【導(dǎo)讀】要部件，并將載荷傳遞至機(jī)體，受力情況非常惡劣。在復(fù)雜多變的工作外載荷。設(shè)計(jì)推土機(jī)工作裝置所必需的。裝置由推土刀板、頂推梁、撐桿、液壓缸系統(tǒng)等組成。推土板的結(jié)構(gòu)形式直接。整是通過液壓系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)的。借助Pro/E軟件進(jìn)行推土機(jī)工作裝置的三維實(shí)體設(shè)。計(jì)，可以真實(shí)的反映各部分的幾何形狀和空間位置。險(xiǎn)截面進(jìn)行了有限元分析，對結(jié)果進(jìn)行了對比分析。經(jīng)過校核，該結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)合。理，滿足使用要求。

　　

【正文】 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積土量。 （ 8） 推土板斜裝角的選擇 推土板斜裝角是整個(gè)推土板與地面傾斜安裝的角度。ε過小，一方面土屑易從推土板上緣往后翻落，另外，由于推土板上積土太多而引起鏟刀提升阻力增加，ε過大，則隨著切削角δ增大，使得土屑上升變形加大，增加切削阻力。取ε =75。 推土板角度參數(shù)值的選擇見表 。 表 推土板角度參數(shù) 推土板曲 率半徑 推土板曲率半徑 Rg 是鏟刀的重要參數(shù)之一，它直接影響到推土機(jī)的作業(yè)性能。當(dāng)推土板高度一定時(shí)，為了不使土屑向推土板后面翻落及增大鏟刀前面的積土量， Rg 宜小些，而為了減小土屑上升阻力及卸土干凈， Rg 值又宜大些。因此確定 Rg 時(shí)要綜合考慮上述因素，其中不使土屑往推土板后面翻落是主要因素，也就是要求 K? 90,一般需滿足 Rg（ — ） Ho,通常取 Rg= 青島理工大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）說明書 26 Ho。 推土板直線部分及檔上板尺寸 固定式鏟刀推土板采用下部為直線段的復(fù)合形 推土板，下部直線部分用來安裝刀片，直線部分等于刀片寬度。 取 a==≈ 180mm 推土板垂直高度根據(jù)總尺寸確定。 頂推架于臺車架的鉸點(diǎn)位置 頂推架鉸接在臺車架上，其鉸點(diǎn)位置影響鏟刀升降機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)，它與鏟刀升降高度、頂推架長度等參數(shù)有關(guān)。 頂推架鉸點(diǎn)位置對臺車架的受力狀況影響很大 (尤其當(dāng)鏟刀受到偏載及橫向力時(shí)，太靠前則臺車架發(fā)生較大形變，太靠后則推土機(jī)易前翻 )，為了使鉸點(diǎn)反力均衡的 (縱向和橫向 )傳至臺車架和八字架上，避免臺車架受力過大發(fā)生形變，鉸點(diǎn)位置一般選在八字架與臺車 架聯(lián)接中點(diǎn)的附近。 推土機(jī)工作裝置三維模型的建立 (1)設(shè)計(jì)要點(diǎn) Pro/Engineer 軟件，是集 CAD/CAM/CAE 于一體的大型設(shè)計(jì)軟件，可以用來建立實(shí)體兒何模型，本設(shè)計(jì)工作主要是利用 Pro/Engineer，的拉伸、旋轉(zhuǎn)、掃描等基本操作，建立工作裝置三維實(shí)體模型，建模難點(diǎn)在于輔助平面和輔助點(diǎn)的建立，只有建立好輔助平面和輔助點(diǎn)，才能保證零件模型的精確性。由于推土機(jī)工作裝置一般是對稱分布的，所以建模過程利了鏡像的建模方法。采用 Pro/Engineer 提供的易于掌握的一般裝配方法， 頂推架與推土鏟的連接、提升液壓缸和推土鏟的連接均采用“銷軸”約束；液壓缸活塞桿與缸筒的連接采用“圓柱”和“銷軸”約束；其他采用“對齊”、“匹配”約束，這樣就完成了推土機(jī)工作裝置的裝配。 (2)推土鏟結(jié)構(gòu)圖 推圖鏟的三維結(jié)構(gòu)圖如圖 56 所示。 青島理工大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）說明書 27 圖 56 推土鏟的三維結(jié)構(gòu)圖 鏟倒鋼板厚度 推土板及頂推架均是鋼板焊接部件，鋼板厚度 ? 由剛度和強(qiáng)度條件確定。取鋼板的厚度為 22 ㎜。 推土機(jī)工作裝置的強(qiáng)度計(jì)算 推土機(jī)受力分析 推土機(jī)作業(yè)受力分析是強(qiáng)度計(jì)算的依據(jù)，就是確定外載荷，踏實(shí)工作裝置提升機(jī)構(gòu)的工作依據(jù)，而且為工作裝置、履帶臺車架等零部件強(qiáng)度計(jì)算提供載荷依據(jù)。 （一） 鏟刀自重 gG 液壓推土機(jī)靠油缸力使鏟刀強(qiáng)制入土，所以鏟刀不必太笨重，鏟刀自重青島理工大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）說明書 28 gG 在強(qiáng)度及剛度允許的情況下，可適當(dāng)減輕?？梢杂媒?jīng)驗(yàn)公式確定鏟倒自重： gG =（ ～ ） rG （ N） （ ） rG — 推土機(jī)的使用重量。 所以有： gG =17385179。 =31293N （二） 鏟刀提升力計(jì)算 鏟刀提升力是指提升裝置的提升作用力，當(dāng)鏟刀遇到大障礙物，鏟刀提不起來，而鏟刀提升機(jī)構(gòu)供給的提升力足以使推土機(jī)繞履帶接地最前端（ A 點(diǎn) ）傾翻。 以拖拉機(jī)為脫離體，拖拉機(jī)受力有：拖拉機(jī)使用重量 GT,頂推架絞點(diǎn)支反力 39。Xc 和 39。Zc ，提升力 39。Sy ，按內(nèi)力平衡， 39。Xc 、 39。Zc 、 39。Sy 分別和 Xc 、 Zc 、 Sc大小相等，方向相反。 圖 57 鏟刀提升力計(jì)算受力圖 ?AM =0 得 GT Al +X 39。c m－ Z39。c 1l － S 39。y 1r =0 得 Sy=S 39。y =1139。39。r lZcmXcGTlA ?? （ ） 以鏟刀為脫離體，鏟刀受力有：土的反力 Px 和 Pz,鏟刀自重 Gg，頂推架絞點(diǎn) C 的反力 Xc 和 Zc，提升力 Sy,此時(shí)與地平面成θ角。 青島理工大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）說明書 29 ?Fx =0 得 X 39。c =Xc=Px+Sycos? ?oM =0 得 Z39。c =Zc= l lGgXcmSy r lg )(0 ??? 將 X 39。c 和 Z39。c 值代入式，得 Sy=110111 c osc os lg )()( llrllr llGgllPxlG T l A ?? ??? ???? （ ） 式中： GT— 推土機(jī)使用重量 Px— 土的反力 Gg— 鏟刀自重 θ — 提升力與地面夾角 0r — Sy 力與作用線距離 l、 1l 、 lg見圖示 Sy= ? ? ? ?? ?00 45c os330033001474 12153100330033872121533001264883300900169360 ????? ????????? =12086N 考慮動(dòng)載荷的鏟刀提升力： 1S = SyKd （ ） 式中 : dK 動(dòng)載系數(shù)，查表取 故 1S =16920N 推土機(jī)作業(yè)阻力計(jì)算 以推土機(jī)在水平地面勻速行駛，鏟刀以最大切土深度進(jìn)行作業(yè)，當(dāng)切土結(jié)束提升推土鏟的瞬時(shí)所產(chǎn)生的最大作業(yè)阻力作為 計(jì)算工況，其作業(yè)阻力主要有：切線切削阻力 Pq，鏟刀前積土的推移阻力 Pt，刀刃與土壤摩擦阻力 Pm1和土屑沿鏟刀上升時(shí)的摩擦阻力的水平分力 Pm2， (1)切線切削阻力 Pq 設(shè) Pq 的作用點(diǎn) 在鏟刀刃前， 作用方向沿鏟刀切削角底邊并與推土機(jī)前進(jìn)方向相反，則 : Pq = 610 B ph ??1bk （ ） 青島理工大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）說明書 30 式中： B 推土板的寬度 （ ） bk 切削比阻力 （ MPa） ph 推土產(chǎn)平均切削 深度（ m） 圖 58 推土鏟平均切屑計(jì)算 ph =（ ?sinmh － 2B ） sin? = mh － 2B sin? =0545－ sin 010 = 故 qP = 610 179。 179。 179。 ? 42358 MPa 鏟刀前積土的推移阻力 tP tP = tG 178。 ??12? () 式中： 2? — 土與土之間的摩擦系數(shù)，查表取 tG — 推土鏟前積土重量 tG =?02tan2 )( ?phHB ? （ ） 式中： ? — 土的重度（ N/ 3m ） ，查表得 ? =21179。 310 N/ 3m B— 推土鏟的寬度（ ） 青島理工大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）說明書 31 H— 推土鏟的高度（ ） ph — 推土鏟平均切屑深度（ ） 0? — 土壤的自然坡度角，查表得取 040 故 tG =21179。 