【正文】 0 ?0M11l 1cM = 2cM = 0M =0 kM = 0M =0 在 2X 單位力作用下： 1cx = 2cx =0 1cy = 2cy =0 1cM = 2cM = 0M = DM = EM kM =3l sin? 通過以上分析計算，建立在載荷 P1 作用下和單位力 1X =1 和 2X =2 作用下，基本結(jié)構(gòu)圖上的彎矩圖 pM 、 1XM 如圖 所示，圖乘法計算 11? 、 12? 、 21? 、 22? 、p1? 、 p2? 值 : 11? == 12? = 21? = 313 9 3 2111 1 13s i n s i n 222lll l l lE I l????????????? ????= 22? = 4s in32211 33 ??????? ?? ?llEI= p1? =－ 212121321211 21111 ??????? ????? lylylEI cc=－ EI 湖南工業(yè)大學(xué)畢業(yè)設(shè)計（論文）說明書 p2? =－ 3 1 9 1 1 29 3 1 1 3 3121 1 133si n si n 222ccl l l y l ll l y l l lEI l l????? ? ? ???? ? ? ???? ? ? ????? =－EI 帶入以式 與 得： 1x = 2x = 多余未知力求出后，最后彎矩圖可有下式按疊加原理計算： Mg= PXX MMXMX ?? 2211 （ ） 得到工作裝置所受軸向力和彎矩圖如圖 510 所示： 圖 410 工作裝置所受軸向力和彎矩圖 推土板在外力作用下，從 Mg 圖可見，推土板中間 O 截面及 頂推架的 D 截面彎矩最大。 得到推土板截面特性參數(shù)如下： 體積 = +07 3mm 曲面面積 = +07 2mm 密度 = kg / 3mm 質(zhì)量 = +02 kg 根據(jù)推土鏟 坐標(biāo)邊框確定重心 : X Y Z +03 +02 +02 mm 相對于推土鏟 坐標(biāo)系邊框之慣性 . (kg179。㎡ ) 慣性張量 湖南工業(yè)大學(xué)畢業(yè)設(shè)計（論文）說明書 Ixx Ixy Ixz +08 +08 +08 Iyx Iyy Iyz +08 +09 +07 Izx Izy Izz +08 +07 +09 重心的慣性 (相對推土鏟坐標(biāo)系邊框 ) (kg179。㎡ ) 慣性張量 Ixx Ixy Ixz +07 +00 +00 Iyx Iyy Iyz +00 +08 +06 Izx Izy Izz +00 +06 +08 主慣性力矩 (kg179。㎡ ) I1 I2 I3 +07 +08 +08 從推土鏟定位至主軸的旋轉(zhuǎn)矩陣 : 從推土鏟定位至主軸的旋轉(zhuǎn)角 (度 ): 相對 x y z 的夾角 由 xJ = 2xm? zJ = 2zm? 0sin?MgM x ? 0cos?MgM z ? 根據(jù)以上數(shù)據(jù)得： xJ = 4m zJ = 4m xM =－ ?m zM = N?m O 截面的正應(yīng)力值為： ? ?00xzM Z M x NJ J F??? ? ? ? 代入數(shù)據(jù)得： ? ?3 3 0 8 . 8 3 1 2 9 2 1 7 1 7 . 1 6 9 267942 6 8 . 7 3 8 00 . 0 6 4 2 0 . 2 5 4 0 . 0 2 3 6 M P a M P a? ??? ? ? ? ? 設(shè)扭矩值與剛度成正比故 O 截面上扭矩剪切應(yīng)力為： 湖南工業(yè)大學(xué)畢業(yè)設(shè)計（論文）說明書 kiikiJM??? 