机械设计制造及其自动化毕业设计（论文）TY160推土机工作装置设计（全套图纸） .doc

1、i 毕业设计（论文）任务书毕业设计（论文）任务书 专业 机械设计制造及其自动化 班级 机械 051 姓名 下发日期 2009-3-10 题目题目ty160 推土机工作装置设计 专题专题 主主 要要 内内 容容 及及 要要 求求 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和尺 寸，包括设计铲刀高度、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，以及推架的结构设计，然后进行铲斗的强度计算，最后建立铲斗的三维模型。 主要设计内容为： 1. 推土机总体方案设计； 2. 推土机工作装置的设计计算，以及三位模型的建立，完成绘图设计折 合 a0 图纸 3 张； 3.

2、翻译英文文献 3000 单词左右； 4. 完成 2 万字左右的毕业论文或设计说明书。 主要技主要技 术参数术参数 发动机额定功率（kw）： 120 额定转速（rpm）： 1850 最大扭矩 nm/rpm 764 燃油消耗率 g/kwh 231 进进 度度 及及 完完 成成 日日 期期 设计任务的安排及资料查阅 2009-3-102009-3-17 实习 2009-3-172009-3-24 外文翻译 2009-3-242009-4-1 方案设计 2009-4-12009-4-10 三维图的绘制 2009-4-102009-5-10 工程图的形成及修改 2009-5-112009-6-1 设计说

3、明书的书写及修改 2009-6-22009-6-15 教学院长签字日 期教研室主任签字日 期指导教师签字日 期 青岛理工大学毕业设计（论文）说明书 i 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 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

4、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。 关键词关键词：推土机；工作装置；pro/engineer；强度校核 全套全套 cad 图纸，加图纸，加 153893706 青岛理工大学毕业设计（论文）说明书 ii abstract bulldozers, works in the wide application of earth-moving eq

5、uipment, 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 bulldoz

6、ers 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 pl

7、ate 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

8、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, its meet the requirement. key words: bulldozers; working device; pro/

9、engineer; check strength; fem 青岛理工大学毕业设计（论文）说明书 iii 目录目录 摘摘 要要.i abstract .ii 目录目录.iii 第一章第一章 绪绪 论论 .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 第二章第二章 推土机总体方案设计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 第三章第三章 推土机总体参数选择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.

10、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 第四章第四章 推土机重心计算推土机重心计算 .19 4.1 重心位置分析.19 4.2 中心位置的确定.19 第五章第五章 推土机工作装置设计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 青岛理工大学毕业设计（论文）说明书 iv 5.4 推土机铲刀的强度计算.32 5.5 第三计算位置.41 结论结论

11、 .43 参考资料参考资料 .44 致谢致谢 .45 附件附件 .46 青岛理工大学毕业设计（论文）说明书 1 第一章第一章 绪绪 论论 1.1 推土机概述推土机概述 1.1.1 推土机的用途推土机的用途 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

12、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 1080m， 大型推土机的运距不 超过 120m。 1.1.2 推土机的组成推土机的组成 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。 青岛理工大学毕业设计（论文）说明书 2 1.1.3 推

13、土机结构和工作原理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 ts

14、y220 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 青岛理工大学毕业设计（论文）说明书 3 公司的零部件编号，只有改型中

15、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

16、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

17、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” 青岛理工大学毕业设计（论文）说明书 4 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

18、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。t

19、y160 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

20、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、连杆等零件。 青岛理工大学毕业设计（论文）说明书 5 由于浮动机构的优越性能，不论离合器外鼓是正转还是反转

21、，制动时都很平 稳，不会产生制动冲击。 当制动带上的制动带衬片磨损后，制动带和外鼓之间间隙变大，制动跳 板行程增加，当行程增大到一定限度时，制动变得不可靠。因此，要不断地 调整制动带间隙。推土机制动踏板标准行程和极限行程如表所示。 制动带间隙调整的方法：拆去调节螺栓的护盖后，将调节螺栓口右旋， 扭紧制动带以抱住外鼓（扭紧力矩约90nm）然后拧松螺栓（ ty160 型拧 松 15/6 圈，ty320 型拧松 11/6 圈），使制动带和外鼓间出现 0.3mm 标 准间隙，调整完成。 1.1.4 推土机的分类推土机的分类 推土机可按用途、施工现场、发动机功率、推土机安装位置、铲倒操纵方 式、行走装置

