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.docx

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1、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TY160推土机工作装置设计专题主要内容及要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. 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。主要技术参数发动机额

2、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进度及完成日期 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

3、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

4、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；强度校核全套CAD图纸，加153893706ABSTRACT目录摘 要IABSTRACTII目录III第一章 绪 论11.1 推土机概述11.2 课题任务111.3 课题背景和设计意义11第二章 推土机总体方案设计122.1 动力装置122.2 传动机构122.3 行走机构132.4 工作装置132.5 液压系统13第三章 推土机总体参数选择153.1 推土机重量和接地比压153.2 推土机的行走速度153.3 铲刀的垂直压力及比压入力163.4 推土机的轨距和最小转弯半径163.5

5、 推土机的驶入角、离去角、离地间隙173.6 铲刀的提升高度和切削深度173.7推土机生产率17第四章 推土机重心计算194.1 重心位置分析194.2 中心位置的确定19第五章 推土机工作装置设计215.1 工作装置结构类型215.2 工作装置主要参数及结构尺寸的确定225.3 推土机工作装置的强度计算275.4 推土机铲刀的强度计算325.5 第三计算位置41结论43参考资料44致谢45附件46第一章 绪 论1.1 推土机概述 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

6、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1080m， 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

7、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1.1.4 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

8、） 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，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。（四） 按推土板安装位置分1 固定式：推土板与拖拉机纵

9、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

10、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

11、其他传动方式。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

12、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 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

13、 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

14、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

15、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 采用功率恢复型的增压技术。由于以一般的自然吸气发

16、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

17、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。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。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

18、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

19、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

20、)、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

21、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

22、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。 1.2 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

23、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 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 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。第二章 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

24、 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 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 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 YJ

25、380 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。（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

26、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。2.3 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 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。

27、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

28、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。第三章 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

29、计算： q= （3.1） 式中：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，是173.85kN，L为2.43m，b为0.51m。 q=68KPa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.3.3 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）式中：推土机使用重量（N）； 、铲刀切

30、削刃及整机重心至倾翻点水平距离；为17385N, 、分别为3.5m，1.2m，所以有如下： P=17385N=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： q3.4MPa 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： =0.5 （3.3）式中：B履带轨距（），取B为2.0； 铲倒切削刃宽（），取为20； L履带接地长（），取L为2430； l铲刀切削刃到履带接地中心的

31、距离（），l为2200.所以=0.5=68303.5 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。推土机的离去角，其离地间隙一般取280450。3.6 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。3.7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，平地作业生产率。 1 每铲最大推土量V: V= （3.4） 式中：推土板宽度（m），取0.2m； 推土板高度（m），取1.149m； h 平均切

32、土深度（m），取0.545m； 土的自然坡度角，取； 土地的充盈系数，取1.0。 所以V=1.0=0.0632 推土作业生产率: =(/h) （3.5） 式中：推土机作业时间利用系数，取0.90； 推土板土量损漏系数，取决于运输距离L, =1-0.005L； 坡度作业影响系数，取0.7； T一个推土周期循环时间（s），取 T=+2+ （3.4） 式中： 切土距离，取10m； 运土距离，取50m； 、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; 推土机掉头时间，取10s； 换挡时间，取4s； 铲刀下落时间，取1s。 所以T=84s 推土作业生产率=1

33、.28 /h 第四章 推土机重心计算4.1 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。4.2 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

34、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）由=0得： N=0 (4.2)则 =+=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。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。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 推土机重心位

35、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) l=L- (4.4) 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（）； 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（）； P吊具上拉力计读数（N）。第五章 推土机工作装置设计5.1 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5-

36、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： 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。

37、（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5.2.1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度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) 式中:发动机的额定功率（KW） =233=1149 （5.2）(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） =31149=3

38、4165.2.2 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 ，挡土板安装角 ，推土板斜装角，挡土板垂直面倾斜角。推土板各角度如图 5-5所示。

39、图5-5 推图版角度参数 （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 前翻角是推土板最上缘切线与水平面夹角。的选择主要考虑使土屑沿推土板上缘向前翻落性能良好。选为 75。 （5）推土板回转角的选择

40、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

41、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 5.1。 表5.1 推土板角度参数5.2.3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 （0.80.9）Ho,通常取 Rg= Ho。5.2.4推土板直线部分及档上板尺寸 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

42、分用来安装刀片，直线部分等于刀片宽度。 取 a=0.15Hg=172.35180mm 推土板垂直高度根据总尺寸确定。5.2.5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。5.2.6推土机工作装置三维模型的建立(1)设计要点 Pro/Engineer 软件，是集 CAD/CAM/CA