工程机械轻量化精品(七篇)

序论：写作是一种深度的自我表达。它要求我们深入探索自己的思想和情感，挖掘那些隐藏在内心深处的真相，好投稿为您带来了七篇工程机械轻量化范文，愿它们成为您写作过程中的灵感催化剂，助力您的创作。

篇(1)

【关键词】工器具；轻量型；绩效；成本

当前，国家大力推进特高压电网建设。特高压线路具有塔高、导线张力大、金具和绝缘子重量大等特点，相应的作业工具也重量大。同时，工器具总量繁多，仅在特高压线路带电作业中就有金属工具、绝缘工具、个人防护工具、检测工具、辅助安全工具五大类，种类众多。这对推动工器具轻量化改革，配备轻量型工器具，来提升作业工具开发管理水平提出了新的要求。

一、工器具轻量化的经济效益分析

工器具轻量化是指根据施工实际需要和工器具的特点，综合运用新材料、新工艺，并通过对工器具性能进行分析测试，在满足作业性能、安全要求和成本经济等要求的基础上，以降低工程成本、提升工作效率、减少能源消耗、便于施工展开等为最终目的，来开展的优化活动。

选用轻量型工器具，在技改抢建工程中，会对工程成本带来如下影响：

一是开展改型设计、更换轻量型器具会产生部分费用。改型设计工器具，必然需要投入一定的人力物力，实验过程中需要消耗相关耗材，花费一定设计费用，产生了部分成本。但研究表明即使在大件工程机械的成本构成中，设计费用往往也只占总成本的5%，但是能影响60―70%的成本构成。同时，更换轻量型工器具需要投入一笔新的购置费用，并可能提前报废原有工器具，产生一定的折旧成本空耗。

二是选用轻量型工器具会降低运输、使用成本和人工成本。轻量型工器具与原工器具相比，最大的优势就是重量减轻。重量减轻对工程成本特别是抢建技改工程的成本影响较大。电网建设工程具有建设直线距离长等特点，工器具的运输成本在工程总成本中占比较高。而抢建工程中对工程建设时间进度要求高，要求人、材料、机械快速到位，运输成本在施工总成本中占比更高。这种情况之下，多使用轻量型工器具，能在单位时间、单位台班车辆运输更多的工器具，降低车辆运输成本。同时，对人工搬运的消耗也减少，单人可携带工器具数量增多，施工效率增加，降低了工程的人工成本。

三是工器具轻量化具有综合成本优势。根据工程建设实际成本构成分析，工器具轻量化具有综合成本优势。仅以选用轻质材料代替钢材为例来开展分析，选用加厚的铝合金材质零部件可以实现与与钢材质零部件强度相当，满足施工需要。但同强度的质量铝合金材质零部件重量只有钢材质零部件重量的1/2，尽管铝合金价格比钢材价格贵2倍左右，但结合零部件的全寿命使用周期中来开展成本核算的话，铝合金材质的增效效益远超增加份额，综合成本优势显著。

二、工器具轻量化改造的方法

结合材料科学相关知识，工器具轻量化一般包括优化结构、优选轻量材料和优选加工方法三大类。

（一）优化工器具结构

一是开展零部件功能分析，减去冗余零部件或零部件中的冗余部分。随着电网施工技术的发展进步，在特高压线路施工中，部分原用于较低电压等级线路施工的工器具中有部分零部件已成冗余，可结合抢建技改工程实际需要，减去冗余零部件，降低作业工器具的重量。

二是优化Y构组合。结构优化设计是降低工器具重量的一种有效途径。CAE仿真优化法是在轻量化设计中得到广泛使用，它是指借助理论计算、有限元分析、数值优化、多目标优化等数学建模方法，在满足工器具安全、强度、刚度和疲劳度等约束条件的基础上，通过改变某些允许改变的设计变量，使工器具的综合性能达到最优的拓朴优化方法。在进行工器具优化设计时，应对需要使用该工器具的各种工况进行建模、分网、加载、求解和后处理，合理分别不同部件的减重目标，对应力集中的零部件进行结构优化，在结构上进行相应调整，必要时可去除该部分，以实现在满足约束条件前提下重量这一参数上的总体结构最优。

三是通过优化设计减小零部件外形尺寸。比如通过折叠化设计、压缩化设计等改进，虽不能直接降低工器具质量，但便于工器具运输，一定程度上达到了工器具轻量化改造的目的。

（二）优选轻量材料

新材料的研究和应用是实现工器具轻量化的最有效途径。近年来，在生产实践中，高强钢、超高强钢、铝、镁等合金新材料在各行各业中得到了广泛的应用，特别是在汽车工业、飞行器制造工业、建筑工业等已经大量通过

