PY180平地機(jī)工作裝置系統(tǒng)設(shè)計(jì)（機(jī)械CAD圖紙） .doc

優(yōu)秀設(shè)計(jì)大學(xué)畢 業(yè) 設(shè) 計(jì)（論 文）題目 py180平地機(jī)工作裝置系統(tǒng)設(shè)計(jì) 前言近幾十年來，我國(guó)的建設(shè)事業(yè)發(fā)展十分迅速，從而使得工程機(jī)械也得到了空前的發(fā)展。大凡土石方施工工程、路面建設(shè)與養(yǎng)護(hù)、流動(dòng)式起重裝卸作業(yè)和各種建筑工程所需的綜合性機(jī)械化施工工程所必需的機(jī)械裝備，稱為工程機(jī)械。它主要用于國(guó)防建設(shè)工程、交通運(yùn)輸建設(shè)，能源工業(yè)建設(shè)和生產(chǎn)、礦山等原材料工業(yè)建設(shè)和生產(chǎn)、農(nóng)林水利建設(shè)、工業(yè)與民用建筑、城市建設(shè)、環(huán)境保護(hù)等領(lǐng)域。其中平地機(jī)是土方工程中用于整形和平整作業(yè)的主要機(jī)械，廣泛用于公路、機(jī)場(chǎng)等大面積的地面平整作業(yè)。平地機(jī)之所以有廣泛的輔助作業(yè)能力，是由于它的鏟土板能在空間完成六自由度運(yùn)動(dòng)。它們可以單獨(dú)進(jìn)行，也可以組合進(jìn)行。平地機(jī)在路基施工中，能為路基提供足夠的強(qiáng)度和穩(wěn)定性。它在路基施工中的主要方法有平地作業(yè)、刷坡作業(yè)、填筑路堤。平地機(jī)是一種高速、高效、高精度和多用途的土方工程機(jī)械。它可以完成公路重要內(nèi)容場(chǎng)、農(nóng)田等大面積的地面平整和挖溝、刮坡、推土、排雪、疏松、壓實(shí)、布料、拌和等工作。是國(guó)防工程、礦山建設(shè)、道路修筑、水利建設(shè)和農(nóng)田改良等施工中的重要設(shè)備。公路路基，是路面的基礎(chǔ)，是公路工程的重要組成部分。路基承受由路面?zhèn)鱽淼慕煌ê奢d，是路面的支承結(jié)構(gòu)物，它必須具有足夠的強(qiáng)度、穩(wěn)定性和耐久性。本文共分為三個(gè)部分：py180平地機(jī)工作裝置機(jī)械設(shè)計(jì)部分、液壓系統(tǒng)設(shè)計(jì)部分和基于amesim液壓仿真部分。py180平地機(jī)工作裝置機(jī)械設(shè)計(jì)部分是從第1章到第3章，包括了平地機(jī)的基本結(jié)構(gòu)、工作原理、總體參數(shù)的選擇、工作裝置的選型和設(shè)計(jì)，其中重點(diǎn)在平地機(jī)鏟刀作業(yè)形式分析和鏟刀的設(shè)計(jì)上。工作裝置液壓系統(tǒng)部分是從第4章到第5章，結(jié)合前一部分工作裝置作業(yè)工況來確定液壓系統(tǒng)的工況，從而設(shè)計(jì)合理的液壓參數(shù)和液壓元件選型?；赼mesim液壓仿真部分是第6章，在工作裝置液壓系統(tǒng)的設(shè)計(jì)基礎(chǔ)上模擬實(shí)際情況進(jìn)行仿真。在編寫設(shè)計(jì)過程中參閱了許多書籍和資料，在此我對(duì)這些著作的作者表示衷心的感謝！由于我的知識(shí)和設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)有限，論文中的錯(cuò)誤和不足之處在所難免，懇請(qǐng)各位專家老師多多批評(píng)指正。經(jīng)過這幾個(gè)月的努力，在各位老師的督促指導(dǎo)，以及一起學(xué)習(xí)的同學(xué)們的支持下，本次畢業(yè)設(shè)計(jì)已圓滿結(jié)束，由于自身經(jīng)驗(yàn)的匱乏和學(xué)習(xí)上的欠缺，整個(gè)設(shè)計(jì)中肯定還存在尚未發(fā)現(xiàn)的缺點(diǎn)和錯(cuò)誤，設(shè)計(jì)上還有許多考慮不周全的地方，懇請(qǐng)?jiān)u閱的各位老師，多予指正，不勝感激在我將在以后工作中一定會(huì)逐步改正。首先，我要特別感謝指導(dǎo)老師這段時(shí)間對(duì)我的悉心指導(dǎo)。每次與導(dǎo)師見面的時(shí)候，指導(dǎo)老師總是會(huì)仔細(xì)詢問我們的設(shè)計(jì)狀況，我設(shè)計(jì)內(nèi)容中遇到困難，指導(dǎo)在百忙之中通過郵件來給我指出錯(cuò)誤并附加說明，細(xì)心的為我講解設(shè)計(jì)中的疑惑，讓我改正，讓我能更好的完成畢業(yè)設(shè)計(jì)。他嚴(yán)謹(jǐn)?shù)闹螌W(xué)和科研精神是我永遠(yuǎn)學(xué)習(xí)的榜樣，并將積極影響我今后的學(xué)習(xí)和工作。其次，我要感謝大學(xué)里所有給予我知識(shí)的老師。正是有了你們的教導(dǎo)，我學(xué)到了豐富的專業(yè)知識(shí)，使自己的知識(shí)儲(chǔ)備得到了升華。你們無私的奉獻(xiàn)促使我們盡早的成長(zhǎng)起來，我們堅(jiān)實(shí)的翅膀源于你們不懈的滋養(yǎng)。等到參加工作時(shí)，我們將去實(shí)現(xiàn)我們的偉大理想，將你們所授盡數(shù)回報(bào)社會(huì)。我還要感謝這段時(shí)間同學(xué)們對(duì)我的幫助，當(dāng)我遇到不懂的題目時(shí)，他們也是盡自己所能來為我講解。最后，我要感謝我偉大的母校，感謝與我朝夕相伴四年的朋友。四年時(shí)光，如梭如夢(mèng)，我們又要各自奔天涯。留戀學(xué)校的一草一木，懷念那平凡的每一天。四年的學(xué)習(xí)生活，酸甜苦辣一一飽嘗，無論是開心時(shí)的愉悅，還是失落時(shí)的惆悵；無論是入校時(shí)的迷茫，還是畢業(yè)時(shí)的感傷，都將化作永久的記憶深深地鐫刻在我心里。相信這份緣分，更要珍惜這份緣分。再一次感謝所有給予我?guī)椭娜?，愿你們永遠(yuǎn)快樂！愿母校明天會(huì)更好！目錄中文摘要i英文摘要ii第1章 緒論11.1 國(guó)內(nèi)外平地機(jī)的發(fā)展現(xiàn)狀11.2 國(guó)內(nèi)外平地機(jī)的發(fā)展方向41.3 本設(shè)計(jì)研究的意義和內(nèi)容5第2章 py180平地機(jī)總體設(shè)計(jì)72.1 平地機(jī)概述72.2 平地機(jī)整機(jī)結(jié)構(gòu)82.3 平地機(jī)工作原理92.4 總體參數(shù)選擇10第3章 py180平地機(jī)工作裝置設(shè)計(jì)133.1 工作裝置的選型133.2 牽引架設(shè)計(jì)143.3 轉(zhuǎn)盤、角位器及回轉(zhuǎn)圈設(shè)計(jì)153.4 py180平地機(jī)鏟刀設(shè)計(jì)183.4.1 平地機(jī)的鏟刀結(jié)構(gòu)及作業(yè)形式183.4.2 鏟刀阻力計(jì)算193.4.3 鏟刀尺寸設(shè)計(jì)223.4.4 平地機(jī)刀片標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計(jì)24第4章 py180平地機(jī)工作裝置液壓原理圖設(shè)計(jì)294.1 工作裝置液壓系統(tǒng)工況分析294.2 液壓系統(tǒng)要求304.3 液壓系統(tǒng)類型選擇314.4 液壓系統(tǒng)原理圖擬定32第5章 py180平地機(jī)工作裝置液壓系統(tǒng)設(shè)計(jì)計(jì)算355.1 