工程机械履带式推土机的毕业设计.pdf

xxxx 大学大学 毕毕 业业 设设 计计 说说 明明 书书 班级 姓姓名名 学院 专业 题目 履带式推土机的设计 指导教师 指导教师 职称职称 职称职称 20 年 月 日 2020 届毕业设计 论文 课题任务书届毕业设计 论文 课题任务书 学院 部 机械工程学院专业 机械工程及自动化 指导教师学生姓名 课题名称履带式推土机的设计 内 容 及 任 务 设计的主要参数 作业重量 g 173 85kn 行驶速度 v 3 8 13 6km h 提升高度 h 1 095m 铲入深度 地 面下 h 0 545m 内容 1 履带式推土机的综合评述 包括结构 特点 机构布置和国内外研究现状及发展 趋势 2 推土机总体方案确定 包括结构的确定和执行机构和传动系统的确定 3 推土机的总体布置 4 工作装置的设计 包括结构分析 铲斗设计 连杆系统参数设计和强度设计 5 完成推土机工作装置图和受力图 6 按照有关要求 完成开题报告并编写说明书 拟 达 到 的 要 求 或 技 术 指 标 在设计推土机时 必须力求满足以下几个方面的要求 1 机构要紧凑 重量要轻 2 工作机构 传动及控制方案合理可行 3 设计计算正确 标准件及设备选型合理 4 图纸绘制要符合国家标准 布图合理 图面整洁 美观 进 度 起止日期工作内容 2009 12 16 2010 1 15 完成开题报告 安 排 2010 2毕业实习 2010 3查阅相关资料 完成方案设计 2010 4 5完成设计说明书及施工图设计 2010 6完成毕业论文 进行毕业答辩 主 要 参 考 资 料 1 张茂生 工程机械设计 m 武汉 武汉大学出版社 2006 4 61 70 2 诸文农 履带推土机结构与设计 m 1986 12 3 刘鸿文 材料力学 第四版 m 高等教育出版社 2004 1 4 徐希民 铲土运输机械设计 m 1989 5 5 周自祥 李强 筑路机械构造与修理 m 北京 人民交通出版社 2001 5 252 257 6 赵昱东 履带式推土机发展现状和趋势 j 建筑机械化 1999no5 12 14 7 丁兴华 推土机工作装置的选择 j 建筑机械化 2005no5 49 50 8 杨士敏 推土机作业过程中推土阻力的测量 j 工程机械 1995 3 20 35 9 王 建 明 刘 才 心 马 军 海 装 载 机 前 车 架 有 限 元 参 数 化 建 模 j 工 程 机 械 1997 7 20 21 10 张洪 贾志絢 工程机械概论 j 冶金工业出版社 2006 9 1 17 11 成大先 机械设计手册 s 北京化学工业出版社 2004 12 王魏主编 机械制图 北京高等教育出版社 2003 13 郑文纬 吴克坚主编 机械原理 第七版 北京高等教育出版社 2004 系 教研室 意见 签名 年月日 学院 部 主管领导意 见 签名 年月日 xxxx 工工 业业 大大 学学 本科毕业设计 论文 开题报告本科毕业设计 论文 开题报告 20 届 学学院 部院 部 专专业 业 学学 生生 姓姓名 名 班班级 级 学号学号 指导教师姓名 指导教师姓名 职称职称 充值后就可以下载此设计说明书 不包含充值后就可以下载此设计说明书 不包含 cadcad 图纸图纸 我这里还 我这里还 有相应的有相应的 wordword 说明书 附带 说明书 附带 任务书 开题报告 中期报告 任务书 开题报告 中期报告 外文翻译外文翻译 和和 cadcad 图纸图纸 共计共计 1111 张图纸张图纸 需要需要全套资料全套资料的朋友的朋友 请请加加1 1 14599196091459919609 或或2 2 19690432021969043202 需要其他设需要其他设 计题目直接联系计题目直接联系 20 年 12 月 16 日 i 题目 履带式推土机设计 1 结合课题任务情况 查阅文献资料 撰写 1500 2000 字左右的文献综述 1 1 履带式推土机介绍履带式推土机介绍 1 历史介绍 历史介绍 履带式推土机是由美国人 benjamin holt 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 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 0 04 一 0 13mpa 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 59kw 80 马力 山推的 sd08 推土机 在 5 12 汶川地震中 由俄罗斯米 26 直升机吊起到施 工现场 到 309kw 420 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 2009 年山推将开发 520 马力的推土机纳入科研计划 规格 齐全的产品系列 而且还出现了根据不同作业工况的需要 采用不同配置模块的变 型产品 基本上满足了国内土石方工程对推土机产品的需求 3 结构和原理 结构和原理 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 2 2 推土机的应用推土机的应用 ii 