选用新材料来降低重量。如由碳纤维、玻璃纤维等复合材料制成的工程塑料，它所制成的受力结构件，拉伸强度相当于钢的35倍，稳定性、疲劳度、耐腐蚀性也都优于钢，但同样尺寸的工程塑料重量仅为钢铁的三分之一到四分之一，具有优良的轻量化性能，在结构件、功能件设计中得到广泛的应用。

在电网施工作业工器具改良中，应广泛参考当前已经得到广泛应用的成功案例，大胆试用高强钢、合金、工程塑料等新材料，根据施工实际需要和相关操作规范要求，选用最优的材料来设计工器具，采用性能更优、成本更低和质量更轻的零部件代替原有零部件，使工器具实现减重优化、提高性能的目的。

（三）优选加工方法

不同加工工艺、加工方法也会导致工器具的重量会发生变化。例如根据轻量化的要求来考量，同等性能的焊件比铸件重量要轻，更加适宜于应用在工器具轻量化改造中。在具体的工器具轻量化设计中，应综合运用上述三种方法，以期最大限度提升轻量化效果。

三、在抢建技改工程中选用轻量型工器具需要注意的事项

轻量型工器具拥有降低运输成本、提升工作效率、便于施工展开等优势，在技改抢建工程中综合效益突出，应在送电线路施工项目中积极推广应用轻量型工器具。但与此同时，选用轻量型工器具必须注意以下事项：

第一，选用轻量型工器具必须满足工器具的基本性能需要，符合电网建设施工规范的要求。每一项工器具在电网建设施工作业中都有其独特的功能，部分工器具对其刚性、张力、承载力、绝缘性、使用寿命等有明确的要求，在进行轻量化改造设计中，不能因为单纯追求减重而影响其他性能，诱发安全风险和质量事故。正确的设计轻量型工器具应该是基于对工器具结构进行科学分析，对选用材质进行充分比对，在安全、成本、质量等方面进行综合对比分析后，经过实践验证后再定型推广。因此，轻量型工器具选型工作必须由充分熟悉现行到工器具并熟知送电线路施工规范的中高级施工管理人员完成。

第二，选用轻量型工器具必须与工器具生产、采购、分发、保管等工作做到协同推进，提升企业整体物资管理水平，才能够真正发挥轻量型工器具的比较效益优势。工器具的生产和采购环节应该严格保证质量，特别是轻量型工器具较多涉及到使用新材料、新工艺，应加强对材料工艺稳定性的控制，确保工器具质量过关。工器具分发和保管工作应做到科学有序，应参照施工定额和以往施工实际消耗情况的大数据进行科学管理，在物资申领调派运输分发过程中应提高信息化水平，借助信息化手段来提高物资管理效率，以高效的物资管理来保障轻量型工器具真正在抢建技改工程中发挥出综合优势。

参考文献

[1]石生智，特高压输电线路带电作业工器具及作业方法研究，华北电力大学硕士学位论文，2013年度。

篇(2)

关键词：协同设计；机械设计；正交多项式；分析

在科学技术不断发展的背景下，协同设计逐渐被应用到工程机械设计当中，它可以高效地满足客户对于整机高性的的需求，有效地提升了产品的整机性能，降低产品在试用及研究过程中的一些费用，缩短产品开发的周期，进一步提升工程机械产品市场的核心竞争力。

1国内工程机械设计的近况

在传统的工程机械设计中非常注重对经验的总结，应用数学理论、图表及公式等，还应用一些经验公式、类比等方法来进行设计。国内工程机械领域的发展比较晚，同类产品中的技术水平与国外的产品相比，存在较大的差异。在工程机械发展的初期，主要是以参考设计和引进先进技术为设计方法，相关设计人员主要还是将图纸及工艺编排等做进一步的转化和改进，并没有对整机进行更深层次的分析和研究。只有对专业知识及技术不断地进行创新，并有效地利用先进的技术来推动行业的发展。现今大多数工程机械企业已经开始寻求更新的设计模式来进行不断的改革与发展[1]。随着科学技术以及计算机技术的不断发展和进步，越来越多的先进、前沿的设计理念及方式方法被运用到工程机械的设计当中，并进一步推进了工程机械设计的协调设计，使更越来越多的企业开始将CIMS、CAD等系统信息化工程应用到工程机械设计当中，设计师们已经不再捧着图板在进行设计，而是利用先进的计算机中的辅助绘图软件来完成设计工作[2]。与此同时，它还可以运用计算机的辅助软件或是建模软件来对其中进行科学有效的分析和研究，从而减少产品在试用及研究过程中的一些费用，有效缩短产品的开发周期，进一步提升产品市场的核心竞争力。