液壓系統(tǒng)負(fù)載分析355.2 液壓系統(tǒng)主要參數(shù)的確定385.3 執(zhí)行元件的選擇計(jì)算395.4 液壓缸設(shè)計(jì)計(jì)算435.4.1 液壓缸基本參數(shù)的計(jì)算435.4.2 缸體厚度及外徑強(qiáng)度校驗(yàn)445.4.3 活塞桿直徑強(qiáng)度及穩(wěn)定性校驗(yàn)455.4.4 缸底厚度設(shè)計(jì)465.4.5 缸體連接計(jì)算和校核475.5 液壓泵的選擇485.6 液壓閥的選擇495.7 主要液壓輔助元件選擇515.8 液壓油的選擇555.9 液壓系統(tǒng)驗(yàn)算565.9.1 系統(tǒng)壓力損失計(jì)算565.9.2 系統(tǒng)容積效率計(jì)算595.9.3 系統(tǒng)發(fā)熱估算60第6章 基于amesim的液壓系統(tǒng)仿真636.1 amesim仿真原理及方法636.2 鏟刀升降系統(tǒng)仿真646.2.1 繪制草圖模型和子模型646.2.2 參數(shù)模式656.2.3 運(yùn)行模式666.3 仿真結(jié)果分析676.4 影響仿真精度的因素分析70第7章 結(jié)論與展望717.1 結(jié)論717.2 展望71致 謝73參考文獻(xiàn)75摘 要鏟刀是平地機(jī)的主要工作裝置，直接影響平地機(jī)的作業(yè)效率。本設(shè)計(jì)旨在對(duì)py180平地機(jī)的工作裝置系統(tǒng)進(jìn)行設(shè)計(jì)計(jì)算，意在優(yōu)化鏟刀結(jié)構(gòu)、改進(jìn)液壓系統(tǒng)，提高作業(yè)效率。結(jié)合py180平地機(jī)工況要求，根據(jù)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)合理地設(shè)計(jì)鏟刀尺寸。根據(jù)py180平地機(jī)的作業(yè)特點(diǎn)及工況要求擬定了工作裝置的液壓系統(tǒng)原理圖，對(duì)工作裝置液壓系統(tǒng)進(jìn)行設(shè)計(jì)計(jì)算和分析，并對(duì)主要液壓元器件進(jìn)行選型，同時(shí)設(shè)計(jì)了鏟刀升降油缸。最后對(duì)液壓系統(tǒng)中典型回路進(jìn)行了能量損失和系統(tǒng)溫升的分析和驗(yàn)算，并基于amesim軟件對(duì)鏟刀升降系統(tǒng)進(jìn)行液壓仿真分析。確保整個(gè)液壓系統(tǒng)方案合理，性能可靠。關(guān)鍵詞：平地機(jī)，鏟刀結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，液壓系統(tǒng)設(shè)計(jì)，性能分析，amesim仿真abstractblade is the main working member so it directly affects the graders working efficiency. this paper aims to design and work out the py180 graders working member system. in order to optimize the blade structure, improve hydraulic system and increase work efficiency. this paper reasonably designs blades dimension according to the national standard and the requirement of the graders conditions. considering of the drafts typical circuit diagram of the hydraulic system with operating features and working conditions, not only of the grader calculates and analyzes for hydraulic system of working member, moreover the main hydraulic components type have been selected, and then blade lifting cylinder is designed. finally, it makes each circuit of hydraulic system performed analysis and checking that the energy loss and temperature increasement, and the blade lifting circuit simulated with amesim software, in order to ensure the reasonable plan and reliable performance, keywords: grader, blades structure design, hydraulic system design, performance analysis design, amesim simulation第1章 緒論平地機(jī)是一種高速、高效、高精度和多用途的土方工程機(jī)械。它可以完成公路重要內(nèi)容場(chǎng)、農(nóng)田等大面積的地面平整和挖溝、刮坡、推土、排雪、疏松、壓實(shí)、布料、拌和等工作。是國(guó)防工程、礦山建設(shè)、道路修筑、水利建設(shè)和農(nóng)田改良等施工中的重要設(shè)備。公路路基，是路面的基礎(chǔ)，是公路工程的重要組成部分。路基承受由路面?zhèn)鱽淼慕煌ê奢d，是路面的支承結(jié)構(gòu)物，它必須具有足夠的強(qiáng)度、穩(wěn)定性和耐久性。1.1 國(guó)內(nèi)外平地機(jī)的發(fā)展現(xiàn)狀平地機(jī)已有一百多年的發(fā)展歷史，拖式平地機(jī)最早出現(xiàn)在19世紀(jì)后期的英國(guó)，美國(guó)開發(fā)西部鐵路采用了馬拉的拖式平地機(jī)，上世紀(jì)20年代出現(xiàn)了自行式平地機(jī)。國(guó)外平地機(jī)技術(shù)的發(fā)展多數(shù)是把其它工程機(jī)械成熟的技術(shù)應(yīng)用到平地機(jī)產(chǎn)品上來，提平地機(jī)的利用率，通過增加附加裝置來拓展平地機(jī)的應(yīng)用領(lǐng)域，其次是提高平地機(jī)的生產(chǎn)制造水平，以較低的生產(chǎn)成本來提高平地機(jī)的性價(jià)比。上世紀(jì)80年代后期，一些國(guó)家開始在平地機(jī)上采用機(jī)電一體化技術(shù)，并配有鏟刀自動(dòng)調(diào)平裝置用以提高平地精度，逐步實(shí)現(xiàn)了平地機(jī)的現(xiàn)代化、節(jié)能化和自動(dòng)化。1. 國(guó)內(nèi)平地機(jī)的發(fā)展現(xiàn)狀1) 平地機(jī)生產(chǎn)與銷售情況中國(guó)平地機(jī)制造業(yè)起始于上個(gè)世紀(jì)60年代初，經(jīng)過幾十年艱難的發(fā)展歷程，目前已擁有以天津中外建（原天津工程機(jī)械廠）為代表的包括徐州筑路、常林股份、成都工程、三一重工、沈陽山河、黃河工程和哈爾濱四海等10多家平地機(jī)生產(chǎn)企業(yè)。