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卸车地点推到填埋位置 配合压实机作业并兼有压实效果 特 别是在雨季由于垃圾含水量大承载能力下降压实机作业往往非常困难 就更需要推土机 来作业协助垃圾压实 为保证雨季填埋场的作业可持续进行推土机的机械性能 必须要 考虑所选用的推土机要能够保证在较湿的垃圾上行走 并进行作业选择履带较宽的湿地 型 推土机是必要的 国内现有多家机械制造厂可生产湿地型推土机 所有厂家的技 术资料应不难得到下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 3 3 我国推土机产品的发展前景我国推土机产品的发展前景 一 开发小型推土机一 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 二 尽快完善和解决适应西部高原地区作业的关键技术二 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 iii 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 随着城建设施建设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 2 选题依据 主要设计内容 设计思路及方案 1 选题依据 履带式推土机是一种在各种建筑工地 土地开发等方面用于推土填埋的重要机械 尤其在湿地环境中需要使用履带式推土机而非其它类型 可大大提高劳动效率 快速完 成填埋任务 履带式推土机具有很好的发展前景 对它的研究具有很好的实际意义 2 主要研究内容 履带式推土机总体方案的设计 包括工作装置 传动装置 这次设计重点对工作 装置 传动装置进行结构研究 以满足设计要求 3 研究思路及方案 1 先查阅履带式推土机设计相关资料 了解其发展状况及发展趋势 2 履带式推土机总体方案设计 3 工作装置方案确定 4 传动和控制方案确定 5 对方案的设计计算 6 进行强度校核 iv 参考文献 1 张茂生 工程机械设计 m 武汉 武汉大学出版社 2006 4 61 70 2 诸文农 履带推土机结构与设计 m 1986 12 3 刘鸿文 材料力学 第四版 m 高等教育出版社 2004 1 4 徐希民 铲土运输机械设计 m 1989 5 5 周自祥 李强 筑路机械构造与修理 m 北京 人民交通出版社 2001 5 252 257 6 赵昱东 履带式推土机发展现状和趋势 j 建筑机械化 1999no5 12 14 7 丁兴华 推土机工作装置的选择 j 建筑机械化 2005no5 49 50 8 杨士敏 推土机作业过程中推土阻力的测量 j 工程机械 1995 3 20 35 9 王建明 刘才心 马军海 装载机前车架有限元参数化建模 j 工程机械 1997 7 20 21 10 张洪 贾志絢 工程机械概论 j 冶金工业出版社 2006 9 1 17 11 成大先 机械设计手册 s 北京化学工业出版社 2004 12 王魏主编 机械制图 北京高等教育出版社 2003 13 郑文纬 吴克坚主编 机械原理 第七版 北京高等教育出版社 2004 3 工作进度及具体安排 2009 12 16开题报告 2010 2毕业实习 2010 3查阅相关资料 完成方案设计 2010 4 5完成设计说明书及施工图设计 2010 6完成毕业论文 进行毕业答辩 4 指导教师意见 指导教师 年月日 说明 开题报告作为毕业设计 论文 答辩委员会对学生答辩资格审查的依据材料之一 此 v 报告应在导师指导下 由学生填写 将作为毕业设计 论文 成绩考查的重要依据 经导师审查 后签署意见生效 vi 本科毕业设计中期报告本科毕业设计中期报告 填表日期 20 年 5月 7 日 学院 部 班级学生姓名 课题名称 履带式推土机设计 课题主要任务 7 履带式推土机的综合评述 包括结构 特点 机构布置和国内外研究现状及发展趋势 8 推土机总体方案确定 包括结构的确定和执行机构和传动系统的确定 9 推土机的总体布置 10 工作装置的设计 包括结构分析 铲斗设计 连杆系统参数设计和强度设计 11 完成推土机工作装置图和受力图 12 按照有关要求 完成开题报告并编写说明书 1 简述开题以来所做的具体工作和取得的进展或成果 完成了毕业设计开题报告 绪论 履带式推土机总体设计 履带式推土机工作装置的设计 包括 铲斗 连杆系统 2 下一步的主要研究任务 具体设想与安排 完成推土机工作装置图和受力图 工作机构稳定性分析 液压缸设计计算 3 存在的具体问题 4 指导教师对该生前期研究工作的评价 指导教师签名 日期 vii 摘摘 要要 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 关键词关键词 推土机 工作装置 液压缸 强度校核 cad 制图 viii 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 workloads 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 