TY160推土机工作装置设计【11张图纸】【优秀】

TY160推土机工作装置设计

49页 17000字数+说明书+任务书+11张CAD图纸【详情如下】

A0-总装配图.dwg

A1-推土铲装配图.dwg

A3-上加筋板.dwg

A3-主刀片.dwg

A3-侧刀片.dwg

A3-垂直撑杆.dwg

A3-水平撑杆.dwg

A3-水锤销轴.dwg

A3-液压缸销轴.dwg

A3-顶推架.dwg

A3-顶推架销轴.dwg

TY160推土机工作装置设计说明书.doc

任务书.doc

摘要和目录.doc

摘 要

　　　推土机在土石方工程中被广泛应用，推土工作装置是其承受工作载荷的主要部件，并将载荷传递至机体，受力情况非常恶劣。在复杂多变的工作外载荷作用下，分析计算推土工作装置在不同工况、不同部位危险点的应力分布，是设计推土机工作装置所必需的。

　　　本文进行了 TY160 型推土机的总体设计、推土机工作装置结构设计。工装置由推土刀板、顶推梁、撑杆、液压缸系统等组成。推土板的结构形式直接决定了工作装置的受力状况，此设计的推土板采用半开式结构，其倾斜角的调整是通过液压系统实现的。借助 Pro/E 软件进行推土机工作装置的三维实体设计，可以真实的反映各部分的几何形状和空间位置。

　　　本设计选择了危险工况和计算位置进行了强度校核， 并借助计算机选取危险截面进行了有限元分析，对结果进行了对比分析。经过校核，该结构设计合理，满足使用要求。

关键词：推土机；工作装置；Pro/Engineer；强度校核

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 point in different parts of the stress distribution is designed bulldozers work necessary for the device.

　　　In this paper, complete the TY160 bulldozers the overall design, the bulldozers working device structure design. Working mainly components by the installation of Blade knife plate, pushers beam, pole vault, hydraulic cylinder system. The structure of Blade knife plate can determine the device situation directly. And the hydraulic system can achieve the blade angle adjustments. The design uses of Pro/Engineer software to building  the 3D solid model, which can be true representation the geometry and the locus.

　　　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 element analysis, and cooperate the results of the analysis. After checking the rational design of the structure, it’s meet the requirement.

Key words: bulldozers; working device; pro/engineer; check strength; FEM　

目录

摘 要I

ABSTRACTII

目录III

第一章  绪 论1

1.1 推土机概述1

1.2 课题任务11

1.3 课题背景和设计意义11

第二章  推土机总体方案设计12

2.1 动力装置12

2.2 传动机构12

2.3 行走机构13

2.4 工作装置13

2.5 液压系统13

第三章  推土机总体参数选择15

3.1 推土机重量和接地比压15

3.2 推土机的行走速度15

3.3 铲刀的垂直压力及比压入力16

3.4 推土机的轨距和最小转弯半径16

3.5 推土机的驶入角、离去角、离地间隙17

3.6 铲刀的提升高度和切削深度17

3.7推土机生产率17

第四章  推土机重心计算19

4.1 重心位置分析19

4.2 中心位置的确定19

第五章  推土机工作装置设计21

5.1 工作装置结构类型21

5.2 工作装置主要参数及结构尺寸的确定22

5.3 推土机工作装置的强度计算27

5.4 推土机铲刀的强度计算32

5.5 第三计算位置41

结论43

参考资料44

致谢45

附件46

1.1.1 推土机的用途

　　　推土机是一种短距离的自行式铲土运输机械，以工业拖拉机或专用牵引车为主机，前端装有推土装置，依靠主机的顶推力，用来开挖路基、构筑路堤、回填基坑、铲除障碍、清除积雪、平整场地等，也可完成短距离内松散物料的铲运和堆集作业。

　　　大型推土机加装松土器后还可以进行土石的劈松作业；加装多齿松土器可以劈开较薄的硬土、冻土等；加装单齿松土器除能疏松硬土、冻土外，还可以劈松具有风化和有裂缝或纹理发达的岩石。

　　　推土机的作业对象主要是：各级土、砂石料及风化岩石等。

　　　推土机受铲刀容量的限制，运距不宜过长。推土运距过长或过小军会降低作业生产效率。 通常中小型推土机的运距为10～80m， 大型推土机的运距不超过120m。

1.1.2 推土机的组成  

　　　履带式推土机主要由工业拖拉机、液压系统和工作装置（推土铲刀和松土器）所组成。轮胎式推土机是在整体车架或铰接式车架的专用轮式底盘前方加装有液压操纵的推土机工作装置所组成。有些大中型推土机为了提高施工质量和作业速度，减轻驾驶员的劳动强度，还加装了推土装置调平系统。如图 1.1 所示。1.1.3 推土机结构和工作原理