產(chǎn)品設(shè)計(jì)也從技術(shù)引進(jìn)轉(zhuǎn)向自主研發(fā)，品種有py系列、pq系列、f系列和gr系列等十幾種規(guī)格型號(hào)，市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)異常激烈。下面是平地機(jī)在2009年12月的銷量報(bào)告：表1.1 2009年12月我國(guó)平地機(jī)銷量 單位：臺(tái)銷量出口1月2月1月2月2008年2242211241132009年1421747848表1.2 2009年12月我國(guó)平地機(jī)國(guó)內(nèi)主要廠商平地機(jī)銷量 單位：臺(tái)企業(yè)名稱2009年2008年1月2月1月2月徐工集團(tuán)徐州筑路機(jī)械廠31548050鼎盛天工工程機(jī)械股份有限公司40322073常林股份有限公司29343829廣西柳工機(jī)械股份有限公司814209三一重工股份有限公司6232035國(guó)產(chǎn)平地機(jī)還是以天工、徐工為主導(dǎo)力量，也就是說他們兩家的平地機(jī)技術(shù)水平也就代表了中國(guó)平地機(jī)最高科技前沿。2) 平地機(jī)的現(xiàn)狀中國(guó)平地機(jī)行業(yè)起步晚、發(fā)展慢。根據(jù)中國(guó)市場(chǎng)的特點(diǎn)，需要經(jīng)濟(jì)實(shí)惠型的平地機(jī)，不太注重其多功能和高新技術(shù)的應(yīng)用，因而對(duì)平地機(jī)的基本性能要求不高。近年來，隨著中國(guó)經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，內(nèi)需拉動(dòng)以及國(guó)家重點(diǎn)工程項(xiàng)目的施工工期和質(zhì)量的要求越來越高，對(duì)平地機(jī)的技術(shù)水平和價(jià)位提出了新的課題。平地機(jī)在保持原基本結(jié)構(gòu)和價(jià)位的基礎(chǔ)上，新技術(shù)的應(yīng)用也越來越引起人們的關(guān)注。如出現(xiàn)靜壓傳動(dòng)、六輪驅(qū)動(dòng)、電液比例控制系統(tǒng)的應(yīng)用等。從基本結(jié)構(gòu)上看，沒有大的突破，依然是絞接車架、動(dòng)力換檔、后橋帶差速器和差速自鎖，可加裝自動(dòng)找平設(shè)置。但自動(dòng)找平裝置仍依靠進(jìn)口，由于價(jià)位偏高，市場(chǎng)接受能力所限，一直未能普及。2. 國(guó)外平地機(jī)的發(fā)展現(xiàn)狀與新技術(shù)現(xiàn)今，世界著名的平地機(jī)生產(chǎn)商主要有美國(guó)的卡特彼勒、德萊賽、日本的小松、三菱、德國(guó)的o&k、意大利的菲亞特阿里斯以及加拿大的沃爾沃、約翰迪爾等，這些品牌在國(guó)內(nèi)都有銷售。以美國(guó)、日本和歐洲為代表的工業(yè)發(fā)達(dá)國(guó)家，其平地機(jī)融合了其他領(lǐng)域的先進(jìn)成果：全輪驅(qū)動(dòng)技術(shù)、自動(dòng)找平裝置、電子監(jiān)控系統(tǒng)、液壓負(fù)荷傳感系統(tǒng)及懸浮式座椅等已廣泛采用，使其平地機(jī)作業(yè)性能和舒適性等方面得到了很大提高。另外，在產(chǎn)品功能方面除平地、松土外也增加了裝載、壓實(shí)、破冰、除冰和除雪等多種功能，使其應(yīng)用范圍得到很大拓展。在產(chǎn)品型號(hào)方面，在向大型化發(fā)展的同時(shí)也向小型化發(fā)展，主要是為了以機(jī)械替代人工作業(yè)，在農(nóng)田、水利基本建設(shè)和邊坡地帶施工中，小型平地機(jī)有著非常重要的作用。通過對(duì)國(guó)外各廠商平地機(jī)品牌技術(shù)特點(diǎn)的分析發(fā)現(xiàn)，國(guó)外平地機(jī)采用的新技術(shù)發(fā)展趨勢(shì)集中在以下方面：1. 多種傳動(dòng)方式并存目前為止，國(guó)外平地機(jī)的傳動(dòng)方式仍然多樣化。其中由變速箱等組成直接傳動(dòng)一直占有主流地位，這主要是由于直接傳動(dòng)方式具有較高的傳動(dòng)效率。而為了使解脫繁重的換檔操作，許多直接傳動(dòng)系統(tǒng)同時(shí)支持自動(dòng)換檔。除機(jī)械式的直接傳動(dòng)相當(dāng)一部分平地機(jī)采用由液力變矩器組成的液力傳動(dòng)，這主要是由于液力變矩器負(fù)載自適應(yīng)能力強(qiáng)，使得平地機(jī)可以在更多復(fù)雜工況下作業(yè)。例如小松公司laterra系列平地機(jī)，在低四檔可選擇直接傳動(dòng)或變矩器傳動(dòng)。2. 前輪液壓驅(qū)動(dòng)各大平地機(jī)廠商的高端產(chǎn)品均采用靜液壓傳動(dòng)方式的前輪驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)。例如g900系列和cat的m系列均在配備前輪驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)，為滿足特殊場(chǎng)合的高精度平整作業(yè)，可以選擇純前輪驅(qū)動(dòng)模式。deere在其d系列平地機(jī)上設(shè)計(jì)了前輪加力系統(tǒng)，許駕駛員控制前輪加力的程度。3. 電噴發(fā)動(dòng)機(jī)變功率控制技術(shù)國(guó)外新型的平地機(jī)普遍采用了發(fā)動(dòng)機(jī)變功率控制技術(shù)，采用多功率（扭矩）匹配方式，可以使平地機(jī)在不同工況使用時(shí)，選擇不同的、更適合該工況的功率曲線，使發(fā)動(dòng)機(jī)使用更為合理，更為節(jié)能。例如volvo平地機(jī)的發(fā)動(dòng)機(jī)設(shè)計(jì)了3曲線，并且較低的兩檔曲線可以通過速度開關(guān)限制發(fā)動(dòng)機(jī)最高轉(zhuǎn)速。4. 操作方式出現(xiàn)新變化平地機(jī)傳統(tǒng)的作業(yè)裝置操作方式是通過操縱方向盤兩側(cè)的兩排手柄完成的。2006年在其m系列平地機(jī)上，率先采用兩個(gè)多功能操縱手柄，在替代傳統(tǒng)的工作裝置控制手柄的同時(shí)取消了方向盤，平地機(jī)的所有控制動(dòng)作（鏟刀調(diào)整與行駛）均通手柄及其上的按鈕完成，與原有的操作方式相比，這一操作方式可減少操作員78%的手臂運(yùn)動(dòng)量，對(duì)平地機(jī)的操作方式有重大影響。5. 其它開發(fā)更為先進(jìn)的狀態(tài)監(jiān)測(cè)平臺(tái)與故障報(bào)警系統(tǒng)，采用降低噪音的技術(shù)和設(shè)計(jì)駕駛使室設(shè)計(jì)上追求更為寬闊的視野，控制系統(tǒng)方面包括電子超速保護(hù)、總線通信、平以及自動(dòng)巡航等。1.2 國(guó)內(nèi)外平地機(jī)的發(fā)展方向1. 國(guó)內(nèi)外平地機(jī)技術(shù)水平與差距我國(guó)平地機(jī)制造水平總體上落后于國(guó)外平地機(jī)制造業(yè)。雖然一些大的企業(yè)集團(tuán)在板材預(yù)處理、切割下料、彎型及數(shù)控機(jī)床加工等方面與國(guó)外基本相同，但在其他方面仍有很大差距。1) 技術(shù)水平和制造工藝差距較大國(guó)產(chǎn)平地機(jī)近年來通過技術(shù)創(chuàng)新和國(guó)際化配套，制造質(zhì)量有了很大的提高，但與國(guó)外產(chǎn)品相比，仍有較大差距。