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 workingconditions and calculate the position of strength check and the use ofcomputer selected dangerouscross 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 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 key words bulldozers working device hydraulic cylinders check strength cad software ix 目目录录 第第 1 1 章章 绪论绪论 1 1 1推土机概述 1 1 1 1履带式推土机介绍 1 1 1 2推土机的应用 2 1 1 3我国推土机产品的发展前景 2 1 1 4推土机总体设计的任务 3 1 2课题任务 3 1 3课题背景和设计意义 3 第第 2 2 章章 推土机总体方案设计推土机总体方案设计 5 2 1各个机构的选择 5 2 1 1动力装置 5 2 1 2传动机构 5 2 1 3行走机构 6 2 1 4工作装置 6 2 1 5液压系统 6 2 2推土机总体参数选择 6 2 2 1推土机重量和接地比压 6 2 2 2推土机的行走速度 7 2 2 3铲刀的垂直压力和比压入力 7 2 2 4铲刀的提升高度和切削深度 7 2 2 5推土机生产率 7 第第 3 3 章章推土机重心计算推土机重心计算 9 x 4 1重心位置分析 9 4 2重心位置的确定 9 第第 4 4 章章推土机工作装置设计推土机工作装置设计 11 4 1工作装置结构类型 11 4 2工作装置主要参数及结构尺寸的确定 12 4 2 1铲刀的高度和宽度 12 4 2 2推土板角度参数的选择 12 4 2 3推土板曲率半径 14 4 2 4推土板直线部分及挡土板尺寸 15 4 2 5顶推架于台车架的铰点位置 15 4 2 6铲刀钢板厚度 15 4 3推土机工作装置的强度计算 15 4 3 1土壤的切削性能 15 4 3 2推土机受力分析 16 4 3 3推土机作业阻力计算 18 4 4推土机铲刀的强度计算 20 4 4 1计算位置的确定 第一计算位置 20 4 4 2超静定计算 20 4 4 3斜撑杆强度计算 27 4 5第三位置计算 28 4 5 1顶推架的强度计算 28 4 5 2铰销轴强度计算 29 第第 5 5 章章推土机的稳定性计算推土机的稳定性计算 31 5 1推土机切土作业的稳定性 31 5 2推土机坡道运行的稳定性 32 5 2 1纵向稳定性 32 5 2 2横向稳定性 33 第第 6 6 章章液压缸设计液压缸设计 34 6 1系统压力的确定 34 6 2计算油缸尺寸 34 结论 37 xi 参考文献 38 致谢 39 12 第一章第一章绪绪 论论 1 11 1 推土机概述推土机概述 1 1 1 11 1 履带式推土机介绍履带式推土机介绍 1 1 历史介绍历史介绍 履带式推土机是由美国人 benjamin holt 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 2 推土机分类推土机分类 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 0 04 一 0 13mpa 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 59kw 80 马力 山推的 sd08 推土机 在 5 12 汶川地震中 由俄罗斯米 26 直升 机吊起到施工现场 到 309kw 420 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 2009 年山推将开发 520 马力的推土机纳 入科研计划 规格齐全的产品系列 而且还出现了根据不同作业工况的需要 采 用不同配置模块的变型产品 基本上满足了国内土石方工程对推土机产品的需 求 13 3 3 结构和原理结构和原理 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 1 1 21 1 2 推土机的应用推土机的应用 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卸车地点推到填埋位置 配合压实机作业并兼有压实效 果 特别是在雨季由于垃圾含水量大承载能力下降压实机作业往往非常困难 就 更需要推土机来作业协助垃圾压实 为保证雨季填埋场的作业可持续进行推土机 的机械性能 必须要考虑所选用的推土机要能够保证在较湿的垃圾上行走 并进 行作业选择履带较宽的湿地型 推土机是必要的 国内现有多家机械制造厂可 生产湿地型推土机 所有厂家的技术资料应不难得到下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 1 1 31 1 3 我国推土机产品的发展前景我国推土机产品的发展前景 1 