22、及颤动方式等分类。 按用途分 1 工业用：在工业履带拖拉机上配装铲刀，进行工业性作业。一般为大 型推土机，推土性能好。 2 农业用：为了扩大农用履带拖拉机的农用范围，在其前部配置铲刀， 用于农田平整作业。一般为中小型作业。由于农用拖拉机主要用于后悬挂， 以牵引耕作农具为主，改为推土产后，推土性能不如工业用推土机。 （二） 按施工现场分 1 地面式：陆地使用的推土机。 2 两栖式：这种推土机身为船形，采用三角形宽履带板，并且底盘部具有 良好的防水密封性能。主要用潜水、沼泽地带作业，也能陆地使用。 3 水下式：适合海底潜水作业的水下式推土机组，由母船上引出电缆，采 用电液传动底盘。带两个大型气筒，

23、以利浮沉。水下推土机作业时，由母船上 遥控操纵。目前已有水下 60 米推土机。 （三） 按发动功率分 1 小型：发动机功率小于 37 千瓦（50 马力） ，称为小型推土机。 2 中型：发动机功率为 37 千瓦至 74 千瓦（100 马力） ，称为中型推土机。 3 大型：发动机功率大于 74 千瓦，成为大型推土机。 青岛理工大学毕业设计（论文）说明书 6 （四） 按推土板安装位置分 1 固定式：推土板与拖拉机纵向轴线固定为直角，称为固定式铲刀推土机， 也称为直铲式推土机。 2 回转式：推土板能在水平面内回转一角度（推土板与拖拉机纵向轴线水 平夹角成为回转角） ，称为回转式推土机，也称为角铲式或活

24、动式推土机。回转 式铲刀一般还能调整切削角和倾斜角。 （五） 按铲刀的操纵方式分 1 钢索式：铲刀升降由钢索操纵，动作迅速，可靠。靠铲刀自重入土，不 能强制切土。并且机构摩擦件较多（如滑轮、绞盘等） 。钢索易磨损。 2 液压式：铲倒能在液压油缸的作用下强制入土，作业性能好，尤其是平 地作业，平整质量好。另外，铲倒结构轻巧，操纵轻便。铲刀升降速度一般比 钢索式慢，在冬季更为显著。 （六） 按行走装置分 1 履带式：由于履带式推土机具有以下特点，所以目前推土机仍以履带式 为主。 （1）附着力大。能达到轮胎式的 1.5 倍。 （2）通过性好。接地比压比轮胎式小，宜在松软的湿地作业。 （3）能在恶劣工

25、作条件下作业。例如能在碎石地，不平地作业，履带比轮 胎磨损慢。 （4）爬坡能力强，亦在山坡作业。 2 轮胎式：轮胎式推土机发展很快，它具有以下特点： （1）行走速度快，运距长（一般为履带式的 2 倍） ，所以作业循环时间短， 生产率比履带式的一般高 1.5 到 2 倍。 （2）机动性强，便以调动，且不会损坏路面。 （3）行走装置轻巧，耗尽数量小，并且由于摩擦件少，在一般工作条件的 寿命比履带式的要长。 （七） 按传动方式分 1 机械传动：传动可靠，传动效率高，结构简单，但传动性不如其他传动 方式。 青岛理工大学毕业设计（论文）说明书 7 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

26、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

27、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 7080 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

28、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

29、基于 gps 的推土机定位系统，大大提高推 青岛理工大学毕业设计（论文）说明书 8 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

30、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

31、完善和解决适应西部高原地区作业的关键技术 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 812%。 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。 热平衡技术。工程机械在西部高压地区施工，要解决

32、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 青岛理工大学毕业设计（论文）说明书 9 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。 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。 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。

33、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。 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。 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。 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

34、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

35、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 青岛理工大学毕业设计（论文）说明书 10 增加收录机、甚至 dvd 等先进的电子设备，最大限度地满足驾驶人员的人性 化要求。 (2)、节能技术的应用 工作装置液压系统采用定差溢流技术。这样，在工作装置换向阀处于小 开口节流调速过程中，油泵多余供油可不经安全阀回油箱，直接从差压阀溢流 回油箱，使调速过程中系统压力只比工作压力高一定值p，从而达到减少液压 功率损耗，降低油温之目的。 发动机与工作装置液压系统和传动系统，采用全功率匹配技术。发动机 可根据实际工况自