主要表現(xiàn)在工作的可靠性差和早期故障率偏高。由于國(guó)產(chǎn)基礎(chǔ)零部件的質(zhì)量不能滿足整機(jī)性能可靠性的要求，國(guó)產(chǎn)平地機(jī)無故障工作時(shí)間為200 h 400 h，而國(guó)外平地機(jī)無故障工作時(shí)間為 600 h 1000 h。2) 控制技術(shù)落后國(guó)外先進(jìn)的控制技術(shù)多采用電子監(jiān)控系統(tǒng)、自動(dòng)故障報(bào)警和自動(dòng)換檔，微電腦的應(yīng)用實(shí)現(xiàn)整機(jī)的全自動(dòng)化和一機(jī)多用，大大提高了平地機(jī)的經(jīng)濟(jì)性。3) 功能單一國(guó)外平地機(jī)全新的設(shè)計(jì)理念，大大拓展了平地機(jī)的應(yīng)用領(lǐng)域。如芬蘭vammas公司的rg281平地機(jī)除平整路面外，還具有除雪、破冰和攤鋪功能等。4) 在制造工藝方面存在較大差距2. 國(guó)產(chǎn)平地機(jī)的發(fā)展方向隨著高新技術(shù)的發(fā)展及在工程機(jī)械產(chǎn)品上的應(yīng)用，近年來，已大大促進(jìn)了平地機(jī)產(chǎn)品的更新?lián)Q代，產(chǎn)品的綜合技術(shù)水平有了進(jìn)一步提高。以現(xiàn)代微電子技術(shù)為代表的高科技正越來越普遍地用來改造工程機(jī)械產(chǎn)品的傳統(tǒng)結(jié)構(gòu)。1) 大型化、功能多樣化、高速度目前國(guó)外平地機(jī)工作裝置的功能有了明顯增加，如卡特彼勒的平地機(jī)僅鏟刀就有四種選擇，以滿足不同路面的作業(yè)要求，沃爾沃可配兩種推雪板，有些還可裝配銑刨頭、清掃設(shè)備、前置式鏟斗等。國(guó)產(chǎn)平地機(jī)應(yīng)在加快產(chǎn)品更新?lián)Q代的同時(shí)，發(fā)展多種作業(yè)裝置，如挖溝刀、揚(yáng)雪、除雪、破冰和攤鋪?zhàn)鳂I(yè)裝置，裝載壓實(shí)作業(yè)裝置等，實(shí)現(xiàn)一機(jī)多用。2) 提高產(chǎn)品的可靠性和使用壽命我國(guó)的制造技術(shù)與發(fā)達(dá)國(guó)家存在著階段性的差距。國(guó)外采用的先進(jìn)制造技術(shù)在中國(guó)還處在初級(jí)階段，并且普及率較低?？傊袊?guó)平地機(jī)技術(shù)發(fā)展的基本特征主要是：在加快產(chǎn)品更新?lián)Q代的同時(shí)，發(fā)展多種作業(yè)裝置，如挖溝刀、揚(yáng)雪、除雪、破冰、攤鋪?zhàn)鳂I(yè)裝置、裝載壓實(shí)作業(yè)裝置以及自動(dòng)找平作業(yè)裝置等，實(shí)現(xiàn)一機(jī)多用。用微電子技術(shù)提升產(chǎn)品的技術(shù)水平，對(duì)平地機(jī)產(chǎn)品進(jìn)行安全、節(jié)能、工作狀態(tài)的智能化控制，進(jìn)行故障自診斷和不解體檢測(cè)，實(shí)現(xiàn)機(jī)電一體化以及廣泛使用新材料、新工藝，提高制造工藝水平，提高產(chǎn)品的可靠性和壽命。1.3 本設(shè)計(jì)研究的意義和內(nèi)容1. 本設(shè)計(jì)研究的意義近年來，由于國(guó)家加大對(duì)基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)的投資力度，大力發(fā)展公路交通事業(yè)從而帶動(dòng)了平地機(jī)市場(chǎng)的繁榮。今后幾年，國(guó)家將繼續(xù)實(shí)施擴(kuò)大內(nèi)需的宏觀經(jīng)濟(jì)政策，基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)還將是國(guó)民經(jīng)濟(jì)的熱點(diǎn)，面對(duì)這種形勢(shì)，國(guó)內(nèi)各平地機(jī)生產(chǎn)企業(yè)都在通過應(yīng)用先進(jìn)技術(shù)提升產(chǎn)品質(zhì)量或開發(fā)新產(chǎn)品。平地機(jī)在工作時(shí)，其工作裝置是主要的工作部位，它的工作便利直接影響到整機(jī)的工作效率。如下圖所示的作業(yè)方式時(shí)，對(duì)兩側(cè)驅(qū)動(dòng)輪壓差比較大，同時(shí)工作裝置的空間位置要求合理，運(yùn)動(dòng)便捷。因此，根據(jù)作業(yè)環(huán)境合理設(shè)計(jì)、布置工作裝置是課題研究的重點(diǎn)，同時(shí)對(duì)最重要的刮刀進(jìn)行選材設(shè)計(jì)。平地機(jī)在整機(jī)性能方面的追求目標(biāo)是獲得最大的作業(yè)生產(chǎn)率，設(shè)計(jì)合適的布置方案，生產(chǎn)率有重要的意義。因此，進(jìn)對(duì)提升產(chǎn)品整機(jī)性能、提高作業(yè)效率。2. 論文主要研究?jī)?nèi)容本論文基于平地機(jī)工作裝置，對(duì)其主要工作裝置的結(jié)構(gòu)、動(dòng)作和性能問題進(jìn)行了一些研究，主要研究?jī)?nèi)容如下：1) 本論文結(jié)合py180平地機(jī)工況對(duì)鏟刀進(jìn)行設(shè)計(jì)；2) 對(duì)平地機(jī)工作裝置進(jìn)行靜態(tài)力系的分析；3) 擬繪py180平地機(jī)工作裝置液壓系統(tǒng)原理圖；4) 設(shè)計(jì)計(jì)算py180平地機(jī)工作裝置液壓系統(tǒng)，并進(jìn)行性能驗(yàn)算。5) 完成主要液壓元器件的選型。第2章 py180平地機(jī)總體設(shè)計(jì)平地機(jī)的總體設(shè)計(jì)是根據(jù)主要用途、作業(yè)條件及生產(chǎn)等情況。合理選擇機(jī)型、性能參數(shù)、整機(jī)尺寸及各總成的結(jié)構(gòu)形式，并進(jìn)行合理的總體布置。本設(shè)計(jì)主要是討論平地機(jī)工作裝置設(shè)計(jì)，但總體參數(shù)選擇是工作裝置設(shè)計(jì)的前提，只有選擇好平地機(jī)的重量、輪廓尺寸，才能為工作裝置設(shè)計(jì)和液壓系統(tǒng)設(shè)計(jì)提供必須的分析基礎(chǔ)。2.1 平地機(jī)概述1. 用途平地機(jī)的用途廣泛，作業(yè)形式也比較多，在“緒論”中也提到了很多平地機(jī)的用途，在這一節(jié)中就不在鰲述了，選重點(diǎn)的闡述一下：1) 可平整和刮平其他機(jī)械（推土機(jī)、鏟運(yùn)機(jī)等）所鋪填的土壤。2) 可修整路基的橫斷面、邊坡。3) 具有清除雜草，掃除路面積雪和障礙等功能。4) 路基上拌和路面材料。2. 分類根據(jù)平地機(jī)的結(jié)構(gòu)和性能特點(diǎn)，有多種不同的分類方法。1) 按行走方式分為托式和自行式。拖式平地機(jī)無驅(qū)動(dòng)能力，主要由工作裝置和機(jī)架組成。自行式平地機(jī)有發(fā)動(dòng)機(jī)，帶驅(qū)動(dòng)底盤，能獨(dú)立行走。2) 按傳動(dòng)形式分為機(jī)械傳動(dòng)、液力機(jī)械傳動(dòng)和全液壓傳動(dòng)式平地機(jī)。3) 按工作裝置的操縱方式分為液壓操縱和電液自動(dòng)控制等形式，其中機(jī)械操縱式平地機(jī)已經(jīng)被淘汰了。