1 开发小型推土机开发小型推土机 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 14 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 2 尽快完善和解决适应西部高原地区作业的关键技术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 防风沙技术的应用 4 自救防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 1 1 41 1 4 推土机总体设计的任务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 各总成的型式 并进行合理的布置 总体设计包括以下内容 1 根据设计任务 选择机型及各总成结构型式 确定总体布置方案 2 确定整机主要性能参数 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 总体设计对整机性能起决定性的作用 因为整机性能的好坏 不仅取决于 的各总成本身性能的优略 而且更重要的是与他们之间的协调有关 组成整机的 各总成之间的联系又相互制约 在总体设计中 如果对整机缺乏总体考虑 那么 即使各总成的造型与设计是好的 是先进的 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 1 21 2 课题任务课题任务 本设计题目进行推土机铲斗的设计 主要工作有 设计工作装置的结构形式 15 和尺寸 设计铲刀高度 铲刀宽度 推土板角度参数 曲率半径 顶推架与台车 架铰点位置 然后进行铲斗的强度计算 最后进行铲斗的三维设计 1 31 3 课题背景和设计意义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力的一次提高 本次设计主要完成铲刀结构设计 需要查阅很多相关资料和深入思考问题 这对专业能力的提升有很大帮助 在这次的设计中 应用了结构力学的知识 提高学生对软件的应用能力 16 第二章第二章推土机总体方案设计推土机总体方案设计 2 12 1 各个机构的选择各个机构的选择 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 2 1 12 1 1 动力装置动力装置 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 1800 2000r min 之间 功率为 120kw 速度适应系数应在 1 35 1 55 的范围内 选用斯太尔 wd615t1 3 六缸四冲程柴油发动机 额定功率 120kw 最大 输出扭矩 840n m 2 1 22 1 2 传动机构传动机构 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 选变矩器应有较大的工作变矩系数和启动变矩系数 以及较大的最高效率较宽的 高效率范围 而且穿透性应比较小 选用 yj380 型单级单相三元件液力变矩器 循环圆直径 380 mm 变矩系 数 2 38 最高效率 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 17 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 2 1 32 1 3 行走机构行走机构 行走机构由台车 平衡梁和四轮一带 托轮 链轮 支重轮 引导轮和履带 组成 台车通过平衡梁与机架间半刚性联接 支撑推土机前部币量 台车张紧液 压缸起张紧履带的作用 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 2 1 42 1 4 工作装置工作装置 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吊管机和焊接工程车 这些工作装置均为液压驱 动 结构简单 连接方便 采用液压操纵式直倾铲刀 铲刀可以在液压缸的作用下强制入土 在较硬土 质条件下正常作业 保证作业质量 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 5 7 度 2 1 52 1 5 液压系统液压系统 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 转向液压系统由转向泵 转向阀等组成 用于推土 机的转向和制动 使推土机转向制动灵活可靠 工作装置液压系统由工作泵 控 18 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 2 22 2 推土机总体参数选择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 2 2 12 2 1 推土机重量和接地比压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是 173850n 