毕业论文-履带式推土机的设计

（2010届）本科生毕业设计履带式推土机的设计学院（部）机械工程学院专业机械设计制造及其自动化学生姓名班级指导教师姓名职称讲师最终评定成绩2010年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。本文进行了推土机的总体设计、推土机重心计算、推土机工作装置结构设计。本次设计工作装置采用固定式直倾推土铲，双液压缸提升。根据任务书设计了铲刀和推土板的主要尺寸，并使用CAD制图软件，更直观的将设计体现出来。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。稳定性分析中，是在切土作业和坡道运行中进行的分析。并根据受力情况对液压缸进行设计，得出相应的缸体尺寸。关键词推土机；工作装置；液压缸；强度校核；CAD制图ABSTRACTBULLDOZERS,WORKSINTHEWIDEAPPLICATIONOFEARTHMOVINGEQUIPMENT,WHICHWORKINGDEVICELOADTOBEARTHEMAINCOMPONENTS,ANDLOADTRANSFERTOTHEBODY,THEFORCEISVERYPOORINTHECOMPLEXANDEVERCHANGINGWORKLOADS,THEANALYSISBLADEEQUIPMENTINDIFFERENTCONDITIONSDANGEROUSPOINTINDIFFERENTPARTSOFTHESTRESSDISTRIBUTIONISDESIGNEDBULLDOZERSWORKNECESSARYFORTHEDEVICETHISARTICLEWASTHEOVERALLDESIGNOFBULLDOZERS,BULLDOZERSGRAVITYCALCULATIONS,BULLDOZERSTRUCTUREDESIGNTHISDESIGNWORKOFDEVICEUSEDFIXEDSTRAIGHTINCLINEDDOZER,DUALHYDRAULICCYLINDERELEVATEDACCORDINGTOTHETASKOFSPADEANDBOOKDESIGNABLADEOFMAINDIMENSIONS,ANDUSECADSOFTWARE,MOREINTUITIVEDESIGNTHEDESIGNCHOSENTHEDANGEROUSWORKINGCONDITIONSANDCALCULATETHEPOSITIONOFSTRENGTHCHECK,ANDTHEUSEOFCOMPUTERSELECTEDDANGEROUSCROSSSECTIONOFTHEFINITEELEMENTANALYSIS,ANDCOOPERATETHERESULTSOFTHEANALYSISAFTERCHECKINGTHERATIONALDESIGNOFTHESTRUCTURE,ITSMEETTHEREQUIREMENTSTABILITYANALYSIS,ISCUTTINGJOBSANDRAMPRUNSINTHEANALYSISANDACCORDINGTOTHEFORCEONTHEHYDRAULICCYLINDERDESIGN,DRAWTHEAPPROPRIATEDIMENSIONSKEYWORDSBULLDOZERSWORKINGDEVICEHYDRAULICCYLINDERSCHECKSTRENGTHCADSOFTWARE目录第1章绪论111推土机概述1111履带式推土机介绍1112推土机的应用2113我国推土机产品的发展前景2114推土机总体设计的任务312课题任务313课题背景和设计意义3第2章推土机总体方案设计521各个机构的选择5211动力装置5212传动机构5213行走机构6214工作装置6215液压系统622推土机总体参数选择6221推土机重量和接地比压6222推土机的行走速度7223铲刀的垂直压力和比压入力7224铲刀的提升高度和切削深度7225推土机生产率7第3章推土机重心计算941重心位置分析942重心位置的确定9第4章推土机工作装置设计1141工作装置结构类型1142工作装置主要参数及结构尺寸的确定12421铲刀的高度和宽度12422推土板角度参数的选择12423推土板曲率半径14424推土板直线部分及挡土板尺寸15425顶推架于台车架的铰点位