4) 按機(jī)架結(jié)構(gòu)形式分為整體機(jī)架和鉸接機(jī)架。整體機(jī)架又稱剛性機(jī)架，如天工py160b型。鉸接機(jī)架前后機(jī)架由垂直地面的鉸接軸連接，其機(jī)動(dòng)性比整體機(jī)架好，但鉸接機(jī)架降低了機(jī)器的穩(wěn)定性，所以，在布置鉸點(diǎn)位置時(shí)，要注意分析鉸點(diǎn)處的受力情況，并建議使車架鉸接軸對(duì)于垂線向后傾斜一個(gè)角度；而且 在運(yùn)輸過程中使用安全銷將前后機(jī)架鎖住，提高整機(jī)剛性，保證作業(yè)安全。5) 按車輪布置形式：采用總輪對(duì)數(shù)驅(qū)動(dòng)輪對(duì)數(shù)轉(zhuǎn)向輪對(duì)數(shù)的方式表示(1) 六輪平地機(jī)321型前輪轉(zhuǎn)向，中后輪驅(qū)動(dòng)；331型前輪轉(zhuǎn)向，全輪驅(qū)動(dòng)；333型全輪轉(zhuǎn)向，全輪驅(qū)動(dòng)。(2) 四輪平地機(jī)221型前輪轉(zhuǎn)向，后輪驅(qū)動(dòng)；222型全輪轉(zhuǎn)向，全輪驅(qū)動(dòng)。如圖2.1所示，很直觀的表達(dá)了按車輪布置形式分類的方式：圖2.1 平地機(jī)車輪分類示意圖2.2 平地機(jī)整機(jī)結(jié)構(gòu)以py180平地機(jī)為例，其整機(jī)結(jié)構(gòu)如圖2.2所示。平地機(jī)主要由發(fā)動(dòng)機(jī)、液力機(jī)械傳動(dòng)系統(tǒng)、前后機(jī)架、工作裝置、轉(zhuǎn)向制動(dòng)系統(tǒng)以及液壓控制系統(tǒng)等組成。圖2.2 py180平地機(jī)外形1-前推土板；2-前機(jī)架；3-擺架；4-鏟刀升降油缸；5-駕駛室；6-發(fā)動(dòng)機(jī)罩；7-后機(jī)架；8-后松土器；9-后橋；10-鉸鏈轉(zhuǎn)向油缸；11-松土耙；12-刮刀；13-鏟土角變換油缸；14-轉(zhuǎn)盤齒圈；15-牽引架；16-轉(zhuǎn)向輪機(jī)架：采用鉸接方式連接。（1）轉(zhuǎn)彎半徑小，可容易通過狹窄地段，快速調(diào)頭，彎道多的作業(yè)；（2）擴(kuò)大作業(yè)范圍：直角拐彎出也能刮到；（3）斜坡上作業(yè)時(shí)，提高穩(wěn)定性。這種結(jié)構(gòu)所能達(dá)到的平整精度和效率要遠(yuǎn)比推土機(jī)、鏟運(yùn)機(jī)、裝載機(jī)高得多。2.3 平地機(jī)工作原理平地機(jī)工作簡(jiǎn)圖，如圖2.3所示： (a) (c) (b) (d)圖2.3 平地機(jī)工作原理簡(jiǎn)圖當(dāng)兩前輪同時(shí)越過高為h的障礙物，左右平衡箱同時(shí)擺，鏟刀整體上升1/2h，平整精度提高一倍，如圖2.3（a）所示。當(dāng)兩中輪或后輪同時(shí)越過高為h的障礙物，左右平衡箱同時(shí)擺動(dòng)，鏟刀整體上升1/4h，平整精度提高3倍，如圖2.3（b）所示；當(dāng)一只前輪越過高為越過高為h的障礙物，前橋、平衡箱同時(shí)擺，鏟刀整體上升1/4h，平整精度提高3倍，如圖2.3（c）所示；當(dāng)一只中輪或后輪越過高為h的障礙物，一個(gè)平衡箱擺，鏟刀中心上升1/8h，平整精度提高7倍，如圖2.3（d）。由此可見，平地機(jī)平整作業(yè)時(shí)，將鏟刀與六只車輪置于同一水平面上，只要在場(chǎng)地上反復(fù)作業(yè)行駛，不必操作鏟刀，則平地機(jī)行駛一遍，平整精度將提搞17倍。2.4 總體參數(shù)選擇平地機(jī)的總體設(shè)計(jì)是根據(jù)主要用途、作業(yè)條件及生產(chǎn)等情況。合理選擇機(jī)型、性能參數(shù)、整機(jī)尺寸及各總成的結(jié)構(gòu)形式，并進(jìn)行合理的總體布置。本設(shè)計(jì)主要是討論平地機(jī)工作裝置設(shè)計(jì)，但總體參數(shù)選擇是工作裝置設(shè)計(jì)的前提，只有選擇好平地機(jī)的重量、輪廓尺寸。由于現(xiàn)代平地機(jī)的總體布置形式均為發(fā)動(dòng)機(jī)在整機(jī)后部，工作裝置布置在中間，操縱駕駛室位于工作裝置和發(fā)動(dòng)機(jī)之間，導(dǎo)致前后橋距較大?？傮w布置工作是結(jié)合總體初步設(shè)計(jì)圖來完成的，本設(shè)計(jì)主要是根據(jù)py180平地機(jī)的參數(shù)進(jìn)行設(shè)計(jì)，因此，這里的總體參數(shù)是依據(jù)已有的天工py180平地機(jī)實(shí)際參數(shù)加以確定的。在設(shè)計(jì)初步階段時(shí)，要將鏟刀空間的六個(gè)自由度的極限位置、前橋傾斜的極限位置、轉(zhuǎn)身時(shí)前輪的極限位置、平衡懸掛時(shí)的極限位置等?？傊?，總體設(shè)計(jì)必須從保證整機(jī)的主要性能出發(fā)，要正確地確定幾何參數(shù)，正確選擇各部件的結(jié)構(gòu)形式，并時(shí)行的布置。些外，還要考慮各部件的通用化、標(biāo)準(zhǔn)化、系列化、盡量降低成本，堅(jiān)決貫徹國(guó)家有關(guān)工程機(jī)械標(biāo)準(zhǔn)，例如刀片設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)。平地機(jī)總體性能參數(shù)確定的基本任務(wù)就是根據(jù)合理的工況和作業(yè)來妥當(dāng)處理各性能參數(shù)之間的關(guān)系，以便使整機(jī)獲得良好的性能。平地機(jī)總體性能確定大致包括以下內(nèi)容：(1) 確定發(fā)動(dòng)機(jī)與車體重量之間的匹配關(guān)系；(2) 確定發(fā)動(dòng)機(jī)與作業(yè)檔數(shù)和作業(yè)速度之間的匹配關(guān)系；(3) 確定傳動(dòng)系統(tǒng)的傳動(dòng)比；(4) 合理地把工作裝置的與機(jī)器的牽引力匹配好。由于本設(shè)計(jì)的重點(diǎn)在于工作裝置的設(shè)計(jì)上，這里的總體參數(shù)就參照py180型平地機(jī)的實(shí)際參數(shù)。如表2.1和表2.2所示。表2.1 py180型平地機(jī)基本參數(shù)發(fā)動(dòng)機(jī)額定功率額定轉(zhuǎn)速標(biāo)準(zhǔn)外型尺寸標(biāo)準(zhǔn)工作重量車速最小轉(zhuǎn)彎半徑最大牽引力（）最大爬坡能力外形尺寸（長(zhǎng)寬高）前后橋軸距中后輪軸距工作系統(tǒng)壓力最大工作壓力注：以上是來自鼎盛天工機(jī)械py180平地機(jī)參數(shù)表。該參數(shù)是參照天工平地機(jī)，機(jī)型為py180，其工作質(zhì)量為。前輪轉(zhuǎn)向，后橋驅(qū)動(dòng)。表2.2 鏟刀基本參數(shù)長(zhǎng)弦高回轉(zhuǎn)角度最大傾斜角度（左/右）最大入地深度鏟刀最大提升高度鏟刀切削角注：此參數(shù)作為一種設(shè)計(jì)后的參考，并不作為數(shù)據(jù)來源。第3章 py180平地機(jī)工作裝置設(shè)計(jì)3.1 工作裝置的選型平地機(jī)工作裝置大多數(shù)都選擇具有液壓操縱的形式：鏟刀的懸掛方式、回轉(zhuǎn)方式和變換切削角等都是液壓操縱。