其发动机额定功率是 120kw 所以其 比重量约是 1 45 推土机的接地比压 q 是使用重量 s g 与履带接地面积 f 之间的比值按下式计 算 q lb gs 3 102 2 1 式中 s g 推土机的使用重量 kn l 履带接地长度 m b 履带板宽度 m 其中 s g 是 173 85kn l 为 2 43m b 为 0 51m q 51 0 43 2102 85 173 3 68kpa 履带式推土机的接地比压一般在 60kpa 左右 2 2 22 2 2 推土机的行走速度推土机的行走速度 推土机前进时 1 3 档的速度分别为 0 3 8km h 3 8 6 6 km h 6 6 10 6 km h 后退时 1 3 档的速度分别为 0 4 9 km h 4 9 8 5 km h 8 5 13 6 km h 2 2 32 2 3 铲刀的垂直压力及比压入力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 s g 1 l l n 2 2 式中 s g 推土机使用重量 n 19 l 1 l 铲刀切削刃及整机重心至倾翻点水平距离 s g 为 17385n l 1 l 分别为 3 5m 1 2m 所以有如下 p 17385n 2 1 5 3 42255n 比入压 q 是铲刀单位支地面积的垂直压力 q 按下式计算 q f p 5 10 3 4mpa f 切削刃接地面积 2 2 42 2 4 铲刀的提升高度和切削深度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 2 2 52 2 5 推土机生产率推土机生产率 影响推土机生产率的因素主要有每铲最大推土量 v 推土作业生产率 t q 平 地作业生产率 p q 1 每铲最大推土量 v v 0 2 2 tg hhb g g m k 2 4 式中 g b 推土板宽度 m 取 0 2m g h 推土板高度 m 取 1 149m h 平均切土深度 m 取 0 545m 0 土的自然坡度角 取 0 30 m k 土地的充盈系数 取 1 0 所以 v 0 2 302 545 0149 1 2 0 tg 1 0 0 063 3 m 2 推土作业生产率 t q t q t kkvk yni 3600 3 m h 2 5 式中 i k 推土机作业时间利用系数 取 0 90 n k 推土板土量损漏系数 取决于运输距离 l n k 1 0 005l y k 坡度作业影响系数 取 0 7 t 一个推土周期循环时间 s 取 20 t 1 1 v l 2 2 v l 4 21 v ll 2 1 t 2 t 3 t 2 4 式中 1 l 切土距离 取 10m 2 l 运土距离 取 50m 1 v 2 v 4 v 分别为切土 运土 返回的速度 m s 分别取 0 8 m s 1 6 m s 4 m s 1 t 推土机掉头时间 取 10s 2 t 换挡时间 取 4s 3 t 铲刀下落时间 取 1s 所以 t 84s 推土作业生产率 t q 84 90 0 7 075 0 063 0 3600 1 28 3 m h 第三章第三章推土机重心计算推土机重心计算 3 13 1 重心位置分析重心位置分析 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 3 23 2 重心位置的确定重心位置的确定 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 3 1 21 图 3 1 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 z 0 得 n g g z p 3 1 由 0 m 0 得 g gl z pl n 2 l 0 3 2 则l 2 l 2 1 l l gg pz 1 46m 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 2 1 l l gg pz 重心位于接地重心之前 使铲刀强 制入土性能提高 入土力大 不易抬头 22 第四章第四章推土机工作装置设计推土机工作装置设计 4 14 1 工作装置结构类型工作装置结构类型 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 4 1 23 图 4 1 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 4 2 所示 图 4 2 推土板结构外形 推土板断面结构为断开式 如图 4 3 所示 图 4 3 推土板断面结构型式 推土板侧边与推土板从轴方向的夹角是 0 5 0 7 推土板两侧轮廓为直角外 形 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 24 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 推土板前积累土体要多 3 土屑沿推土板前面上升时变形小 4 推土板卸土干净 不易粘着湿土 4 24 2 工作装置主要参数及结构尺寸的确定工作装置主要参数及结构尺寸的确定 