置15426铲刀钢板厚度1543推土机工作装置的强度计算15431土壤的切削性能15432推土机受力分析16433推土机作业阻力计算1844推土机铲刀的强度计算20441计算位置的确定（第一计算位置）20442超静定计算20443斜撑杆强度计算2745第三位置计算28451顶推架的强度计算28452铰销轴强度计算29第5章推土机的稳定性计算3151推土机切土作业的稳定性3152推土机坡道运行的稳定性32521纵向稳定性32522横向稳定性33第6章液压缸设计3461系统压力的确定3462计算油缸尺寸34结论37参考文献38致谢39第一章绪论11推土机概述111履带式推土机介绍（1）历史介绍履带式推土机是由美国人BENJAMINHOLT在1904年研制成功的，它是在履带式拖拉机前面安装人力提升的推土装置而形成，当时的动力是蒸汽机，之后又先后研制成功由天然气动力驱动和汽油机驱动的履带式推土机，推土铲刀也由人力提升发展为钢丝绳提升。随着技术的不断进步，目前推土机动力已经全部采用柴油机，推土铲刀和松土器全部由液压缸提升。推土机除履带式推土机外，还有轮胎式推土机，它的出现要比履带式推土机晚十年左右。我国生产推土机，是新中国成立以后才开始的。（2）推土机分类按行走方式，推土机可分为履带式和轮胎式两种。履带式推土机附着牵引力大，接地比压小004一013MPA，爬坡能力强，但行驶速度低。轮胎式推土机行驶速度高，机动灵活，作业循环时间短，运输转移方便，但牵引力小，适用于需经常变换工地和野外工作的情况。按用途可分为通用型及专用型两种。通用型是按标准进行生产的机型，广泛用于土石方工程中。专用型用于特定的工况下，有采用三角形宽履带板以降低接地比压的湿地推土机和沼泽地推土机、水陆两用推土机、水下推土机、船舱推土机、无人驾驶推土机、高原型和高湿工况下作业的推土机等。我国目前生产的主要是通用型推土机、湿地型推土机以及适应西部大开发达高原型推土机。经历了20多年的稳步发展，目前我国推土机行业已形成从59KW80马力，山推的SD08推土机，在512汶川地震中，由俄罗斯米26直升机吊起到施工现场到309KW420马力，为山推近年来开发的SD42推土机，主要出口到俄罗斯，另据山推内部消息，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。112推土机的应用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。推土机是填埋场应用最为广泛的机械。主要功能是将垃圾从面只以山推工程机械股份有限公司产品为例作一介绍其中的一些性能特点在选购任何厂家的产品时可参考比较卫型推土机，飞轮功率额定转速操作质量山推环卫型推土机系列产品是山推工程机械股份有限公司，根据中国国情和我国城市生活垃圾散碎杂等具体情况，研制开发的是按照市场需求并经多次改进反复试验生产的技术成熟，性能优异的经济型推土机。变型机种按适用范围可分为环卫型推土机环卫型推土机环卫型推土机主要适用于垃圾场的填埋平整压实堆积等工作也可用于牵引。113我国推土机产品的发展前景（1）开发小型推土机与北美、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。2、热平衡技术。3、防风护设备及机具的配置。5、低温预热系统的采用。6、多自由度推土装置的开发应用。114推土机总体设计的任务根据所要设计的推土机的主要用途、作业条件、制造情况等全名正确的确定影响整机性能的主要参数要性能参数。（3）按总体性能要求，确定各总成主要参数及相互之间的关系。（4）进行必要的总体计算。（5）绘制整机尺寸链图及总图。（6）辅助系统设计。总体设计对整的，但组合在一起不一定能取得良好的的效果。因此在总体设计中，各总成要相互协调，不能片面强调某一局部，必须从整机出发全面考虑，从而获得较高的经济技术指标。12课题任务本设计题目进行推计算，最后进行铲斗的三维设计。13课题背景和设计意义随着社会经济的发展，竞争无处不在，现在对学生的要求越来越高，不仅对学生的理论要求提高了，而且对学生的动手能力的要求也有所提高，而这次的毕业设计就是对学生的理论实践能用了结构力学的知识，提高学生对软件的应用能力。第二章推土机总体方案设计21各个机构的选择推土机总体结构包括动力装置、传动机构、行走机构、工作装置、液压系统、电气系统和驾驶室等。