　　　推土机是土方工程机械的一种主要机械，按行走方式分为履带式和轮胎式两种.因为轮胎式推土机较少。本文主要讲述履带式推土机的结构与工作原理。

　　　功率大于120KW的履带式推土机中，绝大多数采用液力-机械传动。这类推土机来源于引进日本小松制作所的D155型、D85型、D65型三种基本型推土机制造技术。国产化后，定型为TY320型、TY220型、TY160型基本型推土机。为了满足用户各种使用工作况的需求，我国推土机生产厂家在以上三个基本型推土机的基础上，拓展了产品品种，形成了三种系列的推土机。TY220型推土机系列产品，包括TSY220型湿地推土机、TMY220型沙漠推土机、TYG220型高原推土机、TY220F型森林伐木型推土机、TSY220H型环卫推土机和DG45型吊管机等。TY320型和TY160型系列推土机也在拓展类似的系列产品。TY160系列中还有TSY160L型超湿地推土机和TBY160型推扒机等。

　　　推土机产品种的开发拓展，既要满足不同工况条件的工作适应性，又必须与基本型保持最大限度的零部件通用性（或称互换性），这就为广大用户使用维修带来极大的方便。为方便用户购买配件，生产厂都保留了日本小松公司的零部件编号，只有改型中自行设计的零部件，才冠以自己厂家的编号。

　　　履带式推土机主要由发动机、传动系统、工作装置、电气部分、驾驶室和机罩等组成。其中，机械及液压传动系统又包括液力变矩器、联轴器总成、行星齿轮式动力换挡变速器、中央传动、转向离合器和转向制动器、终传动和行走系统等。

　　　动力输出机构以齿轮传动和花键连接的方式带动工作装置液压系统中工作泵、变速变矩液压系统变速泵、转向制动液压系统转向泵；链轮代表二级直齿齿轮传动的终传动机构（包括左和右终传动总成）；履带板包括履带总成、台车架和悬挂装置总成在内的行走系统。

　　　推土机采用机械传动或带液力变矩器的液力机械传动系统，也有少数采用液压传动系统。

　　　液力变矩器是依靠液力工作的。油液在叶栅中流动时，由于冲击、摩擦，会消耗能量，使油发热，故液力变矩器的传动效率是较低的。目前，国内外最好的液力变矩器其最高效率为88%。当变矩器的涡轮因推土机超负荷而停止转动时，由泵轮传来的能量全部转化成热量而消耗掉，此时变矩器效率为0。要想提高变矩器的传动效率，就要掌握推土机的负荷，使涡轮有适当的转速、推土机有适当 的速度；即当推土机因负荷过大而走不动时，要及时减小负荷，提一下铲刀或由II挡换为I挡。

　　　由变矩器的结构和工作原理知，变矩器工作时油会有内泄、会发热。这就要求要及时给变矩器内部补充油，并将发热的油替换出来冷却，形成一个循环。

　　　TY320型和TY220型有完全相似的液力变矩器，只是进行了几何放大。TY160型和TY220型有基本相似的的液力变矩器，人是结构有些变化。它们的故障和维修是基本相同的。

　　（2）行星齿轮动力换挡变速器

　　　该变速器主要由四个行星排和一个旋转闭锁离合器构成。图3中标的“I”“II”“III”、“IV”是四个行星排，“V”是旋转闭锁离合器。

　　　“I”“II”和“IV”行星排都是固定齿圈，用行星架同向旋转进行输出的。“II”行星排的行星架上多装一个行星轮，若将齿圈C用离合器固定，当太阳轮A右转时，行星齿轮B左转，行星齿轮E右转，行星架D左转，则形成了以太阳轮输入、行星架反向旋转输出的行星齿轮减速机构。TY220型推土机变速器即利用第II行星排作为倒挡使用。

　　　TY220型推土机变速器，在结构上许多特点，利用这些特点，可使维修更为容易进行。如第1至第4离合器的摩擦片和光盘都是通用的；第2至第4行星排的活塞和密封环相同，行星排离合器导向销相同，光盘分离弹簧相同，离合器活塞分离弹簧相同；第1至第3行星排使用同一个行星架；第4行星排的行星架利用外齿圈插入第3行星排齿圈中，并用弹簧卡圈防止轴向窜动等等。

　　　TY320和TY220型推土机系列产品有完全相似的变速器，只是放大了几何尺寸。TY160型推土机变速器，离合器的排列方式不同，第1离合器为前进挡，第2离合器为后退挡，第3旋转闭锁离合器为I挡，第4离合器为III挡，第5离合器为II挡。安们有相同的使用维修特点。