4 2 14 2 1 铲刀的高度和宽度铲刀的高度和宽度 1 铲刀的高度 g h 铲刀支地 沿地面垂直方向量出的高度称为铲倒高度 g h 铲倒高度取决于发动机的额定功率 可按以下经验公式确定 g h 220 275 3 eh n 4 1 式中 eh n 发动机的额定功率 kw g h 233 3 120 1149 4 2 2 铲倒宽度 g b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 因此铲刀宽必须大于行走装置每边 25 35 当铲刀高度确定后 也可以根据经验公式确定铲刀的宽度 g b 2 5 3 g h 4 3 g b 3 1149 3416 4 2 24 2 2 推土板角度参数的选择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 并且土屑在向上滑移的同时 向推土板前面翻落 容易形成较大的 土堆 不合理的推土板外形 使土的切削阻力增加 土屑在向上运动及向前翻滚 时杂乱挤出 这样就加大了土屑间摩擦力 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 k 挡土板安装角 z 推土板斜装角 挡土板垂直面倾斜角 推土板各角度 如图 4 4 所示 25 图 4 4 推土板角度参数 1 切削角的选择 切削角 是铲刀支地 刀片与地平面间夹角 越小土的切削阻力就越小 由于推土机正常作业时 必须保证后角 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 30 由于地形起伏会出现 刀片背后接地现象 此时 0 从而增加摩擦阻力 使切削能力降低 若 太 大 则推土阻力明显增大 选 为 30 3 刀刃尖角的选择 刀刃尖角 是刀片前后面夹角 过小刀片强度减弱 过大引起后角 过 小 选 为 30 4 前翻角的选择 前翻角 k 是推土板最上缘切线与水平面夹角 k 的选择主要考虑使土屑沿 推土板上缘向前翻落性能良好 选 k 为 75 26 5 推土板回转角的选择 推土板回转角 是指在水平面内 推土板与推土机纵轴线的夹角 对于固定 式铲刀 取 90 6 推土板倾斜角的选择 推土板倾斜角 是在垂直面内推土板与地平面夹角 有了 角能使推土机在 坡地上 横向推出水平切土面 以及在平地上推出横坡 另外对较坚硬土可用角 铲作业 铲刀尖肯地 的调整范围 取 为 10 7 挡土板安装角的选择 挡土板安装角 z 是推土板上部挡土板与地平面的夹角 取 90 加装挡土 板的目的是防止土屑往推土板后面翻落并增加推土板前积土量 8 推土板斜装角的选择 推土板斜装角是整个推土板与地面倾斜安装的角度 过小 一方面土屑易 从推土板上缘往后翻落 另外 由于推土板上积土太多而引起铲刀提升阻力增加 过大 则随着切削角 增大 使得土屑上升变形加大 增加切削阻力 取 75 推土板角度参数值的选择见表 4 1 表 4 1推土板角度参数 4 2 34 2 3 推土板曲率半径推土板曲率半径 推土板曲率半径 rg 是铲刀的重要参数之一 它直接影响到推土机的作业 性能 当推土板高度一定时 为了不使土屑向推土板后面翻落及增大铲刀前面的 积土量 rg 宜小些 而为了减小土屑上升阻力及卸土干净 rg 值又宜大些 因此确定 rg 时要综合考虑上述因素 其中不使土屑往推土板后面翻落是主要 因素 也就是要求 k 0 8 0 9 ho 通常取 rg ho 27 4 2 44 2 4 推土板直线部分及档土板尺寸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 a 0 15hg 172 35 180mm 推土板垂直高 度根据总尺寸确定 4 2 54 2 5 顶推架于台车架的铰点位置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 4 2 64 2 6 铲刀钢板厚度铲刀钢板厚度 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 4 34 3 推土机工作装置的强度计算推土机工作装置的强度计算 4 3 14 3 1 土壤的切削性能土壤的切削性能 表表 1几种土壤的粘聚力几种土壤的粘聚力 c 和重度和重度 0g 塑性土壤 的种类 粘土亚粘土亚砂土 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 00 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 流动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 种类碎石砾石砂石粘土轻 亚种 植 28 状态粘 土土粗砂中砂细砂肥土贫土 干354030383545504040 湿454032353035403035 饱和253527252015302025 表表 3 3土对钢和土对土的摩擦系数土对钢和土对土的摩擦系数 1 2 土壤名称 1 2 砂土和亚砂土0 80 35 中质亚粘土1 00 50 重质亚粘土1 20 80 土壤内