式中： kiM O 截面上各外力對扭轉(zhuǎn)中心的力矩值之半 （約束承擔(dān)了一半扭矩） i? O 截面各板厚度 kiJ 截面各部分的扭轉(zhuǎn)慣性矩 代入數(shù)據(jù)得： ? = 3 ?? = 推土板中間 O 截面的總應(yīng)力 rs? 按第三強(qiáng)度理論求得： rs? = 22 4?? ? ? ??? （ ） 式中： ??? 許用應(yīng)力 帶入數(shù)據(jù)得： rs? = 22 ?? = Mpa380 Mpa 校核合格。 斜撐 桿強(qiáng)度計算 在推土板垂直平面內(nèi)，推土板與頂推架絞點支反力為 AP ，推土板與斜撐桿絞點反力為 BP ，由于 XP 和 1S 的作用，產(chǎn)生力矩 1M 和 2M 1M = XP 1h 2M = 1S 2h cos? 由 ?BM =0 得： 1M 2M + 52lP + 61lS sin? AP ( 2h + 3h )=0 AP =32615221 s inhh lSlPMM ? ??? ? 代入數(shù)據(jù)得： AP = 05 0 5 9 5 . 2 4 1 7 5 . 5 2 2 2 3 0 3 0 . 2 0 5 1 6 9 2 0 0 0 . 0 2 s in 4 50 . 4 4 9? ? ? ? ? ?=98483N 由 ?AM =0 得： 1M 2M + 52lP + 61lS sin? + BP ( 2h + 3h )=0 湖南工業(yè)大學(xué)畢業(yè)設(shè)計（論文）說明書 BP =? ?s in)( s in21 615212 hh lSlPMM ? ??? 代入數(shù)據(jù)得： BP = 004 1 7 5 . 5 2 5 0 5 9 5 . 2 2 2 3 0 3 0 . 2 0 5 1 6 9 2 0 0 0 . 0 2 s in 4 50 . 4 4 9 s in 4 5? ? ? ? ? ??= － 139344N 斜撐桿受軸向力： ?=BBFP2 ? ??? 式中： BF 斜撐桿截面積 代入數(shù)據(jù)得： ? =221393442 (0 .0 5 0 .0 4 )???= MPa ??? =380MPa 校核合格。 第三計算位置是超靜定體系，此位置主要計算頂推架、絞銷軸?？砂挫o定方 法計算。 頂推架強(qiáng)度計算 頂推架絞點反力 1cX 和 1cZ 由圖 511 根據(jù)力矩平衡式求得。 ? ? 0c o s22 1 ?????? ?bSlbPbXM xcz ? ? 02s i n2 11 ??????? bZSlbPbGM czgx ? 2s i n12 11 ?SblPX xc ??????? ??（ N） ?????? ???? 1222s i n11 blPGSZ zgc ? (N) 湖南工業(yè)大學(xué)畢業(yè)設(shè)計（論文）說明書 圖 511 鏟刀第三位置計算圖 01 2 .4 3 1 6 9 2 0 0 s in 1 0 01 2 6 4 8 8 10 .5 1 2cX ??? ? ?????= 01 1 6 9 2 0 0 s in 1 0 0 3 1 2 9 3 2 . 4 32 2 3 0 8 . 3 12 2 0 . 5 1cZ ??? ? ? ?????= 鉸銷軸強(qiáng)度計算 此位置時銷軸危險截面為 I－ I 面（如圖 512），銷軸受力為 cP ，其計算如下： 2121 ccc ZXP ?? cP = ? = 圖 512 絞銷軸受力 ? ??? ???? ? 610FYW lP cc （ MPa） （ ） 湖南工業(yè)大學(xué)畢業(yè)設(shè)計（論文）說明書 式中： W— 銷軸抗彎截面模量（ 3m ），值為 cY — 銷軸的軸向力，取 32536N F— 銷軸斷面積（㎡），值為 68 3 8 2 0 4 0 . 