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来源：开云平台 发布时间：2025-01-15 06:43:26
在此过程中对牵引、制动、稳定及作业等性能进行详细的分析与计算，并对主要零件进行强度计 算，分析和计算动 力特性，以确定所设计机械的动力特性指标。
来考虑。在注重工程研究的基础上，还要对整个机器及部件形态方面做深入研 究。工程研究主要涉及到热力学、燃烧学、 应用力学、振动力学、流体力学、声学、材料、燃料、油 料的物理化学性能、制造工艺、发动机、底盘和各部件及标准化等 方面的研究。整机及部件形态方面 的研究主要涉及到土壤一车辆系统力学、土力学、流变学、土的参数测定法等。
绘制传动系统和液压系统图，根据所确定的参数，参考同类型机械画出总体布置和 各总成部件的草图，通过具体的布置， 初步确定各总成的相互位置及固定方法。
在草图设计的基础上，利用初步估算的各部件的重量，计算重心位置，验算桥荷分配及 压力中 心初步确定轮胎及履 带尺寸；根据自重、桥荷分配或压力中心及保证机械行驶和作 出稳定性方面的 要求，最后确定轴距、轮距或轨距和履带 接地长度及宽度等。接着进行牵引动力特性曲线的绘制，分 析所设计机械的牵引性能、动力性能及经济性，并进行稳定性 计算。
4）工作图设计。工作图设计包括绘制全套的图纸，并编制全部技术文件，绘制工作图应使其在满 足产品使用性能及 质量发展要求的前提下，尽量简化零件的形状，降低技术方面的要求，减 少材料消耗，以降 造成本。
在设计时要贯彻标准化，通用化和系列化，这样不仅使加工制造简化，便于组织批量生产，降低 成本，而且给使用 和维修配套来方便。
2、试制样机 样机试制的目的是通过生产实践来验证和考察设计图纸的正确性。其主要工作包括：划分加工件， 协 作件和外购件；编制试制工艺文件；设计和制造试制所必须的工艺装备；进行零件加工和部件装配 及总装。
3、试验鉴定 样机试制出来后，要进行技术检查，全方面检查零件的加工和部件的装配是不是满足设计要求，检查 合格 后要按照国家规定进行长时间的工业性试验，以考察机器设计是否正确，结构性能是否先进。在 试验期间要作详细的记 录，发现问题及时修正。样机进行严格的试验后进行技术鉴定，以检查各机件 性能有无改变是否达到设计的基本要求以及磨损情 况等。如果样机鉴定认为满意，则可交付生产。
3. 提高可靠性和耐用性 铲土运输机械作业条件比较恶劣，负荷性质特殊，超载和冲击等情况时常出现，因此铲 土 运输 机械的零部件除在室内反复进行疲劳试验和冲击试验外，还必须做各种气候条件下较 长时间的现场 实验，以确保产 品的可靠性和耐用性．
4. 改善操纵性、提高舒适性 改善操纵性，增加驾驶员的舒适性，减轻劳动强度是铲土运输机械发展的重要方面， 它 也是提 高机械的生产效率的一个有力措施。例如借助于液压、电气和压缩空气等增力装置使 操纵省力。驾 驶室设置 供暖降温设备，座椅的高低前后均可调整，以增加驾驶员的舒适性。
铲土运输机械是因工程建设的需要而发展起来的，最早使用蒸汽机作为动力，用钢丝绳或其它机 械零件作为工作装 置的传动元件，目前动力方面已普遍采用汽油机或柴油机，钢丝绳亦采用液压操纵 代替，铲土运输机械的构造和操纵方法 已日趋完善和现代化。
目前铲土运输机械的动力，大多仍采用柴油机为动力，并且为了适应各种需要，对柴油机的降澡 减排、减少振动进 行了大量的深入研究，在高寒地区的低温起动和防冻措施，在热带地区的散热及输 出功率的降低，在沙漠地带的防尘，在 高山地区功率的提高等课题研究方面取得了大量的研究成果。 底盘方面也已成功研究了在沼泽地带、水下作业的履带和底 盘构造，具有防滑措施和效率更高的差速 装置、制动装置、防冻橡胶、以及防止钢材的低温脆性断裂等。这些研究的成 功，进一步扩大了铲土 运输机械的使用范围。 铲土运输机械今后发展的趋势如下：
总之铲土运输机械是向大功率、高速度、高效率，低公害、自动化程度高、能量消耗少、使用周 期长、安全舒适等 方面发展。 三、铲土运输机械的使用性能
铲土运输机械使用性能的好坏，是检验设计是不是正确的唯一标准，对铲土运输机械来讲，其整机 使用性能主要包 括：牵引性、动力性、机动性、稳定性和经济性等。