211动力装置推土机的工作特点是在户外连续作业，且阻力时常变化，宜选取12小时功率作为发动机装车的标定功率，转速在18002000R/MIN之间，功率为120KW，速度适应系数应在135155的范围内。选用斯太尔WD615T13六缸四冲程柴油发动机，额定功率120KW，最大输出扭矩840NM。212传动机构采用发动机液力变矩器变速器中央传动最终传动的路线。（1）液力变矩器推土机功率120KW，属大型推土机，应选液力机械传动。液力机械传动所选变矩器应有较大86。该变矩器使推土机输出力的大小能自动适应外负载的变化，并保证超载运行时发动机不熄火。（2）变速器变速器要求结构紧凑，换档平稳，换档时无需切断动力。采用行星齿轮式动力换档变速器，速度的切换通过手操作液压控制阀实现，前进后退各三档，采用强制润滑。（3）中央传动和最终传动采用一对螺旋圆锥齿轮传动，将动力分左右两部分。通过左右转向离合器再将动力传给最终传动，最终传动为二级直齿轮减速机构，结构简单，承受力强，是推土机的主要受力部件。（4）转向机构采用多片湿式转向离合器，利用弹簧压紧，手操纵（与制动器联动）油压助力压缩，液压分离；采用湿式带抱式脚踏油压助力转向制动器，以转向器从动鼓作为制动鼓。213行走机构行走机构由，缓冲弹簧起缓和冲击的作用。履带为密封润滑型耐磨损，摩擦系数低，使用寿命长。214工作装置推土铲可根据不同的使用土况配置角铲、直倾铲、U形铲和环卫铲。后工作装置可配置单齿松土器、三齿松土器、工业绞盘、拖式铲运机、拖式振动压路机等，并可根据用户需要改装成质量，操作轻便，易于控制。工作装置布置在推土机前端，主要包括推土铲刀、顶推架、水平撑杆、斜撑杆和控制推土铲刀起落的液压缸。直倾式铲刀的推土板采用中部为圆弧段，上部为挡土板，下部为直线段的复合型推土板，推土板断面结构为半开式。推土板侧边与推土机纵轴方向夹角一般为57度。215液压系统液压系统分为变速变矩液压系统、转向液压系统和工作装置液压系统。变速液压系统由变速泵、变速阀等组成，用于推土机的前进、后退和变速换挡，使推土机换挡平稳、可靠、省力。转活可靠。工作装置液压系统由工作泵、控制阀和液压缸等组成，用于推土机工作装置的提升、下降和保持，作业效率高。22推土机总体参数选择推土机的总体参数包括重量、速度、牵引力等。初选时，一般按经验公式或相似法则来确定，然后通过总体计算来校核总体性能。如果计算结果不够理想，必须对某些参数做适当的修改，以获得良好的总体性能。221推土机重量和接地比压推土机的重量总体性能影响很大，他是衡量发动机功率利用的一个重要参数。此款推土机的使用重量用重量与履带接地面积F之间的比值按下式计算SGQ（21）LBGS3102式中推土机的使用重量（KN）SL履带接地长度（M）；B履带板宽度（M）；其中，是17385般在60KPA左右。SG222推土机的行走速度推土机前进时13档的速度49KM/H，4985KM/H，85136KM/H223铲刀的垂直压力及比压入力铲刀的垂直压力P是以推土机在油缸的作用下，抬头失稳极限情况下确定的，其计算公式如下P（N）（22）SG1L式中推土机使用重量（N）；SG、铲刀切削刃及整机重心至倾翻点水平距离；L1为17385N,、分别为35M，12M，所以有如下SLP17385N42255N2153比入压Q是铲刀单位支地面积的垂直压力。Q按下式计算Q34MPAFP50F切削刃接地面积（）。224铲刀的提升高度和切削深度此款推土机铲刀的提升高度为1095，铲土深度为545。225推土机生产率影响推土机生产率的因素V（24）02TGHHBMK式中推土板宽度（M），取02M；推土板高度（M），取1149M；GH平均切土深度（M），取0545M；土的自然坡度角，取；003土地的充盈系数，取10。K所以V10006302354192TG32推土作业生产率TQ/H（25）TQTKVYNI3603M式中推土机作业时间利用系数，取090；IK推土板土量损漏系数，取决于运输距离L,10005L；NNK坡度作业影响系数，取07；YT一个推土周期循环时间（S），取T2（24）1VL2421L1T23式中切土距离，取10M；L运土距离，取50M；2、分别为切土、运土、返回的速度（M/S）,分别取081VV4M/S、16M/S、4M/S推土机掉头时间，取10S；1T换挡时间，取4S；2铲刀下落时间，取1S。