段。如圖 4-2 所示： 圖 4-2 推土板結(jié)構(gòu)外形 推土板斷面結(jié)構(gòu)為斷開式，如圖 4-3 所示： 圖 4-3 推土板斷面結(jié)構(gòu)型式 推土板側(cè)邊與推土板從軸方向的夾角是。推土板兩側(cè)輪廓為直角外形。 0 5 0 7 推土機(jī)的外形對(duì)減少推土機(jī)在作業(yè)時(shí)的能量消耗，提高作業(yè)效率有很大關(guān)系。合 12 理的推土板外形土的切削阻力較小，土屑沿推土板面向上滑移時(shí)，摩擦功消耗較小， 并且土屑再向上滑移的同時(shí)，向推土板的前方滑落，容易形成較大的土塊。 設(shè)計(jì)推土板外形是要考慮以下因素： （1）土屑在推土板上緣易向前翻落，不應(yīng)越過

35、刀背向后翻落。 （2）推土板前積累土體要多。 （3）土屑沿推土板前面上升時(shí)變形小。 （4）推土板卸土干凈，不易粘著濕土。 4.24.2 工作裝置主要參數(shù)及結(jié)構(gòu)尺寸的確定工作裝置主要參數(shù)及結(jié)構(gòu)尺寸的確定 4.2.14.2.1 鏟刀的高度和寬度鏟刀的高度和寬度 （1） 鏟刀的高度鏟刀支地，沿地面垂直方向量出的高度稱為鏟倒高度 g H g H 鏟倒高度取決于發(fā)動(dòng)機(jī)的額定功率，可按以下經(jīng)驗(yàn)公式確定： =（220275） （） (4.1) g H 3 eH N 式中:發(fā)動(dòng)機(jī)的額定功率（KW） eH N =233=1149 （4.2） g H 3 120 (2) 鏟倒寬度 鏟刀切削刃外廓寬。推土機(jī)鏟刀必須

36、有自身開辟道路的能力， g B 因此鏟刀寬必須大于行走裝置每邊 2535。 當(dāng)鏟刀高度確定后，也可以根據(jù)經(jīng)驗(yàn)公式確定鏟刀的寬度： =（2.53） （4.3） g B g H =31149=3416 g B 4.2.24.2.2 推土板角度參數(shù)的選擇推土板角度參數(shù)的選擇 推土板的形狀對(duì)減少推土機(jī)作業(yè)過程中能量消耗， 提高作業(yè)效率有很大關(guān)系。 合理的推土板外形，土的切削阻力較小，土屑沿推土板面向上滑移時(shí)，摩擦功消耗較 小，并且土屑在向上滑移的同時(shí)，向推土板前面翻落，容易形成較大的土堆；不合理 的推土板外形，使土的切削阻力增加，土屑在向上運(yùn)動(dòng)及向前翻滾時(shí)雜亂擠出，這樣 就加大了土屑間摩擦力，增加了能

37、量的消耗。對(duì)于同樣的土，當(dāng)切削面積相等時(shí)，推 土板外形稍有改變，切削阻力就隨之改變，所需的頂推力也就不同。推土板角度參數(shù) 包括切削角 ，后角 ，刀刃尖角 ，前翻角 ，擋土板安裝角 ，推土板斜 k Z 裝角 ，擋土板垂直面傾斜角 。推土板各角度如圖 4-4 所示。 13 圖 4-4 推土板角度參數(shù) （1）切削角的選擇 切削角 是鏟刀支地，刀片與地平面間夾角， 越小土的切削阻力就越小，由 于推土機(jī)正常作業(yè)時(shí)，必須保證后角 大與 30。因此 過小不僅使 得不 （2）后角的選擇 后角 是刀片后端斜面與地平面的夾角，若 （0.80.9）Ho,通常取 Rg= Ho。 K 4.2.44.2.4 推土板直線部

38、分及檔土板尺寸推土板直線部分及檔土板尺寸 15 固定式鏟刀推土板采用下部為直線段的復(fù)合形推土板，下部直線部分用來安裝刀 片，直線部分等于刀片寬度。 取 a=0.15Hg=172.35180mm 推土板垂直高度根據(jù)總 尺寸確定。 4.2.54.2.5 頂推架于臺(tái)車架的鉸點(diǎn)位置頂推架于臺(tái)車架的鉸點(diǎn)位置 頂推架鉸接在臺(tái)車架上，其鉸點(diǎn)位置影響鏟刀升降機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)，它與鏟刀升降高 度、頂推架長(zhǎng)度等參數(shù)有關(guān)。 頂推架鉸點(diǎn)位置對(duì)臺(tái)車架的受力狀況影響很大(尤其當(dāng)鏟刀受到偏載及橫向力時(shí)， 太靠前則臺(tái)車架發(fā)生較大形變，太靠后則推土機(jī)易前翻)，為了使鉸點(diǎn)反力均衡的(縱 向和橫向)傳至臺(tái)車架和八字架上，避免臺(tái)車架受力過