3100240ta n2 )( ? =34701N 故 tP =34701N179。 =17351N (3)刀刃與土壤摩擦阻力 1mP ： 1mP = 610 yK 178。 B178。 x178。 1? （ ） 式中： yK — 推土鏟切 削刃磨損后切削刃壓入土的比阻力，查表得 B— 推土鏟寬度（ ） x— 切削刃磨損后的接地長度 m (取 ) 1? — 土壤與鋼鐵的摩擦系數(shù)，查表 故 1mP = 610 179。 179。 179。 179。 ? 13200N (4)土屑沿 鏟刀上升時(shí)的摩擦阻力的水平分力 2mP 2mP = tG 1? 2cos ? （ ） 式中 :Gt— 推土鏟前積土重量（ 34701N） 1? — 土壤與鋼鐵的摩擦系數(shù)（ ） ? — 推土鏟的切削角（ 55176。） 故 2mP =34701 179。 179。 2cos 55176。 = 11416 N 綜上所述：推土機(jī)的作業(yè)阻力 PT 為： PT=Pq+Pt+Pm1+Pm2=42358+17351+13200+11416=84325N 上述作業(yè)阻力計(jì)算時(shí)，沒有考慮鏟刀碰撞障礙物時(shí)的沖擊載荷的影響， 當(dāng)鏟刀碰撞到難以克服的障礙物時(shí)，推土機(jī)仍全力頂推，履帶完全滑轉(zhuǎn)，此時(shí)需青島理工大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）說明書 32 考慮猛烈的沖擊及慣性力，計(jì)算經(jīng)驗(yàn)公式： Px =Kd 178。 PT （ ） 式中 :Kd— 動(dòng)載系數(shù)，取 故 Px= 179。 84325=126488N 推土機(jī)鏟刀的強(qiáng)度計(jì)算 計(jì)算位置的確定（第一計(jì)算位置） 鏟刀的水平土反力 Px 和頂推架絞點(diǎn)水平反力 Xc 的最大值，適當(dāng)推土機(jī)具有最大頂推力和慣性力時(shí)產(chǎn)生的。即推土板頂?shù)秸系K物，履帶滑轉(zhuǎn) 時(shí)出現(xiàn)的。 鏟刀的土切垂直反力 Pz 和鏟刀升降力的最大值， 是在推土板固定切削時(shí)或者以全功率提升及強(qiáng)制入土?xí)r產(chǎn)生的。 推土機(jī)中部頂?shù)秸系K物，其計(jì)算條件為： ⑴推土機(jī)在水平地面作業(yè) ⑵帶土的推土板從切削位置提升到運(yùn)土位置 ⑶推土機(jī)功率足夠大，在頂升推土板的同時(shí)，以最大頂推力向前，即可能使推土機(jī)翹尾失穩(wěn)，同時(shí)履帶滑轉(zhuǎn)。 （ 1） 超靜定計(jì)算 為了使鏟刀有足夠的高度，推土板和頂推架往往組成一個(gè)超靜定構(gòu)件，因此需要按解超靜定方法進(jìn)行鏟刀的強(qiáng)度計(jì)算。 首先繪制計(jì)算草圖，如圖 59 所示，其中各件的幾何尺寸和相互 間位置，是根據(jù)總體布置要求確定。 青島理工大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）說明書 33 圖 59 超靜定計(jì)算草圖 已求出 xP ， 1S ， zP = xP 178。 ctg( 1??? ) 式中： 1? 土對鋼的摩擦角 1? =arctan= 045 將 Px 和 1S 轉(zhuǎn)算到頂推架平面上，其合力為 1P 則： 1P = xP + 1S cos? 式中：λ 力 1S 與頂推架平面間夾角 (45176。 ) 故 1P=138452N 此時(shí)附加力矩 M1,M2 頂推架平面內(nèi)構(gòu)建具有三個(gè)多余約束，即頂推支座多余一個(gè)約束及水平撐桿多于兩個(gè)約束。由于 P1 作用在推土板中間，兩水平撐桿的約束相同，所以可簡化為兩次超靜定結(jié)構(gòu)。 解此超靜定系統(tǒng)求出支反力和兩個(gè)水平桿的約束力，首先畫出該結(jié)構(gòu)所受多余未知力 X1， X2，如圖 510 所示。 青島理工大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）說明書 34 圖 510 工作裝置所受多余未知力 并建立兩個(gè)補(bǔ)充方程： 111?x + 122?x + p1? =0 （ ） 211?x + 222?x + p2? =0 （ ） 式中： 1X 和 2X 去除多余約束后假設(shè)的未知反力 11? 、 12? 和 p1? 分別為