履带式推土机的设计
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
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。
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
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.
http://www.bysj360.com/html/4080.html http://www.bysj360.com
/html/4142.html
http://www.bylw520.net/ http://www.bylw520.net/html/4420.html