鏟刀的懸掛的支撐裝置：擺架有活動(dòng)和固定兩種形式，活動(dòng)式擺架的鏟刀調(diào)整范圍更大能使鏟刀的最大傾斜角左、右都能達(dá)到90。操縱機(jī)構(gòu)方式：可分為固定鉸支點(diǎn)操縱機(jī)構(gòu)和可變鉸支點(diǎn)操縱機(jī)構(gòu)兩種形式。具有固定鉸支點(diǎn)操縱機(jī)構(gòu)的平地機(jī)，因受其結(jié)構(gòu)的限制，只能使得鏟刀向一側(cè)立起并實(shí)現(xiàn)各種位置作業(yè)，而向另一側(cè)將會(huì)受到主梁的干涉；可變鉸支點(diǎn)操縱機(jī)構(gòu)包括帶轉(zhuǎn)臂可變鉸支點(diǎn)操縱機(jī)構(gòu)和轉(zhuǎn)動(dòng)擺架可變鉸支點(diǎn)操縱機(jī)構(gòu)兩種。帶轉(zhuǎn)臂可變鉸支點(diǎn)操縱機(jī)構(gòu)也可使鏟刀左、右兩側(cè)立起，實(shí)現(xiàn)各種位置作業(yè)，但其結(jié)構(gòu)復(fù)雜，制造困難，對(duì)生產(chǎn)廠家是很不利的。而轉(zhuǎn)動(dòng)擺架可變鉸支點(diǎn)操縱機(jī)構(gòu)，其結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單靈活，操縱方便，可完成各種復(fù)雜的工作形式，相比之下，轉(zhuǎn)動(dòng)擺架更具有優(yōu)越性。鏟刀回轉(zhuǎn)裝置有托盤齒圈式和滾盤式兩式。滾盤式回轉(zhuǎn)裝置相對(duì)運(yùn)動(dòng)件間的間隙較小，平整精度更高，而具不必像托板齒圈式那樣需要經(jīng)常調(diào)整間隙，維護(hù)保養(yǎng)方便。托板齒圈式分內(nèi)齒和外具兩種。鏟刀回轉(zhuǎn)裝置的驅(qū)動(dòng)方式有兩種：一種是具有液壓馬達(dá)的蝸輪箱驅(qū)動(dòng)，能實(shí)現(xiàn)鏟刀360回轉(zhuǎn)；一種是雙油缸驅(qū)動(dòng)，驅(qū)動(dòng)力較大，能實(shí)現(xiàn)帶負(fù)荷情況360回轉(zhuǎn)，但不是勻速轉(zhuǎn)動(dòng)。結(jié)論：通過上述的敘述和結(jié)合py180平地機(jī)作業(yè)任務(wù)量大、效率高、平整精度高的要求，可以確定其工作裝置的類型：采用活動(dòng)擺架支撐結(jié)構(gòu)、轉(zhuǎn)動(dòng)擺架可變鉸支點(diǎn)操縱機(jī)構(gòu)、蝸輪箱驅(qū)動(dòng)的滾盤式鏟刀回轉(zhuǎn)裝置。平地機(jī)工作裝置總成，如圖3.1所示：圖3.1 平地機(jī)工作裝置示意圖1-角位器；2-角位器緊固螺釘；3-切削角調(diào)整油缸；4-回轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)裝置；5-牽引架；6-右升降油缸；7-左升降油缸；8-牽引架引出油缸；9-鏟刀；10-油缸頭鉸接支座；11-鏟刀側(cè)移油缸；12-回轉(zhuǎn)圈平地機(jī)工作裝置有6種可控動(dòng)作：鏟刀左側(cè)升降；鏟刀右側(cè)升降；鏟刀回轉(zhuǎn)；鏟刀側(cè)移；牽引架引出；改變鏟刀切削角。py180工作裝置的全部動(dòng)作都是采用液壓系統(tǒng)控制。3.2 牽引架設(shè)計(jì)牽引架是工作裝置中的主要承載部件，主要有a形和t形兩種結(jié)構(gòu)形式。t形牽引架簡(jiǎn)單，容易制造，多用于油缸驅(qū)動(dòng)回轉(zhuǎn)裝置的平地機(jī)。a形牽引架為箱形截面的a形鋼結(jié)構(gòu)焊接件，強(qiáng)度好，剛度大，多用于鏟刀回轉(zhuǎn)采用蝸輪箱驅(qū)動(dòng)回轉(zhuǎn)裝置的平地機(jī)。由上節(jié)工作裝置的選型可知道采用的是蝸輪箱驅(qū)動(dòng)的滾盤式鏟刀回轉(zhuǎn)裝置，由于也就確定牽引架選型應(yīng)該是a形牽引架。與t形牽引架相比，a形牽引架承受水平面內(nèi)彎矩能力強(qiáng)，相對(duì)于液壓電動(dòng)機(jī)蝸輪蝸桿減速器形式的回轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)裝置便于安裝，由這些特點(diǎn)也決定了a形牽引架應(yīng)用更加普遍。如圖3.2所示：圖3.2 a型牽引架結(jié)構(gòu)圖1牽引架鉸接頭；2底板；3牽引架體；4鏟刀升降油缸鉸接頭；5擺動(dòng)油缸鉸接頭3.3 轉(zhuǎn)盤、角位器及回轉(zhuǎn)圈設(shè)計(jì)1. 轉(zhuǎn)盤及角位器轉(zhuǎn)盤結(jié)構(gòu)如圖3.3所示：圖3.3 轉(zhuǎn)盤結(jié)構(gòu)圖1帶內(nèi)齒的轉(zhuǎn)盤；2彎臂；3松土耙支承架；4鏟刀擺動(dòng)鉸銷；5松土耙安全桿；6角位器定位銷轉(zhuǎn)盤是一個(gè)帶有內(nèi)齒的大齒圈，通過托板懸掛在牽引架的下方。通過驅(qū)動(dòng)與轉(zhuǎn)盤內(nèi)齒圈相嚙合的小齒輪使轉(zhuǎn)盤和鏟刀回轉(zhuǎn)。在轉(zhuǎn)盤的兩側(cè)焊有彎臂2，左右彎臂外側(cè)可安裝鏟刀液壓角位器。如圖3.4所示，角位器弧形導(dǎo)槽套裝在彎臂2的角位器定位銷上，上端與鏟土角變換油缸活塞桿鉸接。鏟刀背面的下鉸座安裝在彎臂2下端的鏟刀擺動(dòng)鉸銷4上。圖3.4 油缸調(diào)整角位器鏟刀可相對(duì)彎臂前后擺動(dòng)，改變它的鏟土角。鏟刀背上方焊有滑槽，鏟刀滑槽可沿液壓角位器上端的導(dǎo)軌左右側(cè)移，鏟刀可向左右兩側(cè)外伸或收回。鏟刀背面還焊有鏟刀引出油缸活塞桿鉸接支座，液壓引出油缸通過該鉸接支承座將鏟刀向左或向右引出。2. 回轉(zhuǎn)圈如圖3.5，回轉(zhuǎn)圈是由齒圈、耳板和拉桿組成的。鏟刀作業(yè)時(shí)的負(fù)載都傳到耳板上，因此耳板必須牢固?；剞D(zhuǎn)圈屬于不經(jīng)常傳動(dòng)件，所以齒圈制造精度要求不高。配合面的配合精度也不高，并且暴露在外。圖3.5 回轉(zhuǎn)圈結(jié)構(gòu)示意圖1齒圈；2耳板；3、4、5拉桿回轉(zhuǎn)圈在牽引架的滑道上回轉(zhuǎn)，滑道是個(gè)容易磨損的部位，要求滑道與回轉(zhuǎn)圈之間有滑動(dòng)的配合間隙且應(yīng)便于調(diào)節(jié)。如圖3.6所示的回轉(zhuǎn)支承裝置為該平地機(jī)所采用的結(jié)構(gòu)形式。結(jié)構(gòu)的滑動(dòng)性能和耐磨性能都較好，不需要更換支承墊塊。回轉(zhuǎn)圈8的上滑面與青銅合金襯片接觸，襯片6上有兩個(gè)凸圓塊卡在牽引加底板上；青銅合金襯片7有凸方塊卡在支承墊塊5上，通過調(diào)整墊片3調(diào)節(jié)上下配合間隙?；剞D(zhuǎn)圈在軌道內(nèi)的上下間隙一般為。用調(diào)整螺栓1調(diào)節(jié)徑向間隙（一般取值為），用3個(gè)緊固螺栓4固定，支承整個(gè)回轉(zhuǎn)圈和鏟刀裝置的重量和作業(yè)負(fù)荷。圖3.6 回轉(zhuǎn)支持裝置結(jié)構(gòu)圖1調(diào)節(jié)螺栓；2牽引架；3墊片；4堅(jiān)固螺栓；5支承墊塊；6、7襯片；8回轉(zhuǎn)齒圈3. 回轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)裝置由于回轉(zhuǎn)圈帶動(dòng)鏟刀回轉(zhuǎn)大都是全回轉(zhuǎn)式，即360回轉(zhuǎn)，屬于連續(xù)驅(qū)動(dòng)形式。