3T所以T84S推土作业生产率128/HTQ8490750633M第三章推土机重心计算31重心位置分析推土机的中心位置主要是指纵向的位置，横向一般分布在推土机纵轴中心线上，重心的高度在满足离地间隙要求的情况下，为提高稳定性，应尽量降低。影响重心位置有两个一个是总体布置是否合理；另一个是作用在铲刀上的外载荷的变化。推土机在各种工况作业时，地面对铲刀反力的大小和方向是影响接地比压的重要因素。显然不可能要求在任何情况下推土机接地比压均匀，并使得压力中心保持在接地中心上，因此只能找出一个对推土机总体性能影响最大而又经常遇到的工况，满足上述要求，这是推土机重心合理布置的基本要求。32重心位置的确定1理论分析为了使液压推土机铲刀具有良好的的强制入土的性能，重心入土以强制入土为基本情况。此时，要求接地比压均匀，压力中心位于接地重心上。如图31图31重心位置的确定以驱动轮中心线与地面交点O为坐标原点，建立坐标系。重心位置距O点为L，地面对履带支反力的合力N距O点为接地长度的一半，即L/2。由0得N（31）ZGGZP由0得N0320MLZ2L则146ML21LGZ从上式可见，推土机重心的确定，以入土工况为基本工况是，必须将重心布置在接地中心之前，其前超量为。重心位于接地重心之前，使铲刀强制入土性1LLGPZ能提高，入土力大，不易抬头。第四章推土机工作装置设计41工作装置结构类型推土机的工作装置也称铲刀，它包括推土板，顶推架，铲倒升降机构等。推土板的横向结构外形为直线型，直线型推土板切削力大，但推土板两侧有土遗漏现象。推土板前土形成的时间较长，因此它主要用于短距离土的剥离和运输。如图41图41直线型固定式铲刀推土板纵向外形结构为复合型，下面直线段，上面为圆弧段。如图42所示图42推土板结构外形推土板断面结构为断方向的夹角是。推土板两侧轮廓为直角外形。057推土机的外形对减少推土机在作业时的能量消耗，提高作业效率有很大关系。合理的推土板外形土的切削阻力较小，土屑沿推土板面向上滑移时，摩擦功消耗较小，并且土屑再向上滑移的同时，向推土板的前方滑落，容易形成较大的土块。设计推土板外形是要考虑以下因素（1）土屑在推土板上缘易向前翻落，不应越过刀背向后翻落。（2）推土板前前面上升时变形小。（4）推土板卸土干净，不易粘着湿土。42工作装置主要参数及结构尺寸的确定421铲刀的高度和宽度（1）铲刀发动机的额定功率，可按以下经验公式确定（220275）（）41GH3EHN式中发动机的额定功率（KW）2331149（42）G31202铲倒宽度铲刀切削刃外廓宽。推土机铲刀必须有自身开辟道路的能力，GB因此铲刀宽必须3）（43）H311493416G422推土板角度参数的选择推土板的形状对减少推土机作业过程中能量消耗，提高作业效率有很大关系。合理的推土板外形，土的切削阻力较小，土屑沿推土板面向上滑移时，摩擦功消耗较小，并且土屑在向上增加了能量的消耗。对于同样的土，当切削面积相等时，推土板外形稍有改变，切削阻力就随之改变，所需的顶推力也就不同。推土板角度参数包括切削角，后角，刀刃尖角，前翻角，挡土板安装角，推土板斜装角KZ，挡土板垂直面倾斜角。推土板各角度如图44所示。图44推土板角度参数（1）切削角的选择切削角是铲刀支证后角大与30。因此过小不仅使得不（2）后角的选择后角是刀片后端斜面与地平面的夹角，若（0809）HO,通常取RGHO。424推土板直线部分及档土板尺寸固定式铲刀推土板采用下部为直线段的复合形推土板，下部直线部分用来安装刀片，直线部分等于刀片宽度。取A015HG17235180MM推土板垂直高度根据总尺寸确定。425顶推架于台车架的铰点位置顶推架铰接在台车架上，其铰点位置影响铲刀升降机构的运动，它与铲刀升降高度、顶推架长度等参数有关。顶推架铰点位置对台车架的受力状况影响很大尤其当铲刀受到偏载及横向力时，太靠前则台车架发生较大形变，太靠后则推土机易前翻，为了使铰点反力均衡的纵向和横向传至台车架和八字架上，避免台车架受力过大发生形变，铰点位置一般选在八字架与台车架联接中点的附近。426铲刀钢板厚度推土板及顶推架均是钢板焊接部件，钢板厚度由刚度和强度条件确定。取钢板的厚度为22。