36、动调整输出给传动系统和工作装置液压系统的功率，达到最 大限度地利用发动机功率，以达到节能目的。 静液传动技术。传动采用静压传动。整机减少了变速箱、变矩器（主离 合器） 、转向离合器等传动部件，从而极大减少了机械功率损失，而且极易实现 与发动机的全功率匹配，以达到节能目的。 (3)、发动机排放达欧标准 随着大、中城市交通、基础设施的开工建设和维修工程的增加以及国内、 国际市场对环保要求的逐渐严格，发动机排放要求至少达到欧标准，一些发 达国家甚至已经要求达到欧标准。因此，推土机配置的发动机必须尽快满足 这一市场要求。 1.18 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

37、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（例如机罩，附件等） 。 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 青岛理工大学毕业设计（论文）说明书 11 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

38、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。 1.2 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。 1.3 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

39、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 ty160 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，用到了 por/engineer 软件，提 高学生对软件的应用能力。 青岛理工大学毕业设计（论文）说明书 12 第二章第二章 推土机总体方案设计推土机总体方案设计 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 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

40、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 1.351.55 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 840nm。 2.2 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 ty160 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

41、 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。 （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 青岛理工大学毕业设计（论文）说明书 13 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

42、 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。 2.3 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。 2.4 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、

43、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 57 度。 2.5 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， 青岛理工大学毕业设计（论文）说明书 1

44、4 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。 青岛理工大学毕业设计（论文）说明书 15 第三章第三章 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。 3.1 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

45、发动机功率利用的一个重要参 数。 此款 ty160 推土机的使用重量是 173850n，其发动机额定功率是 120 千瓦， 所以其比重量约是 1.45。 推土机的接地比压 q 是使用重量与履带接地面积 f 之间的比值按下式计 s g 算： q= （3.1） lb gs 3 102 式中：推土机的使用重量（kn）; s g l履带接地长度（m） ； b履带板宽度（m） ； 其中，是 173.85kn，l 为 2.43m，b 为 0.51m。 s g q=68kpa 51 . 0 43 . 2 102 85.173 3 履带式推土机的接地比压一般在 60kpa 左右。 3.2 推土机的行走速度推土

46、机的行走速度 推土机前进时 13 档的速度分别为 03.8km/h,06.6 km/h，010.6 km/h。后退时 13 档的速度分别为 04.9 km/h，08.5 km/h，013.6 km/h. 青岛理工大学毕业设计（论文）说明书 16 3.3 铲刀的垂直压力及比压入力铲刀的垂直压力及比压入力 产到的垂直压力 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） （3.2） s g 1 l l 式中：推土机使用重量（n） ； s g 、铲刀切削刃及整机重心至倾翻点水平距离；l 1 l 为 17385n, 、分别为 3.5m，1.2m，所以有如下： s

47、gl 1 l p=17385n=42255n 2 . 1 5 . 3 比入压 q 是铲刀单位支地面积的垂直压力。q 按下式计算： q3.4mpa f p 5 10 f切削刃接地面积（） 。 3.4 推土机的轨距和最小转弯半径推土机的轨距和最小转弯半径 推土机的轨距 b 对于转向性能，以及在横向坡度上的稳定性有很大影响。 转向性能系数 l/b 一般取 1.21.5，且 l 为 2.43m，所以 b 的范围为 1.622.03。 最小转弯半径影响推土机的通过性，它按下式确定： min r =0.5 （3.3） min r 22 2llbb 式中：b履带轨距（） ，取 b 为 2.0； 铲倒切削刃宽

48、（） ，取为 20； b b l履带接地长（） ，取 l 为 2430； l铲刀切削刃到履带接地中心的距离（） ，l 为 2200. 所以=0.5=6830 min r 22 220022430202 青岛理工大学毕业设计（论文）说明书 17 3.5 推土机的驶入角、离去角、离地间隙推土机的驶入角、离去角、离地间隙 推土机的驶入角、离去角、离地间隙是推土机通过性能的具体参数。 当铲刀提升到极限位置，从切削刃到履带前沿做的切线与地面的夹角称 为驶入角。一般固定式铲刀推土机取。 0 20 0 30 推土机的离去角，其离地间隙一般取 280450。 0 20 3.6 铲刀的提升高度和切削深度铲刀的提

49、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。 3.7 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，平 t q 地作业生产率。 p q 1 每铲最大推土量 v: v= （3.4） 0 2 2tg hhb g g m k 式中：推土板宽度（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，取； 0 0 30 土地的充盈系数，取 1.0。 m k 所以 v=1.0=0.063 0 2 302 545 . 0 149 . 1 2 .