在本設(shè)計(jì)中采用的是液壓馬達(dá)渦桿減速器驅(qū)動(dòng)裝置。它具有良好的自鎖性能，傳動(dòng)平穩(wěn)、響應(yīng)快速、結(jié)構(gòu)尺寸小等優(yōu)點(diǎn)，但是泄漏大，對(duì)密封要求較高。作業(yè)時(shí)當(dāng)鏟刀離回轉(zhuǎn)中心較遠(yuǎn)的切削刃遇到障礙物，產(chǎn)生很大阻力時(shí)，容易引起鏟刀扭曲變形式損壞。因此在回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)上采用緩沖保護(hù)措施。渦輪渦桿減速器有一定的自鎖性能，從而不宜采用液壓過載保護(hù)?；剞D(zhuǎn)機(jī)構(gòu)大多采用的時(shí)機(jī)械保護(hù)法，通常在渦輪減速器內(nèi)用彈簧壓緊的摩擦片傳遞動(dòng)力，當(dāng)過載時(shí)摩擦片打滑而起保護(hù)作用。3.4 py180平地機(jī)鏟刀設(shè)計(jì)平地機(jī)適用于公路、鐵路、機(jī)場(chǎng)、礦山等大面積的場(chǎng)地平整作業(yè)，還可進(jìn)行輕度鏟掘、松土、路基成型、邊坡修整、淺溝開挖及鋪路材料的推平整型等作業(yè)。3.4.1 平地機(jī)的鏟刀結(jié)構(gòu)及作業(yè)形式1. 鏟刀的結(jié)構(gòu)各種平地機(jī)的鏟刀都基本相似，它是由鏟刀體、刀片和側(cè)刀片組成。如圖3.7所示，刀體為一塊鋼板制成的長(zhǎng)方形曲面弧形板，在其下緣和兩端用螺栓裝有切削刀片。圖3.7 鏟刀結(jié)構(gòu)圖1-鏟刀體；2-刀片；3-側(cè)刀片鏟刀體1是一個(gè)焊接件，刀片和側(cè)刀片用螺釘固定在鏟刀體上，磨損后可隨時(shí)更換刀片和側(cè)刀片均用耐磨耐沖擊的鋼材制成，刀片需經(jīng)過熱處理。2. 平地機(jī)的基本作業(yè)形式圖3.8 平地機(jī)刀角鏟土側(cè)移示意圖左圖：鏟刀一端下鏟土；右圖：鏟刀側(cè)伸后下傾鏟土1) 刀角鏟土側(cè)移如圖3.8，利用平地機(jī)鏟刀切入土中鏟土，將土向平地機(jī)行駛方向的邊側(cè)移動(dòng)一段距離。在切土和刮土?xí)r，采用i擋速度前進(jìn)。2) 鏟刀鏟土側(cè)移平地機(jī)以ii擋或iii擋的速度的前進(jìn)，鏟刀平面角（一般為）和鏟土角（約）。機(jī)械以ii擋或iii擋速度前進(jìn)。3) 鏟刀刮土直移作業(yè)前，鏟刀的鏟土角調(diào)為，平面角調(diào)至，傾角為，如圖3.9（左）所示，平地機(jī)以ii擋或iii擋速度前進(jìn)，鏟刀切入深度很小，所受阻力不大。4) 機(jī)外鏟土如圖3.9（中、右）所示，作業(yè)前，先將鏟刀傾斜于機(jī)外，按照需要調(diào)整好一定的坡度角，鏟刀的上端斜向行駛方向的前部，下端斜向行駛的后部。機(jī)械以i擋速度前進(jìn)，鏟刀貼向斜工作面。圖3.9 平地機(jī)鏟土示意圖左：鏟土直移； 中：修刷邊坡邊溝； 右：修刷路基路塹邊坡在上述所有基本作業(yè)中，只有刀角鏟土側(cè)移方法中的鏟刀受力最大，而且受力不均，局部載荷過大。因此，對(duì)鏟刀的設(shè)計(jì)應(yīng)該以此為受力分析，在鏟刀作業(yè)時(shí)可分為鏟刀切削阻力、鏟刀與土接觸的水平摩擦阻力和鏟刀前土堆沿地面移動(dòng)時(shí)的阻力。3.4.2 鏟刀阻力計(jì)算在前面討論了鏟刀的受力情況，知道在i擋鏟土?xí)r，鏟刀的阻力最大，就該對(duì)鏟刀受力最的情況做出計(jì)算。1. 鏟刀的切削阻力如圖3.10所示的簡(jiǎn)圖對(duì)這種種情況加以分析。式中鏟刀切削阻力，kn；切削比阻力，見表3.1，kpa；鏟刀切削土的長(zhǎng)度，m；平載切厚度，m。圖3.10 鏟刀作業(yè)阻力分析表3.1 各種土的切削比阻力土壤級(jí)別土 的 名 稱i砂、砂質(zhì)土、中等溫度的松散粘土、種植土ii粘質(zhì)土、中細(xì)砂礫、松散軟粘土iii密實(shí)粘土、中等粘土、松散粘土、軟泥炭iv具有碎面或卵石的粘土質(zhì)、重濕粘土、中等堅(jiān)實(shí)煤炭、有少量雜質(zhì)的石礫堆積物v中等積巖、重干粘土、而硬的黃土、軟石膏2. 鏟刀與地接觸的水平摩擦阻力由公所示：式中鏟刀與土接觸的水平摩擦阻力，kn；土與鋼的摩擦系數(shù)；鏟刀作業(yè)所受垂直阻力，kn。圖3.11 鏟刀垂直壓力確定表3.2 土與鋼、土與土的摩擦系數(shù)土的名稱土的名稱土的名稱砂對(duì)砂0.80.35中等粘土1.00.50重粘土1.20.83. 鏟刀前土堆沿地面移動(dòng)時(shí)的阻力式中：；。表3.3 幾種土的物理性能土的種類容重砂干自然含水量飽和含量亞 粘 土干濕粘 土干濕砂 石干濕礫 石有 棱 角圓 形4. 鏟刀前面土堆沿鏟刀表面縱向移動(dòng)所造成的阻力式中：綜上所述，鏟刀作業(yè)水平總阻力3.4.3 鏟刀尺寸設(shè)計(jì)由前的公式可以計(jì)算出作業(yè)的水平總阻力，通個(gè)這些值也就能確定牽引力的大小，也能對(duì)鏟刀尺寸進(jìn)行校核。1. 鏟刀的長(zhǎng)度平地機(jī)的工作是刮削不厚的土層，并把它移到平地機(jī)行駛路線一旁。鏟刀的長(zhǎng)度l就根據(jù)這一要求確定的，當(dāng)平地機(jī)的各擋作業(yè)速度確定后，也就確定了該平地機(jī)的額定有效牽引力，利用公式：使得，得到鏟刀切土部分的長(zhǎng)度，只是鏟刀的整個(gè)長(zhǎng)度的一部分。由于py180平地機(jī)是前輪轉(zhuǎn)向，后橋驅(qū)動(dòng)（）形式。因此，取，則有：令，由公得到： 查表3.1得，由于py180平地機(jī)的最大鏟土深度為，故取，所以：再確定鏟刀平面角為：圖3.12 （左）根據(jù)和確定（右）鏟刀作業(yè)參數(shù)計(jì)算鏟土截面積：已知，查圖3.12（左）取，計(jì)算鏟刀長(zhǎng)度：2. 鏟刀的高度由公：如圖3.12（右）所示，在autocad上作圖直接求得土攏斷面積為，其中為土壟斜邊夾角，取得。3. 鏟刀曲率半徑圖3.13 鏟刀曲率半徑根據(jù)py180平地機(jī)鏟刀工作要求，鏟刀切削角，由圖3.13所示，求得：將和的值代入公，得：至此，鏟刀尺寸的初步設(shè)計(jì)計(jì)算完畢，然后再根據(jù)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)來選定尺寸，再進(jìn)一步完善計(jì)算結(jié)果，下面設(shè)計(jì)鏟刀刀片的尺寸。3.4.4 平地機(jī)刀片標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計(jì)通過上面一節(jié)的計(jì)算，已經(jīng)得出了平地機(jī)鏟刀的長(zhǎng)度、高度和半徑，根據(jù)這幾項(xiàng)計(jì)算結(jié)果來合理選擇標(biāo)準(zhǔn)刀片。1. 材料選擇根據(jù)平地機(jī)刀片行業(yè)的標(biāo)準(zhǔn)要求，刀片采用gb 69965優(yōu)質(zhì)碳素結(jié)構(gòu)鋼鋼號(hào)和一般技術(shù)條件規(guī)定的66mn材料制造。也可選用耐磨性和強(qiáng)度等機(jī)械性能與65mn相近或更好的材料。2. 刀片橫剖面選擇由平地機(jī)刀片（行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)）書，查得刀片形狀與相應(yīng)尺寸。刀片的橫剖面的形狀和尺寸應(yīng)符合圖3.14和表3.4的要求。