1 2 3 2 5 3 6100 . 0 0 5 0 . 0 0 3? ??? ? ? ?282MPa ? 380 MPa 此絞銷軸合格 湖南工業(yè)大學(xué)畢業(yè)設(shè)計（論文）說明書 第五章 穩(wěn)定性計算 推土機(jī)的穩(wěn)定性包括防止推 土機(jī)前傾翻、后傾翻、側(cè)向傾翻以及橫向滑移等現(xiàn)象的出現(xiàn)。以下討論幾種典型工況。 推土機(jī)的作業(yè)條件為：推土出現(xiàn)向前傾翻的現(xiàn)象。如圖 5— 1 所示，穩(wěn)定性的判斷式為 xc? 式中， c 為最前端支重輪下的履帶接地點到驅(qū)動輪中心線的距離； x 為支承履帶的土壤法向反力的合力動鏈輪中心的水平距離?？梢园聪旅娴姆椒ㄇ蟮茫? 0M ?? 得 1 1 2S Z T tG l P l Q l G lx N? ? ? ?? （ ） 圖 5— 1 推土機(jī)的作業(yè)穩(wěn)定性 式中； SG —— 推土機(jī)的使用重量； ZP —— 土壤對推土鏟反力 tG? —— 推土鏟帶起的土堆重量．可以取 tG? = tG /3， tG 為推土鏟前的積土重量； N—— 土壤的法向反力合力， S Z tN G P Q G?? ? ? ? ? 1 7 3 8 5 0 0 . 9 7 2 2 3 0 3 4 . 7 3 5 6 3 2 5 0 4 . 7 3 5 1 1 6 0 0 4 . 6253147x ? ? ? ? ? ? ?? =c 故推土機(jī)切土作業(yè)穩(wěn)定 湖南工業(yè)大學(xué)畢業(yè)設(shè)計（論文）說明書 推土機(jī)坡道運行的穩(wěn)定括推土機(jī)在坡道上的縱向運行穩(wěn)定性和橫向運行穩(wěn)定性。 縱向穩(wěn)定性 圖 5— 2(a)為上坡時推土機(jī)的極限坡度角。設(shè)整機(jī)重心位置在 O 點，此時機(jī)重SG 的作用線不能越出履帶線不能超過 C? 點。否則推土機(jī)將繞 C? 點向前傾翻。所以有： 下坡傾翻極限角 max arctanlH? ? （ ） 上坡傾翻極限角 m a x a r c ta nHlH? ?? （ ） 式中 ， H 為重心離地面高度， H=。 圖 5— 2 推土機(jī)的縱向穩(wěn)定性 推土機(jī)在坡道上行駛，還受發(fā)動機(jī)功率、地面附著條件等限制。為了使推土機(jī)在坡道上不滑移，應(yīng)按地面附著條件計算不滑移的極限坡度角 ?? 。若不計滾動阻力，不滑移的極限坡度角求推土機(jī)在被道上行駛時傾翻后于滑移，即上 (下 )坡傾翻極限角應(yīng)大于不滑移的極限坡度角。 因此，履帶推土機(jī)縱向行駛穩(wěn)定條件為； 上坡時， lH ?? ；下坡時， lHH ?? ? 。 穩(wěn)定性符合要求。 橫向穩(wěn)定性 湖南工業(yè)大學(xué)畢業(yè)設(shè)計（論文）說明書 橫向穩(wěn)定性反映了推土機(jī)在坡道上，橫坡行駛及停放不傾翻的能力。橫向穩(wěn)定性的極限角也稱橫向臨界坡角。如圖 5— 3 所示．令高側(cè)履帶接地面上的垂直反力N1=0，則 ? ?c o s 0 .5 ( ) sinSSG B b e G h??? ? ? ?=0 m a x 0 .5 ( )a r c ta n B b eh? ??? 式中， e 為推士機(jī)重心離行駛也受地面附著條件的限制．橫坡安全行駛的條件為 0 .5 ( )B b eh ??? ?? （ ） 式中， ?? 為側(cè)向附著系數(shù)，取 。 穩(wěn)定性符合要求 圖 5— 3 推土機(jī)橫向穩(wěn)定性 第六章 液壓缸設(shè)計 壓力和流量是液壓系統(tǒng)最主要的參數(shù)。