50、0 tg 3 m 2 推土作业生产率: t q =(/h) （3.5） t q t kkvk yni 3600 3 m 青岛理工大学毕业设计（论文）说明书 18 式中：推土机作业时间利用系数，取 0.90； i k 推土板土量损漏系数，取决于运输距离 l, =1-0.005l； n k n k 坡度作业影响系数，取 0.7； y k t一个推土周期循环时间（s） ，取 t=+2+ （3.4） 1 1 v l 2 2 v l 4 21 v ll 1 t 2 t 3 t 式中： 切土距离，取 10m； 1 l 运土距离，取 50m； 2 l 、分别为切土、运土、返回的速度（m/s）,分别取 0.8

51、 1 v 2 v 4 v m/s、1.6 m/s、4 m/s; 推土机掉头时间，取 10s； 1 t 换挡时间，取 4s； 2 t 铲刀下落时间，取 1s。 3 t 所以 t=84s 推土作业生产率=1.28 /h t q 84 90 . 0 7 . 075 . 0 063 . 0 3600 3 m 青岛理工大学毕业设计（论文）说明书 19 第四章第四章 推土机重心计算推土机重心计算 4.1 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

52、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。 4.2 中心位置的确定中心位置的确定 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 4-1： 图 4-1 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

53、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= （4.1） zg g z p 青岛理工大学毕业设计（论文）说明书 20 由=0 得： n=0 (4.2) 0 m g gl z pl 2 l 则 =+=1.46ml 2 l 2 1 l l gg pz 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 2 1 l l gg pz 刀强制入土性能提高，入土力大，不易抬头。 2 实际测量：推土机重心位置按运行准备状态测定，其测定方法按图 4-2 进行。 图 4-2

54、 推土机重心位置的确定 a 横向坐标 b 纵向坐标 c 重心高度 推土机重心平面坐标位置的测定按图 a、b 所示，按下式计算： e= (4.3) g g g pgb 2 2 l=l- (4.4) g g ps 式中：e重心与推土机纵向中心轴线的距离（） ； 重心与导向轮中心线的水平距离（） ；l s吊具作用点与支撑点的纵向水平距离（） ； b吊具作用点与支撑点的横向水平距离（） ； 青岛理工大学毕业设计（论文）说明书 21 p吊具上拉力计读数（n） 。 第五章第五章 推土机工作装置设计推土机工作装置设计 5.1 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，

55、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 5-1： 图 5-1 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 5-2 所 示： 图 5-2 推土板结构外形 推土板断面结构为断开式，如图 5-3 所示： 青岛理工大学毕业设计（论文）说明书 22 图 5-3 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。推土板两侧轮廓为直角外 0 5 0 7 形，如图 5-4 所示。 图 5-4 推土板两侧外形 推土机的外形对减少推土机在作业时的能

56、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。 5.2 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 5.2.15.2.1 铲刀的高度和宽度铲刀的高度和宽度 （1） 铲刀的高度 铲刀支地，沿地面垂直方向量出的高度称为铲倒高 g h 度 g h 青岛

57、理工大学毕业设计（论文）说明书 23 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： =（220275） （） (5.1) g h 3 eh n 式中:发动机的额定功率（kw） eh n =233=1149 （5.2） g h 3 120 (2) 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 g b 能力，因此铲刀宽必须大于行走装置每边 2535。 当铲刀高度确定后，也可以根据经验公式确定铲刀的宽度： =（2.53） （5.3） g b g h =31149=3416 g b 5.2.2 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

58、， 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 ，挡土板安装角 ，推土板斜装角 ，挡土板垂直面倾斜角 k z 。推土板各角度如图 5-5 所示。 青岛理工大学毕业设计（论文）说明书 24 图 5-

59、5 推图版角度参数 （1）切削角的选择）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）前翻角的选择 前翻角是推土板最上缘切线与水平面夹角。

60、的选择主要考虑使土屑 k k 沿推土板上缘向前翻落性能良好。选为 75。 k （5）推土板回转角的选择）推土板回转角的选择 青岛理工大学毕业设计（论文）说明书 25 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的选择 挡土板安装角是推土板上部挡土板与地平面的夹角，取 90，加装