43推土机工作装置的强度计算431土壤的切削性能表1几种土壤的粘聚力C和重度0G粘土亚粘土亚砂土塑性土壤的种类C/MPA0G/KN/MC/MPA0G/KN/MC/MPA0G/KN/M硬性006215002205半硬00621000420015200低塑0042050025001195塑性00219500150005190高塑001190011850002185流动0005180005180000180表2土壤的自然坡度角砂石粘土种类状态碎石砾石粗砂中砂细砂肥土贫土轻亚粘土种植土干354030383545504040湿454032353035403035饱和253527252015302025表3土对钢和土对土的摩擦系数、12土壤名称1砂土和亚砂土08035中质亚粘土重质亚粘土12080土壤内摩擦角，土与钢的摩擦角。2ARCTN11ARCTN表4各种土壤的切削比阻力及刀刃入土比阻力（MPA）BKYK土级别土的名称BY砂、砂质上、中等湿度的松撤粘土、种植土枯质土、中纲砂砾、松散软粘土峦实枯土质、中等钻粘土、软泥炭合碎石成卵石的枯土、雹湿枯土、中等坚实煤炭、合少量杂质的石砾堆积物中等页岩、得于枯土、坚实而硬的黄土，软石膏0010030030060060130025025032025061014表5履带行走机构在各种地面的滚动阻力系数和附着系数F支撑面种类滚动阻力系数F附着系数铺砌的路面0050608干燥的土路0070809柔软的砂质路面01007细砂地0045055收割过的草地0100709开垦的田地0100120607冰雪冻结的道路00300402432推土机受力分析推土机作业受力分析是强度计算的依据，就是确定外载荷，踏实工作装置提升机构的工作依据，而且为工作装置、履带台车架等零部件强度计算提供载荷依据。（一）铲刀自重GG液压推土机靠油缸力使铲刀强制入土，所以铲刀不必太笨重，铲刀自重在强GG度及刚度允许的情况下，可适当减轻。可以用经验公式确定铲倒自重（018021）（N）（44）GGSG推土机的使用重量。S所以有17385093NGG（二）铲刀提升力计算铲刀提升力是指提升装置的提升作用力，当铲刀遇到大障碍物，铲刀提不起来，而铲刀提升机构供给的提升力足以使推土机绕履带接地最前端（A点）倾翻。以拖拉机为脱离体，拖拉机受力有拖拉机使用重量GT,顶推架绞点支反力和，提升力，按内力平衡，、分别和、大小相XCZSYXCZSYXCZS等，方向相反。图45铲刀提升力计算受力图0得GTXMZS0AMALC1LY1R得SYS（45）Y1RXGT以铲刀为脱离体，铲刀受力有土的反力PX和PZ,铲刀自重GG，顶推架绞点C的反力XC和ZC，提升力SY,此时与地平面成角。0得XXCPXSYCOSFXC0得ZZCOMLGGXCMSYRL0将X和Z值代入式，得CSY（46）1110LGCOSCOSSAGLPXLRR式中推土机使用重量SPX土的反力GG铲刀自重提升力与地面夹角SY力与作用线距离0RL、LG见图示1SY0045COS71245COS30471253382689163120860N考虑动载荷的铲刀提升力（47）1SYKD式中动载系数，查表取14DK故169200N1S433推土机作业阻力计算以推土机在水平地面匀速行驶，铲刀以最大切土深度进行作业，当切土结束提升推土铲的瞬时所产生的最大作业阻力作为计算工况，其作业阻力主要有切线切削阻力PQ，铲刀前积土的推移阻力PT，刀刃与土壤摩擦阻力PM1和土屑沿铲刀上升时的摩擦阻力的水平分力PM2，1切线切削阻力PQ设PQ的作用点在铲刀刃前，作用方向沿铲刀切削角底边并与推土机前进方向相反，则PQB（48）610PH1BK式中B推土板的宽度（3416M）切削比阻力，查表4取005（MPA）BKBK推土产平均切削深度（M）PH图46推土铲平均切屑计算（）SINSINPHSINM2BMH2B0545SIN0248M41630故3416024800542358NQP610铲刀前积土的推移阻力TP49TTG2式中土与土之间的摩擦系数，查表3取052推土铲前积土重量TG（410）T02TANPHHB式中土的重度（N/），查表1得21N/3M30MB推土铲的宽度（3416M）H推土铲的高度（1149M）推土铲平均切屑深度（0248M）PH土壤的自然坡度角，查表2得取004故2134701NTG31024TAN2896故34701N0517351NTP3刀刃与土壤摩擦阻力1MBX（411）P60YK1式中推土铲切削刃磨损后切削刃