根據(jù)這兩個參數(shù)來計算和選擇液壓元件。系統(tǒng)壓力選定后，液壓缸尺寸即可確定，液壓缸尺寸一經(jīng)確定，據(jù)液壓缸的速度確定其流量。 系統(tǒng)壓力選定的 是否合理，直接關(guān)系列整個系統(tǒng)設(shè)計的合理性。在設(shè)計一個新湖南工業(yè)大學(xué)畢業(yè)設(shè)計（論文）說明書 的液壓系統(tǒng)時，最佳的工作壓力應(yīng)是在特定的條件下各項設(shè)計因素的較好結(jié)合這些因素主要包括以下幾個方面。 1．經(jīng)濟(jì)和重量因素 在液壓傳動中，系統(tǒng)所傳遞的功率是壓力和流量兩個參數(shù)的乘積，這就說明這兩個參數(shù)是緊密相關(guān)的。如果系統(tǒng)功率一定，系統(tǒng)壓力選得低，則元件尺寸大，造成主機(jī)體積變大，自重增加，是不經(jīng)濟(jì)的。若選取較高壓力，則元件尺寸減小，主機(jī)結(jié)構(gòu)緊湊，重量減輕，較經(jīng)濟(jì)。但繼續(xù)提高系統(tǒng)壓力，也會出現(xiàn)相反情況，相應(yīng)元件強(qiáng)度要增加，材質(zhì)要提高，制造精度也要提高經(jīng)濟(jì)效 果變差。 重量與尺寸在固定式機(jī)械中，不是最主要因素，但在自行式工程機(jī)械中，尺寸和質(zhì)量就成為一個較突出的設(shè)計因素。 2．其他因素 (1)提高系統(tǒng)工作壓力，將對密封裝置、元件和輔件的加工精度提出更高的要求。 (2)提高系統(tǒng)壓力，會統(tǒng)壓力 — 般為 14— 20MPa，屬于中高壓，但大型推土機(jī)也有向高壓發(fā)展的趨勢．要滿足推土機(jī)的作業(yè)要求，在整機(jī)匹配上，工作裝置油泵消耗的功率，一般占總功率的 30 一 40％，所以大型推土機(jī)的系統(tǒng)壓力采用高壓級范圍(20MPs)。這里選取系統(tǒng)壓力為 16MPa。 1．計算 油缸尺寸 油缸的有效面積和活塞桿直徑，可根據(jù)油缸負(fù)載的平衡關(guān)系式得出。 油缸無桿腔 (大腔 )為工作腔時 (參閱圖 6— 1)： 力． MPa， 2P —— 油缸回油腔壓力， MPa， 1A —— 油缸大腔有效面積， m178。 21 4DA ?? （ ） 2A —— 油缸小腔有效面積， m178。 222 ()4A D d??? （ ） D—— 油缸活塞直徑， m d—— 油缸活塞桿直徑， m； F—— 油缸的最大外負(fù)載， N； ? —— 油缸的機(jī)械效率，一般取 一 。 當(dāng)油缸有桿腔為工 b）所示；由此得： 湖南工業(yè)大學(xué)畢業(yè)設(shè)計（論文）說明書 22 12SDdP???? （ ） 圖 6— 1 液壓缸計算分析圖 當(dāng)按以上公式?jīng)Q定油缸尺寸時，需先確定 d/D 比值，當(dāng)活塞桿受拉時，一般取d/D＝ 一 ，壓力高的取小比 21vi v? 的要求來選取，其中 1v 、 2v 分別為油缸正反行程速度。取 d/D=，得： D=97mm d= i 2 d/D 最后油缸直徑 D 和活塞桿直徑 d 應(yīng)整為國家標(biāo)準(zhǔn)值。 取 D=100mm d=50mm 還需指出的是，由初選的系統(tǒng)壓力出發(fā)，按油缸最大負(fù)載，算出其結(jié)構(gòu)尺寸，再按尺 寸的標(biāo)準(zhǔn)系列取標(biāo)準(zhǔn)值后，再復(fù)算油缸的工作壓力，即為實際的系統(tǒng)壓力。 1222()SP Dd???? ?= 跟據(jù)最大切削深度和最大提升高度選取液壓缸行程為 1100mm 湖南工業(yè)大學(xué)畢業(yè)設(shè)計（論文）說明書