履带式推土机设计[毕业论文+CAD图纸]

工程机械毕业设计课题:履带式推土机设计含毕业论文、任务书、开题报告、CAD图纸

履带式推土机设计[毕业论文+CAD图纸]

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

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.

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 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. 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

目 录

第1章 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2章 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3章 推土机重心计算 9
4.1 重心位置分析 9
4.2 重心位置的确定 9
第4章 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5章 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6章 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
参考文献 38
致谢 39

第一章 绪 论

1.1 推土机概述

1.1.1履带式推土机介绍

（1）.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

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

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。

1.1.2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。

1.1.3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。

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。

1.1.4 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。

1.2 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。