39、大發(fā)生形變，鉸點(diǎn)位置一般選 在八字架與臺(tái)車架聯(lián)接中點(diǎn)的附近。 4.2.64.2.6 鏟刀鋼板厚度鏟刀鋼板厚度 推土板及頂推架均是鋼板焊接部件，鋼板厚度由剛度和強(qiáng)度條件確定。取鋼板 的厚度為 22。 4.34.3 推土機(jī)工作裝置的強(qiáng)度計(jì)算推土機(jī)工作裝置的強(qiáng)度計(jì)算 4.3.14.3.1 土壤的切削性能土壤的切削性能 表表 1 幾種土壤的粘聚力幾種土壤的粘聚力 C 和重度和重度 0g 粘土 亞粘土 亞砂土塑性土壤 的種類 C/MPa 0g /(KN/m) C/MPa 0g /(KN/m) C/MPa 0g /(KN/m) 硬性 0.1021.50.0621.50.0220.5 半硬 0.0621.0

40、0.0421.00.01520.0 低塑 0.0420.50.02521.00.0119.5 塑性 0.0219.50.01519.00.00519.0 高塑 0.01190.0118.50.00218.5 流動(dòng) 0.005180.00518.00.0018.0 表表 2 2 土壤的自然坡度角土壤的自然坡度角 砂石 粘土 種類 狀態(tài) 碎石礫石 粗砂中砂細(xì)砂肥土貧土 輕亞 粘 土 種植 土 干 354030383545504040 濕 454032353035403035 飽和 253527252015302025 16 表表 3 3 土對(duì)鋼和土對(duì)土的摩擦系數(shù)土對(duì)鋼和土對(duì)土的摩擦系數(shù)、 1 2

41、土壤名稱 1 2 砂土和亞砂土 0.8 0.35 中質(zhì)亞粘土 1.0 0.50 重質(zhì)亞粘土 1.2 0.80 土壤內(nèi)摩擦角=，土與鋼的摩擦角。 2 arctan 11 arctan 表表 4 4 各種土壤的切削比阻力各種土壤的切削比阻力及刀刃入土比阻力及刀刃入土比阻力（MPaMPa） b K y K 土級(jí)別 土的名稱 b K y K 砂、砂質(zhì)上、中等濕度的松撤粘土、種植土 枯質(zhì)土、中綱砂礫、松散軟粘土 巒實(shí)枯土質(zhì)、中等鉆土、松散粘土、軟泥炭 合碎石成卵石的枯土、雹濕枯土、中等堅(jiān)實(shí)煤炭、 合少量雜質(zhì)的石礫堆積物 中等頁(yè)巖、得于枯土、堅(jiān)實(shí)而硬的黃土，軟石膏 0.010.03 0.030.06 0.

42、060.13 0.130.25 0.250.32 0.25 0.6 1.0 1.4 表表 5 5 履帶行走機(jī)構(gòu)在各種地面的滾動(dòng)阻力系數(shù)履帶行走機(jī)構(gòu)在各種地面的滾動(dòng)阻力系數(shù)和附著系數(shù)和附著系數(shù)f 支撐面種類 滾動(dòng)阻力系數(shù) f附著系數(shù) 鋪砌的路面 0.050.60.8 干燥的土路 0.070.80.9 柔軟的砂質(zhì)路面 0.100.60.7 細(xì)砂地 0.100.450.55 收割過的草地 0.100.70.9 開墾的田地 0.100.120.60.7 冰雪凍結(jié)的道路 0.030.040.2 4.3.24.3.2 推土機(jī)受力分析推土機(jī)受力分析 推土機(jī)作業(yè)受力分析是強(qiáng)度計(jì)算的依據(jù)，就是確定外載荷，踏實(shí)工