1、牵引性 铲土运输机械的牵引性，是反映在各种作业速度下能够发出的最大牵引力的性能。牵引性直接影 响着这些机械的作业 能力与作业效率。牵引性能的好坏，是用牵引功率和牵引效率来评价的，它表明 了铲土运输机械工作时发动机功率利用的 有效程度，是重要的一个使用性能指标。 2、动力性 动力性是反映铲土运输机械以不同档位行驶时，所具有的加速性能，以及所能达到的最大行驶速 度和爬 坡能力。动力性的指标用动力因素来评价。动力性直接影响着铲土运输机械的生产效率。 3、机动性 机动性是反映铲土运输机械的直线行驶的稳定性和狭窄场地转向和通过的能力。机动性与操纵有 很大的 关系，操纵性以最小转向半径来评价。机动性影响铲土运输机械的适用程度。 4、作业安全性 1）稳定性： 稳定性是表明铲土运输机械作业或在坡道上行驶时抵抗纵向和横向倾翻和滑移的性能。 铲土运输机械 的稳定性用稳定度来评价。 2）制动性：制动性反映铲土运输机械在各种行驶速度下停车的能力。主要以制动距离来评价。 5、经济性 经济性是表示铲土运输机械在作业过程中燃料消耗是否经济合理的性能。经济性通常用两个指标 来评 价。一个是发动机额定比油耗，即每千瓦小时所消耗燃料的克数，这个指标可以用来比较相同机 种不同型号机器经济性的 好坏；另一个是发动机额定小时燃油耗，即发动机每小时所消耗燃料的千克 数，这个指标可以用来核算作业成本，由于它 包含着使用中各种因素的影响，因此不能作为评价不同 型号机械经济性能好坏的指标。 上述整机的各种使用性能，是由总体设计和各总成部件的设计共同来保证的，它涉及到正确的选 用发动机功率，合理 地选择总体参数、传动、转向、制动、行走各系统及工作装置的结构型式，各总 成的合理匹配和布置。 四、本课程与其他课程的关系和主要内容 本课程是高等学校工程机械、筑路机械、建筑机械等专业方向的一门主要的专业 课程。它是在学 习了基础课及内燃机、液压及液力传动、金属结构及工程机械底盘等专业基础课之后进行的后续课程。 本课程的主要内容有下列四部分。 1、土的切削理论 介绍铲土运输机械与土的关系；土的物理机械特性；土力学的基本知识；土的破坏形式及其应力 状态；挡土墙等土的切削理论方面的基本概念等。学习这部分，可以为学习铲土运输机械设计，分析 各种阻力的产生、大 小、影响因素及计算方法打下基础。 2、铲土运输机械的牵引性能 研究铲土运输机械运动时各种阻力的计算；驱动力和各阻力及驱动功率和各阻力所消耗 的 它们对应的相互之间的平衡关系；分析并确定传动系基本参数及其合理的匹配；介绍牵引特性和动力 特性曲 功率， 线的绘制方法，并通过这些特性曲线分析所设计的铲土运输机械的牵引性能、动力性能及燃料 经济性。 3、铲±运输机械的总体设计 研究铲土运输机械的作业方式，生产率的计算；确定铲土运输机械作业时各种阻力，确 定总体参 数并分析它对整机性能的影响，选择各总成的结构型式并进行合理的布置，进行总体受力分析，确定 强度计算 工况。 4、铲±运输机械工作装置设计 介绍工作装置的结构类型；确定工作装置的主要参数和结构尺寸；介绍工作装置机构 的设计；进 行工作装置强度计算；介绍工作装置液压操纵系统。 通过学习使学生树立正确的设计思想，掌握总体设计与工作装置强度计算的要领，为毕业后从事 工程机械研究与设计 打下良好的基础。 五、铲土运输机械的设计方法与步骤 铲土运输机械在批量生产以前，都要经过图纸设计、样机试制和试验鉴定三个阶段。 1、铲土运输机械的设计 铲土运输机械的设计程序大致如下： 1）研究设计任务，制定设计原则： 上级机关或使用部门根据工程建设的需要，提出新型铲土运输机械的设计任务， 或根据现有机械 的使用情况，提出改进设计。设计部门根据设计任务书对作业场地和加工制造条件等进行深入细致的 研 究，征求使用部门的意见，在广泛深入调查的基础上确定机械的设计原则，即当各种使用性能发生 矛盾时，应服从那一种 使用性能等。这样制定的设计原则是以后设计中确定各总成部件的结构和布置 方案时的准则。总之，在深入调查研究的基 础上，吸取国内外的先进技术，并结合实际情况，发挥设 计人员的经验和才能，制定出技术先进、使用性能良好、制造成 本低、易于维修，经久耐用和竞争力 强的设计方案。 设计任务书是选型的书面总结，是技术设计的指导性文件，其内容应包括：机械的类型、主要参 数、各总成结构型 式，方案选择的依据，简要说明等。 2）草图设计。在技术任务书确定之后，根据初步确定的轴距、轮距及各总成的结构型式进行草图 设计。草图设计要