压入土的比阻力，查表4得YK0483MPAB推土铲宽度（3416M）X切削刃磨损后的接地长度M取0008M土壤与钢铁的摩擦系数，查表3取101故0483341600081013200NP604土屑沿铲刀上升时的摩擦阻力的水平分力2MP（412）2MTG12COS式中GT推土铲前积土重量（34701N）土壤与钢铁的摩擦系数（10）1推土铲的切削角（55）故34701105511416N2MP2COS综上所述推土机的作业阻力PT为PTPQPTPM1PM24235817351132001141684325N上述作业阻力计算时，没有考虑铲刀碰撞障碍物时的冲击载荷的影响，当铲刀碰撞到难以克服的障碍物时，推土机仍全力顶推，履带完全滑转，此时需考虑猛烈的冲击及惯性力，计算经验公式PXKDPT（413）式中KD动载系数，取15故PX1584325126488N44推土机铲刀的强度计算441计算位置的确定（第一计算位置）铲刀的水平土反力PX和顶推架绞点水平反力XC的最大值，适当推土机具有最大顶推力和惯性力时产生的。即推土板顶到障碍物，履带滑转时出现的。铲刀的土切垂直反力PZ和铲刀升降力的最大值，是在推土板固定切削时或者以全功率提升及强制入土时产生的。推土机中部顶到障碍物，其计算条件为推土机在水平地面作业带土的推土板从切削位置提升到运土位置推土机功率足够大，在顶升推土板的同时，以最大顶推力向前，即可能使推土机翘尾失稳，同时履带滑转。442超静定计算为了使铲刀有足够的高度，推土板和顶推架往往组成一个超静定构件，因此需要按解超静定方法进行铲刀的强度计算。首先绘制计算草图，如图57所示，其中各件的几何尺寸和相互间位置，是根据总体布置要求确定。图47超静定计算草图已求出，XP1SCTG22303NZ式中土对钢的摩擦角ARCTAN111045将PX和转算到顶推架平面上，其合力为1P则COS1PX1S式中力与顶推架平面间夹角45故238452N1此时附加力矩M1,M2顶推架平面内构建具有三个多余约束，即顶推支座多余一个约束及水平撑杆多于两个约束。由于P1作用在推土板中间，两水平撑杆的约束相同，所以可简化为两次超静定结构。解此超静定系统求出支反力和两个水平杆的约束力，首先画出该结构所受多余未知力X1，X2，如图48所示。图48工作装置所受多余未知力并建立两个补充方程0（414）1XP0（415）22式中和去除多余约束后假设的未知反力1X2、和分别为、和力作用下沿作用方向上的位移量1P1X21P1X、和分别为、和力作用下沿作用方向上的位移量222顶推架与履带台车架两绞点的作用力分别为、和、。1CXY2CXY图49多余未知力计算图在P1载荷下02CM1LXC3P得119226NC00M1CX55311N1CY21L0C0165933NX1LY在单位力作用下1X1102CM1L得0X01L0C200KM在单位力作用下2X01CX20Y1CM20DEMSINK3L通过以上分析计算，建立在载荷P1作用下和单位力1和2作用下，基1X2本结构图上的弯矩图、如图45所示，图乘法计算、P1X12、值P121EI8412313932SINSINLLLIEI1724SI32LLEIEI50P12123121LYLLEICCEI2834P219129313SINSINCCLLYLLYLIEI614带入以式414与415得2196773N1X1939853N2多余未知力求出后，最后弯矩图可有下式按叠加原理计算MG（416）PXXM21得到工作装置所受轴向力和弯矩图如图510所示图410工作装置所受轴向力和弯矩图推土板在外力作用下，从MG图可见，推土板中间O截面及顶推架的D截面弯矩最大。得到推土板截面特性参数如下体积98732567E073M曲面面积16882094E072密度78000000E06KG/3质量77011402E02KG根据推土铲坐标边框确定重心XYZ16978878E0370192331E0214649351E02MM相对于推土铲坐标系边框之惯性KG惯性张量IXXIXYIXZ47590098E0891781195E0819155013E08IYXIYYIYZ91781195E0830798006E0988997762E07IZXIZYIZZ19155013E0888997762E0735055927E09重心的惯性相对推土铲坐标系边框KG惯性张量