43、作裝置提升機(jī) 構(gòu)的工作依據(jù)，而且為工作裝置、履帶臺(tái)車架等零部件強(qiáng)度計(jì)算提供載荷依據(jù)。 （一） 鏟刀自重 g G 液壓推土機(jī)靠油缸力使鏟刀強(qiáng)制入土，所以鏟刀不必太笨重，鏟刀自重在強(qiáng) g G 度及剛度允許的情況下，可適當(dāng)減輕。可以用經(jīng)驗(yàn)公式確定鏟倒自重： =（0.180.21）（N） （4.4） g G S G 推土機(jī)的使用重量。 S G 所以有：=173850.18=31293N g G （二） 鏟刀提升力計(jì)算 鏟刀提升力是指提升裝置的提升作用力，當(dāng)鏟刀遇到大障礙物，鏟刀提不起來， 17 而鏟刀提升機(jī)構(gòu)供給的提升力足以使推土機(jī)繞履帶接地最前端（A 點(diǎn)）傾翻。 以拖拉機(jī)為脫離體，拖拉機(jī)受力有：拖拉

44、機(jī)使用重量 GT,頂推架絞點(diǎn)支反力 和，提升力，按內(nèi)力平衡，、分別和、大小相 Xc Zc Sy Xc Zc SyXcZcSc 等，方向相反。 圖 4-5 鏟刀提升力計(jì)算受力圖 =0 得 GT+XmZS=0 A M A l c c 1 l y 1 r 得 Sy=S= （4.5） y 1 1 r lZcmXcGTlA 以鏟刀為脫離體，鏟刀受力有：土的反力 Px 和 Pz,鏟刀自重 Gg，頂推架絞點(diǎn) C 的反力 Xc 和 Zc，提升力 Sy,此時(shí)與地平面成 角。 =0 得 X=Xc=Px+Sycos Fx c =0 得 Z=Zc= o M c l lGgXcmSyrlg)( 0 將 X和 Z值代入式

45、，得 c c Sy= （4.6） 11 10 11 ()(lg) coscos S A G l lPx llGg ll rllr ll 式中：推土機(jī)使用重量 S G Px土的反力 Gg鏟刀自重 提升力與地面夾角 Sy 力與作用線距離 0 r 18 l、lg-見圖示 1 l Sy= 00 45cos7 . 0121545cos330033001474 12153100330033872121533001264883300900169360 =120860N 考慮動(dòng)載荷的鏟刀提升力： = （4.7） 1 SSyKd 式中: -動(dòng)載系數(shù)，查表取 1.4 d K 故=169200N 1 S 4.3.3

46、4.3.3 推土機(jī)作業(yè)阻力計(jì)算推土機(jī)作業(yè)阻力計(jì)算 以推土機(jī)在水平地面勻速行駛，鏟刀以最大切土深度進(jìn)行作業(yè)，當(dāng)切土結(jié)束提升 推土鏟的瞬時(shí)所產(chǎn)生的最大作業(yè)阻力作為 計(jì)算工況，其作業(yè)阻力主要有：切線切削 阻力 Pq，鏟刀前積土的推移阻力 Pt，刀刃與土壤摩擦阻力 Pm1 和土屑沿鏟刀上升 時(shí)的摩擦阻力的水平分力 Pm2， (1)切線切削阻力 Pq 設(shè) Pq 的作用點(diǎn)在鏟刀刃前， 作用方向沿鏟刀切削角底邊并與推土機(jī)前進(jìn)方向 相反，則: Pq = B （4.8） 6 10 p h 1 b k 式中：B- 推土板的寬度 （3.416m） - 切削比阻力，查表 4 取=0.05（MPa） b k b k -

47、推土產(chǎn)平均切削深度（m） p h 圖 4-6 推土鏟平均切屑計(jì)算 =（）sin=sin p h sin m h 2 B m h 2 B 19 =0545sin=0.248m 2 416 . 3 0 10 故=3.4160.2480.0542358 N q P 6 10 鏟刀前積土的推移阻力 t P = (4.9) t P t G 2 式中：土與土之間的摩擦系數(shù)，查表 3 取 0.5 2 推土鏟前積土重量 t G = （4.10） t G 0 2 tan2 )( p hHB 式中：土的重度（N/） ，查表 1 得=21N/ 3 m 3 10 3 m B推土鏟的寬度（3.416m） H推土鏟的高度（1.149m） 推土鏟平均切屑深度（0.248m） p h 土壤的自然坡度角，查表 2 得取 0 0 40 故=21=34701N t G 3 10 0 2 40tan2 )248 . 0 149. 1 (416 . 3 故=34701N0.5=17351N t P (3)刀刃與土壤摩擦阻力： 1m