　　（3）转向离合器和转向制动器

　　　变速器的动力传入中央传动后，就从纵向传动变为横向传动，由横轴分别传给左、右两个转向离合器。该机的转向离合器是弹簧压紧、液压分离、常啮合、温式摩擦片结构型式。它包括外鼓、内鼓、压盘、外摩擦片、内齿处、活塞、螺栓、套筒与活塞连接成一个整体，大、小弹簧支撑在内鼓上，弹簧的安装负荷推动活塞向右移动，带动压板将摩擦片和齿片压紧在一起，实现接合传力。弹簧共8组，总安装负荷3.2T，有足够的压力压紧摩擦片以传递力矩。

　　　当推土机需要转向（如拉动左转向拉杆）时，淮压油充入转向离合器活塞和轮毂之间的油腔，油压力推动活塞，带动压盘向左移动，摩擦片和齿片松开，不再传递力矩，推土机左侧失去动力，在右侧履带的推动下向左转向。转向结束时，松开拉杆，液压油在活塞推动下回流，转向离合器重新接合传力，推土机恢复直线行驶。

TY220型推土机转向制动器是液压助力、浮动湿式制动带式。它包括安装在转向离合器外鼓上的制动带、助力活塞、连杆、浮动杆、连杆等零　　　2液力机械传动：这种传动方式能随推土阻力的变化，自动调整牵引力和

　　　速度，大大改善了推土机的牵引性能，从而提高了生产率，并且能防止发动机过载，起保护作用。另外液力机械传动的操纵也简单，轻巧。

　　　3全液压传动：由油马达驱动，动力直接传递到行走机构。牵引力和速度无级调整，大大提高牵引性能。由于取消了主离合器、变速箱、后桥等传动部件，所以整机重量减轻，结构紧凑，并且大大方便了推土机的总体布置。这种传动方式还能原地转向，转向性能好。目前，由于油马达存在以下问题：例如驱动力和调节速度的范围不大，效率不高，动作迟缓，价格昂贵等，因此在推土机的应用尚不广。今后随着液压技术的提高，以及存在问题的克服，全液压推土机将得到发展。

　　　 4 电传动：由柴油机带动发电机——电动机，进而驱动行走装置。对外界阻力有良好的适应性，牵引和行驶速度可无级调整。这种传动方式结构接凑，总体布置方便，也能原地转向，但由于重量大，结构复杂，成本高，目前只在大功率推土机上使用，而且以轮胎式为主。一般功率在450千瓦以上是，采用电传动较经济。

1.1.5 推土机的发展历程

　　　国外履带式推土机是在 30 年代初期发展起来的，而轮式推土机要晚 10 年左右的时间才出现。我国 50 年代第一台推土机问市，推土机行业迅速发展于 20 世纪 70~80 年代，以引进小松、卡特和利勃海尔技术为主，经过近 20 年的消化吸收，目前形成了以 20 世纪 80 年代末小松技术产品为主导的格局，从59kW(80 马力)到235kW(320 马力)规格齐全的产品系列。但我国推土机技术仍处于较低水平，在运用集成电路技术、微电子技术、传感技术、信息技术和自动控制技术，实现了节能化和智能化，我国仍处于起步阶段，在智能推土机研究方面，国内还只是在涉及推土机某些局部装置，如三一重工的 TQ230 全液压推土机。

　　　国外推土机技术近年来发生了一些变化，主要是扩大电子技术的应用和提高推土机作业性能、可靠性、操纵舒适性、维修保养性能以及在环境保护方面的一些新技术。目前，卡特彼勒公司、模块采矿系统公司、MMS、Leica 和 Trimble 导航设备有限公司均开发了基于 GPS 的推土机定位系统，大大提高推土机的作业生产率，如卡特彼勒的采矿铲土运输技术系统(METS)。

1.1.6 我国推土机的发展方向

　　　（1）开发小型推土机

　　　除高速公路建设需要大、中马力推土机外，高等级公路建设和县乡级公路网的建设和水利工程、环保工程建设，势必造就大批量的个体施工者。这样，对小型推土机（100 马力以下）的需求量必然要增加。同时，我国已建成的高速公路和高等级公路已逐渐进入维修期，随着东部沿海地区经济的发展和人民生活水平的提高，小型推土机将逐步成为人们替代体力劳动的工具。这正是小型推土机的市场所在。 与北美、西欧和日本市场相比，中国小型推土机市场无论是销量，还是小型推土机与重型推土机销售总量中所占的比重，都有相当大的差距。推土机行业必须借这次机遇，努力满足这一新市场的需求。据有关杂志介绍，目前小型机市场已进入成长期，2008-2012 年前后进入成长期后期和成熟期前期，2020 年前后进入成熟期。所以，推土机行业的有关企业，应从战略角度着眼，决不能忽视小型产品的未来市场。但在中国这样的发展中国家开发小型工程机械产品，其定位一定要准。应该用不同的技术、针对不同用户群来解决定位准的问题，应首先开发满足发达地区广大农村市场的低端产品。而高端产品更多应考虑未来用户的需求。