IXXIXYIXZ79941711E0700000000E0000000000E00IYXIYYIYZ00000000E0084317113E0898090872E06IZXIZYIZZ00000000E0098090872E0690605779E08主惯性力矩KGI1I2I379941711E0784167662E0890755230E08从推土铲定位至主轴的旋转矩阵100000000000000000000000098859015062000000015062098859从推土铲定位至主轴的旋转角度相对XYZ的夹角866300000000由J2XMZZ0SINMGXCOZ根据以上数据得00643XJ4M0254Z33088NMX217171NMZMO截面的正应力值为00XZZNJF代入数据得38129716927468300640503MPA设扭矩值与刚度成正比故O截面上扭矩剪切应力为KIJM式中O截面上各外力对扭转中心的力矩值之半（约束承担了一半扭矩）KIO截面各板厚度I截面各部分的扭转惯性矩KIJ代入数据得887MPA248013推土板中间O截面的总应力按第三强度理论求得RS（417）RS2式中许用应力带入数据得1902MPA380MPARS227846校核合格。443斜撑杆强度计算在推土板垂直平面内，推土板与顶推架绞点支反力为，推土板与斜撑杆绞AP点反力为，由于和的作用，产生力矩和BPX1S1M21XPHCOS2S由0得BMSIN0125L61A2H3AP32SINHS代入数据得98483NA0509241750516920SIN454由0得MSIN0125LP61SBP2H3BPSIN216152HLSM代入数据得B004175209351692SIN454SIN139344N斜撑杆受轴向力BFP2式中斜撑杆截面积BF代入数据得2469MPA380MPA2139405校核合格。45第三计算位置第三计算位置是超静定体系，此位置主要计算顶推架、绞销轴。可按静定方法计算。451顶推架强度计算顶推架绞点反力和由图511根据力矩平衡式求得。1CXZ0COS21BSLPBMXCZ2IN1ZGCZGX（N）2SI11BLXCN12SIN1BLPSZZGC图511铲刀第三位置计算图8124975N012431692SIN6805CX2046172N01I31292430815CZ452铰销轴强度计算此位置时销轴危险截面为II面（如图512），销轴受力为，其计算如下CP21CCZXP8382045N28497506图512绞销轴受力（MPA）（418）610FYWLPC式中W销轴抗弯截面模量（），值为00053M销轴的轴向力，取32536NCYF销轴断面积（），值为0003282MPA380MPA683204132510此绞销轴合格第五章稳定性计算推土机的稳定性包括防止推土机前倾翻、后倾翻、侧向倾翻以及横向滑移等现象的出现。以下讨论几种典型工况。51推土机切土作业的稳定性推土机的作业条件为推土出现向前倾翻的现象。如图51所示，稳定性的判断式为XC式中，C为最前端支重轮下的履带接地点到驱动轮中心线的距离；X为支承履带的土壤法向反力的合力动链轮中心的水平距离。可以按下面的方法求得，由得0M（51）12SZTTGLPQLGLXN图51推土机的作业稳定性式中；推土机的使用重量；SG土壤对推土铲反力ZP推土铲带起的土堆重量可以取/3，为推土铲前的积土TTGTT重量；N土壤的法向反力合力，SZTNPQ166MC1738509230475632047516041X故推土机切土作业稳定52推土机坡道运行的稳定性推土机坡道运行的稳定括推土机在坡道上的纵向运行稳定性和横向运行稳定性。521纵向稳定性图52A为上坡时推土机的极限坡度角。设整机重心位置在O点，此时机重的作用线不能越出履带线不能超过点。否则推土机将绕点向前倾翻。所以有SGCC下坡倾翻极限角（52）MAXRCTNLH上坡倾翻极限角（52）式中，H为重心离地面高度，H18M。图52推土机的纵向稳定性推土机在坡道上行驶，还受发动机功率、地面附着条件等限制。为了使推土机在坡道上不滑移，应按地面附着条件计算不滑移的极限坡度角。若不计滚动阻力，不滑移的极限坡度角求推土机在被道上行驶时倾翻后于滑移，即上下坡倾翻极限角应大于不滑移的极限坡度角。因此，履带推土机纵向行驶稳定条件为；上坡时