履帶式推土機(jī)設(shè)計(jì)

1、題 目 名 稱 ： 履帶式推土機(jī) 摘 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)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

2、，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：推土機(jī)；工作裝置；液壓缸；強(qiáng)度校核；CAD制圖ABSTRACTBulldozers, 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

3、 ever-changing work loads, the analysis blade equipment in different conditions. Dangerous point 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

4、 design. This design work of device used fixed straight inclined Dozer, dual hydraulic cylinder 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 positi

5、on of strength check, and the use of computer selected dangerous cross-section of the finite 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.

6、And according to the force on the hydraulic cylinder design, draw the appropriate dimensions.Key words: bulldozers; working device; hydraulic cylinders; check strength; CAD software如需要完整文檔及cad圖等其他文件，請(qǐng)加球球：一九八五六三九七五五目 錄第1章 緒論11.1 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

7、務(wù)31.2 課題任務(wù)31.3 課題背景和設(shè)計(jì)意義3第2章 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52.1.1 動(dòng)力裝置52.1.2 傳動(dòng)機(jī)構(gòu)52.1.3 行走機(jī)構(gòu)62.1.4 工作裝置62.1.5 液壓系統(tǒng)62.2 推土機(jī)總體參數(shù)選擇62.2.1 推土機(jī)重量和接地比壓62.2.2 推土機(jī)的行走速度72.2.3 鏟刀的垂直壓力和比壓入力72.2.4 鏟刀的提升高度和切削深度72.2.5 推土機(jī)生產(chǎn)率7第3章 推土機(jī)重心計(jì)算94.1 重心位置分析94.2 重心位置的確定9第4章 推土機(jī)工作裝置設(shè)計(jì)114.1 工作裝置結(jié)構(gòu)類型114.2 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

8、高度和寬度124.2.2 推土板角度參數(shù)的選擇124.2.3 推土板曲率半徑144.2.4 推土板直線部分及擋土板尺寸154.2.5 頂推架于臺(tái)車架的鉸點(diǎn)位置154.2.6 鏟刀鋼板厚度154.3 推土機(jī)工作裝置的強(qiáng)度計(jì)算154.3.1 土壤的切削性能154.3.2 推土機(jī)受力分析164.3.3 推土機(jī)作業(yè)阻力計(jì)算184.4 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）204.4.2 超靜定計(jì)算204.4.3 斜撐桿強(qiáng)度計(jì)算274.5 第三位置計(jì)算28 4.5.1 頂推架的強(qiáng)度計(jì)算284.5.2 鉸銷軸強(qiáng)度計(jì)算29第5章 推土機(jī)的穩(wěn)定性計(jì)算315.1 推土機(jī)切土作業(yè)的穩(wěn)

9、定性315.2 推土機(jī)坡道運(yùn)行的穩(wěn)定性325.2.1 縱向穩(wěn)定性325.2.2 橫向穩(wěn)定性33第6章 液壓缸設(shè)計(jì)346.1 系統(tǒng)壓力的確定346.2 計(jì)算油缸尺寸34結(jié)論37參考文獻(xiàn)38致謝39第一章 緒 論1.1 推土機(jī)概述 1. 1.1履帶式推土機(jī)介紹（1）.歷史介紹履帶式推土機(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

10、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）.推土機(jī)分類按行走方式，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。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

11、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，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）.結(jié)構(gòu)和原理履帶式推土機(jī)主

12、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)。1.1.2推土機(jī)的應(yīng)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

13、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，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

14、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（1）.開發(fā)小型推土機(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

15、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)品更多應(yīng)考慮未來用戶的需求。（2）.盡快完善和解決適應(yīng)西部高原地區(qū)作業(yè)的關(guān)鍵技術(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。1.1.4 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?？傮w設(shè)

16、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

17、面考慮，從而獲得較高的經(jīng)濟(jì)技術(shù)指標(biāo)。 1.2 課題任務(wù) 本設(shè)計(jì)題目進(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)。 1.3 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)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

18、高學(xué)生對(duì)軟件的應(yīng)用能力。第二章 推土機(jī)總體方案設(shè)計(jì)2.1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。 2.1.1 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。2.1.2 傳動(dòng)機(jī)構(gòu) 采用發(fā)動(dòng)機(jī)液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

19、，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。（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

20、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。2.1.3 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)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。履帶為密封潤(rùn)滑型耐磨損，摩擦系數(shù)低，使用壽命長(zhǎng)。 2.1.4 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。

21、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。2.1.5 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

22、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。2.2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?，以獲得良好的總體性能。2.2.1 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N，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： q= （2.1） 式中：推土機(jī)的使用重量（KN）; L履帶接地長(zhǎng)度（m）； b履帶板寬度（m）；其中，是173.85kN，L為2.43m，b為0.51m。q=68KPa履帶式推土機(jī)的接地比壓一般在60KPa左右。2.2.2 推土機(jī)的行走速度推土機(jī)