　　　（2）尽快完善和解决适应西部高原地区作业的关键技术

　　　①采用功率恢复型的增压技术。由于以一般的自然吸气发动机而言，当海拔高度每升高 1000m 时， 其输出功率就会降低 8～12%。 若整机作业海拔高度达 4000m时，则其输出功率，只有在平原地区的 55%左右。所以西部高原地区施工使用的推土机必须采用这种功率恢复型增压技术，以使柴油机在高原地区使用时，其输出功率和经济指标及其热负荷指标等恢复到原东部低海拔地区时的标定水平。目前，全国推土机的柴油机配套厂家，如上海柴油机厂、潍坊柴油机厂、重庆康明斯柴油机公司等都做了不少工作，已基本满足市场的需求。

　　　②热平衡技术。工程机械在西部高压地区施工，要解决液力系统的冷却问题。既要解决柴油机因增压产生的热负荷升高问题，又要解决传动散热系统因高原散热能力下降所引起的比东部低海拔地区的较高的温升。在进行热平衡计算时，要把冷却风量、空气重度、环境温差、散热器的散热能力等等因素考虑到。

　　　③防风沙技术的应用。由于西部地区风沙比较大，若采用一般的空气滤清器，极易造成空气滤清器堵塞或滤清不充分，损坏柴油机的零部件。目前，各柴油机厂家一般采用三级滤清器或四级滤清器来解决这一问题。

　　　④自救防护设备及机具的配置。由于西部高原地区交通不便，人烟稀少。因此，机械应安装液压绞盘，以便在其陷入沙坑或沼泽地时，可被拖拽出来。同时，由于西部地区温差大、风沙大，驾驶室应提高密封性能，并配备冷暖空调，防紫外线玻璃。驾驶室内应配备必要的生活设施以及食用水与食品储藏柜。甚至应配备全球定位系统和小型的制氧设备。

　　　⑤低温预热系统的采用。为提高机械的冷起动性能。除采用高性能的免维护电瓶外，采用柴油机冷却系统预热或油底壳预热技术也是两种很有效的方法这两种技术尤其适用于气温低于-35℃的高寒地区。  

　　　⑥多自由度推土装置的开发应用。随着城建设施的增多和农田水利建设的需要，应逐渐完善多自由度推土装置的开发和应用。

　　　⑦随着微电子技术与信息技术发展，智能化、集成化推土机必将成为 21 世纪推土机的重要发展方向。推土机单机集成化操作与智能控制技术；智能监控、检测、预报、远程故障诊断与维护技术；基于网络的机群集成控制与智能化管理技术等方面；CAN 总线技术；自动找平技术；行走控制技术；GPS/GIS、LED 液晶显示器和计算机控制的发动机管理技术已成为智能化推土机的发展方向。

1.1.7 对推土机设计的要求

　　　(1)、采用人性化设计

目前，我国生产的推土机的外观及驾驶室的布置与世界先进国家比还有很大差距。这与我国推土机行业竞争不大有一定关系。针对我国已加入 WTO，对国外设备的贸易壁垒逐渐取消，我们必须向国外先进企业看齐，对我们产品的外观造型、驾驶室内部舒适性等引起高度重视。操纵系统逐渐向挖掘机、汽车行业靠近，以减轻驾驶员的劳动强度。仪器仪表采用三级报警的电子监控装置及故障自动诊断装置，驾驶室采用密闭、带空气过滤装置的空调驾驶室，并　　　经过三个月的设计工作，本次毕业设计主要完成了以下任务：

　　 (1)收集了有关推土机的部分资料，对推土机的发展有了一定的了解，并对推土机的发展前景作了预测；

　　　(2)完成了推土机工作装置的三维建模；

　　　(3)完成了推土机工作装置的受力分析；

　　　(4)完成了推土机工作装置的强度校核；

　　　通过校核，推土铲强度满足使用要求，结构合理。

　　　绘制图纸折合A0 的三张，利用AutoCAD 软件绘制了大部分零件图。

　　　通过这段时间的学习和设计，使我系统掌握的机械设计的一般步骤，巩固了我的专业知识，为以后的学习和工作奠定了基础。

　　　当然此次设计还有不少不足之处，还请各位老师和同学批评指正。参考资料

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