1. 向两极发展 为了满足巨大工程的需要，铲土运输机械正在向大型化发展，单位重量的功率越来越高，以提高 作 业效率，加快工程进度及降低生产成本；同时为了适应城市建设和环境维护等工程的要求，常需设 计小巧、灵活、机动的 机种，因此铲土运输机械也向小型化发展。
2. 广泛采用新技术，提高自动化程度 在铲土运输机械上应用电子和激光技术、计算机和通讯技术，今后自动控制 和无人驾驶将在铲土 运输机械上获得广泛的应用，尤其是在危险、有害气体和高温场地作业的机械。
铲土运输机械与土的关系极为密切。一方面是它们的行走机构（车轮或履带）与土的相互作用； 另一方面是它们的工
（铲刀或铲斗）与土的相互作用。 例如图 1-1 所示推土机的作业情况说明了
这种关系：土是推土机的作业对象；土又是推土机的支承物，推土机依靠土给它的反作用力
铲土运输机械是指利用刀形或斗形切削装置在行走中铲掘、切削土石方 送到一定距离自行卸掉的机械。包括推土机、装载机、铲运机和运土机等机种。
铲土运输机械的作业对象：通常是地表层的砂、粘土、土砂杂草碎石的堆积物、各种建筑垃圾以 及可以铲装的各种石
为了达到理想的效果，草图设计常常是多种方案同时进行，对这些方案进行全面的分析与比较， 最后择优选取作为 技术设计的依据。
3）技术设计：技术设计包括整机总图和各总成部件图的设计，是草图设计的具体化。 根据总体布置草图绘制整机总 图，在此图上确定与整机尺寸有关的各总成的主要尺寸，并提出对 各总成尺寸重量方面的具体要求。部件设计根据总体布 置的要求和已确定的部件型式结合该部件的受 力情况，使用特点及相关部件的尺寸等进行总成部件的总图设计，确定主要 零件的结构尺寸。
图 1-1 推土机作业时与土的关系 无论是铲刀还是铲斗，在它们与土的相互作用中，存在着复杂的受力关系和运动关系，并且两者 之间相互影响。工作
装置是最能代表工程机械特征的典型部件，它们的性能如何，直接标志着该工程 机械的作业效率和整机性能。 从铲土运输机械与土的密切关系可知，在铲土运输机械的研究与设计中，应当把机器与土的关系 作为一个统一的整体
表l6土的松散系数新松土若干时间后砂砂质土种植土泥炭黄亚粘土松散潮湿黄土沃性粘土重亚粘土大卵石自然湿度黄土块状粘土带有碎石亚粘土硬黄泥软泥炭土硬泥炭土软裂缝陡峭土矿石等7l8表17内摩擦角和重度的种类粘土亚粘土亚砂土半硬性低塑性高塑性流动性2000表18几种土的物理性质土的性质重度knm3自然含水量饱和含水量0250667070亚粘土66粘土沙石6砾石有棱角圆形77表19土的最大容许压力表110各种圆锥贯入计的结构参数土的种类pdmpa沼泽土饱和水粘土挖松沙土耕地粗沙中等密实度粘土中等密实度粘土和湿密实度粘土中等含水密实粘土泥灰岩湿黄土干燥密实粘土泥灰岩湿黄土708101115表111按冲击指数分级土切削比阻力mpa冲击数沙土亚沙土无夹杂物的轻质粘土中等含水量无夹杂物的亚粘土中等和较高含水量轻质粘土低含水量密实亚粘土含砾石和卵石的重质亚粘土中等含水量的粘土密实的粘土干燥的黄土轻质的泥岩未胶结磷钙土和砾岩005以下10土的表面能够支承住机器的行走机构而不下陷的能力可用最大容许压力值可由表19选取它是由允许行走机构在土中沉陷612cm的条件决定的
一、铲土运输机械的组成、用途及其在国民经济建设中的地位 铲土运输机械最重要的包含推土机、装载机、铲运机、平地机和运土车等几个重要机种，是工程机械 中用途最广泛的一
个大类。它们可拿来铲装、运输、平整和堆挖土方、石方及各种散装物料。这些 机械在国内、外被广泛地应用于民用建 筑、水电建设、道路建筑、机场修建、矿山开采、码头建设、 农田改良及国防建设等。在作业条件恶劣、人烟稀少、物力 不足的高原、沙漠、沼泽地带和高寒地区 等地，采用这些机械，有利于减少劳力、提高生产率、加快建设速度。总之，铲 土运输机械与国家的 经济建设和国防建设、人民的生活都有着密切关系。因此它们在国民经济建设中的作用和地位越来越 被人们所重视，并得到了迅速的发展。 二、铲土运输机械的发展概况与发展趋势
1） 土要能够支持住机器，使它在作业过程中不下陷一一有良好的通过性； 2） 车辆的行路机构在相应的路面上能够充分发挥出牵引力； 3） 合理确定工作装置的结构及参数，以便尽可能降低土的切削阻力，以获得良好的作业效率，降 低能源的消耗。
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