圖3.14 平地機(jī)刀片橫剖面結(jié)構(gòu)表3.4 平地機(jī)刀片橫剖面尺寸 （）本尺寸極限偏差基本尺寸極限偏差基本尺寸極限偏差最 小注：此表來自jg/t 861999平地機(jī)刀片根據(jù)前面的設(shè)計(jì)計(jì)算，可選擇py180平地機(jī)的鏟刀刀片的基本尺寸：，。3. 刀片長(zhǎng)度確定由前面的計(jì)算得到，但這不一定能滿足行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，所以最終的長(zhǎng)度還要通過行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)來確定。如圖3.15：根據(jù)公式：圖3.15 刀片結(jié)構(gòu)尺寸的選值是根據(jù)表3.5來確定，為螺栓個(gè)數(shù)。表3.5 螺栓位置尺寸 孔 距與端面的距離與邊緣的距離中 間兩 端基本尺寸極限偏差基本尺寸極限偏差注：此表來自jg/t 861999平地機(jī)刀片1）取，令，求得：，此時(shí)螺栓個(gè)數(shù)太大，故不可??；2）取，令，求得：，此時(shí)螺栓個(gè)數(shù)偏小，難以滿足高負(fù)載，而且為奇數(shù)，故不可??；3）取 ，令，求得：，此時(shí)螺栓大小合適，而且成對(duì)安裝，故取。再通過公式求得，因此，選定刀片長(zhǎng)度為。4. 螺栓孔的形狀和尺寸表3.6 螺栓孔尺寸 推薦螺栓直徑基本尺寸極限偏差基本尺寸極限偏差（最 ?。ń浦担?32414172.512163017.522161939243120注：采用gb10-76沉頭方頸螺栓時(shí)，沉頭座錐角應(yīng)按制作。圖3.16 螺栓形狀及標(biāo)注根據(jù)前面的選擇，故對(duì)應(yīng)的螺栓尺寸可以確定了。5. 技術(shù)要求1) 螺栓孔用沖壓方法加工時(shí)，周邊凸起量不大于0.3 mm。2) 刀片熱處理，最小淬火寬度50mm，淬硬層深24 mm，硬度為4050 mm。3) 刀刃的直線度在任一1000 mm長(zhǎng)度上為2 mm。4) 刀片不得有裂紋、毛刺及其他不利用使用的缺陷。第4章 py180平地機(jī)工作裝置液壓原理圖設(shè)計(jì)液壓系統(tǒng)的設(shè)計(jì)是整機(jī)設(shè)計(jì)的有機(jī)組成部分，在設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)滿足主機(jī)在動(dòng)作和循環(huán)和靜、動(dòng)態(tài)特性之外，還應(yīng)滿足結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、使用維護(hù)方便、工作安全可靠、效率高、壽命長(zhǎng)、經(jīng)濟(jì)性好等條件。4.1 工作裝置液壓系統(tǒng)工況分析在工況分析前應(yīng)該做到對(duì)py180平地機(jī)工作裝置的運(yùn)動(dòng)形式、工作要求、工作環(huán)境有十分清楚，這部分內(nèi)容在3.4對(duì)平地機(jī)的作業(yè)形式做出了分析，這里就對(duì)工作裝置的液壓工況做出分析。1. 鏟刀左右升降動(dòng)作如圖3.1平地機(jī)在工作時(shí)，根椐不同的作業(yè)要求而改變鏟刀升降來滿足平地的要求，通常是左右兩邊的油缸同時(shí)升降，這時(shí)功率利用率也是最高的。有時(shí)刮斜坡時(shí)，往往就是只升或者只降一側(cè)的油缸。在運(yùn)輸過程中，鏟刀應(yīng)提至運(yùn)輸位置。這一動(dòng)作應(yīng)屬于典型工況。2. 鏟刀變角動(dòng)作根據(jù)不同的作業(yè)要求和工作環(huán)境，時(shí)常在鏟土前要調(diào)整好鏟刀的切削角，這樣既利于鏟土更加順利，也能提高功率利用率，同時(shí)還能達(dá)到要求的平整精度。由于它的調(diào)整所承受的載荷較少，調(diào)整次數(shù)不是很頻繁，故不能作為典型工況。3. 鏟刀回轉(zhuǎn)動(dòng)作在鏟土前應(yīng)調(diào)整好鏟刀的工作位置，由于回轉(zhuǎn)的驅(qū)動(dòng)方式主要是液壓馬達(dá)帶動(dòng)渦桿減速器驅(qū)動(dòng)的，同時(shí)回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)采用的時(shí)機(jī)械方法保護(hù)，當(dāng)在過載時(shí)摩擦片打滑，此時(shí)回轉(zhuǎn)液壓馬達(dá)將會(huì)受到很大的反向扭矩?；剞D(zhuǎn)裝置在平地機(jī)作業(yè)中起著十分重要的作用，因此回轉(zhuǎn)動(dòng)作應(yīng)作為典型工況考慮。4. 鏟刀側(cè)向伸縮動(dòng)作和鏟刀擺動(dòng)動(dòng)作鏟刀側(cè)向伸縮動(dòng)作：為滿足修刮邊坡等作業(yè)要求時(shí)，就必須要求鏟刀能側(cè)向伸縮。鏟刀擺動(dòng)動(dòng)作：鏟刀擺動(dòng)油缸使鏟刀隨轉(zhuǎn)盤繞牽引架對(duì)稱軸線左右擺動(dòng)。表4.1 工作裝置液壓典型工況序號(hào)典型工況一次循環(huán)動(dòng)作特點(diǎn)1鏟刀左右升降左上升保持下降；右下降保持上升；左右同時(shí)上升下降；（中間有制動(dòng)）動(dòng)作速度慢；制動(dòng)時(shí)沖擊??；在工作中受到的反向作用力很大。2鏟刀回轉(zhuǎn)回轉(zhuǎn)制動(dòng)鎖緊過載的情況下，受到很大的沖擊；制動(dòng)響應(yīng)快；制動(dòng)慣性沖擊大。3伸縮動(dòng)作外伸停止縮回運(yùn)動(dòng)平穩(wěn)；負(fù)載較小4.2 液壓系統(tǒng)要求根據(jù)py180平地機(jī)工作的典型工況對(duì)系統(tǒng)的要求主要反映在以下幾個(gè)液壓回路的要求上。1. 鏟刀升降回路1) 左、右兩邊的油缸能單獨(dú)動(dòng)作，也能同時(shí)動(dòng)作，要求分流單獨(dú)動(dòng)作，合流時(shí)同時(shí)動(dòng)作，合流、分流由手動(dòng)控制。2) 要求在鏟刀提升或者下降到土里時(shí)能鎖緊回路，以防在反作用下使鏟刀產(chǎn)生位移。3) 同時(shí)動(dòng)作由雙泵供油，單獨(dú)動(dòng)作時(shí)，由一個(gè)泵供油；4) 承受負(fù)載大，不泄漏。2. 鏟刀回轉(zhuǎn)回路1) 能獨(dú)立動(dòng)作；2) 具有自鎖性，防止在外扭矩作用下產(chǎn)生位移；3) 電液自動(dòng)控制回轉(zhuǎn)行程；4) 承受負(fù)載大，不泄漏。3. 伸縮回路1) 能獨(dú)立動(dòng)作；2) 手動(dòng)閥控制伸出距離。4. 變角回路1) 承受鏟土自量和水平阻力的外作用；2) 變化精度高，行程短；3) 電液自動(dòng)控制；4) 壓力高，不能泄漏。這幾個(gè)回路是平地機(jī)工作裝置的主要液壓回路，在平地機(jī)工作時(shí)起著重要的作用，還有其它的回路，如鏟刀擺動(dòng)回路，因?yàn)樗皇侵饕r，現(xiàn)對(duì)其不進(jìn)行詳細(xì)的說明。4.3 液壓系統(tǒng)類型選擇工作裝置液壓系統(tǒng)方案選擇根據(jù)開式和閉式系統(tǒng)的優(yōu)缺點(diǎn)，結(jié)合上述的典型工況，再參考國(guó)內(nèi)外同類產(chǎn)品的液壓設(shè)計(jì)，在平地機(jī)工作裝置液壓系統(tǒng)