2关于工程机械设计中的CSCD体系分析

2.1工程机械CSCD体系中的核心结构

与上下游企业共同进行协同开发包括在进行设计时的思想、理念交流，进行远程评审，模拟仿真运动，进行干涉检查以及装配模型和查阅一些产品零件等内容。CSCD系统在工程机械设计中的应用存在的主要核心问题：1）可以安全可靠地进行实现异地通讯，从而实现实时协同的目标。2）实现不同的CAD软件中的建模数字化、虚拟装配及不同CAE软件中的传真效果分析。3）以知识的管理为设计的核心，注重对知识的应用、案例分析以及设计修改的全过程，最终形成有效的数据库，从而高效地避免了反复出现一样的错误修改。4）以过程的管理为设计的核心，注重人与人在交互中的和谐以及人机交互实现完美接口。5）协同设计的可视化发展。现今进行可视浏览主要有两种方式，一是直接将相关的数据或文件下载到本地的目录中再实现浏览功能，它可以迅速地浏览数据或文件，但安全性能较低。二是把服务器中的相类数据或文件的格式转变为轻量化的格式再进行浏览，无需下载数据或文件，不论是速度还是安全性能，都非常高，但技术难度也是非常大的[3-4]。

2.2协同设计（CSCD）系统CAD环境下实时协同

对于工程机械设计当中协同设计系统的应用，关键在于其CAD应用环境里实时协同效果，使其进行协同设计工作的根本应用价值体现。通过利用协同设计系统，进而做到CAD软件平台的实时协同，使得工程机械设计效率得以大大提升，有效避免了设计滞后问题。想要实现协同设计系统CAD环境下的实时协同工作，关键在于协同感知技术，使得网络通讯、图形空间等技术实现信息共享。CAD环境中实时协同设计，工程机械设计各各环节工作得以及时交流变更信息，使得设计工作更加快捷合理。

2.3仿真环境中的协同化

协同仿真主要指的是各个地域、计算机平台的仿真人员采取相应建模方式二构建起的混合异构层次化的仿真模式，且于分布式环境中实施仿真运动、表现与分析的复杂系统仿真方法，其往往用来处理复杂机械设计中的仿真问题。而N元M次正交多项式在复杂机械系统的结构设计中具有精度高、易操作的特性，具有较强的适用性[5-6]。

篇(3)

[关键词]制造工艺学 车辆工程 定位 教学

[中图分类号] G642.3 [文献标识码] A [文章编号] 2095-3437（2013）24-0068-03

车辆工程是我国大多数工科院校开设的骨干专业，也是教育部首批公布的卓越工程师教育培养计划试点专业。随着我国汽车产销量双双跃居世界首位，该专业毕业生就业局面呈现出供需两旺的态势，同时也面临着新形势下改革人才培养方案、重构课程体系、大力提升培养质量的紧迫性和必要性。

汽车制造工艺学（以下简称“工艺学”）是车辆工程专业高年级学生的必修课之一。该课程的学习，对于培养学生面向职业岗位的工程能力和创新能力起着十分关键的作用。但长期以来，“工艺学”在车辆工程专业课程体系中的角色定位模糊，对其在学生专业能力养成过程中的作用认识不清，以至于教学内容和方式、教材建设以及教学资源配置等方面出现了值得关注的问题，从而无法发挥“工艺学”课程在车辆工程专业人才培养过程中的应有作用，需要加以调整和优化。

一、课程定位中存在的问题

（一）教学目的

由于对车辆工程专业学生面向就业岗位的职业能力养成路径研究不透，对“工艺学”课程在职业能力养成作用上的认识不深，长期以来将学生的目标就业岗位局限于汽车产品设计及其相关的职位上。并且，由于在专业课程体系中，与“工艺学”同期或者近期开设的还有“汽车理论”、“汽车构造”和“汽车设计”等必修课程，较“工艺学”而言这些课程似乎与培养目标具有更强的关联性。所有这些导致了在制订教学大纲时，功利性色彩强烈，认为“工艺学”与学生就业岗位能力和知识需求的关系要弱于同期其它课程，且与当前汽车行业强调专业化分工的产业模式关联度不高，以至于将“工艺学”课程的教学目的狭隘地定位为“熟悉汽车的基本生产过程，为后续专业课程学习打下基础”，具有很强的片面性，直接带来了教学资源配置上的随意性，影响了教学效果，降低了培养质量，特别是造成了学生工程能力的弱化。

（二）教学内容

我国工科专业设置有两种典型类型：一类是以学科体系或按照技术范畴为服务对象进行分类的，如机械制造与自动化专业、材料加工工程专业等；另一类是以产品（或其属性）为服务对象进行分类的，如车辆工程、工程机械等。第一类专业的培养方案中，课程体系构成系统性较强，基础理论课和专业课在教学进程上环环相扣，学生就业领域相对分散。第二类专业学生的目标就业方向相对固定，课程体系的构成涉及产品制成过程中所需的多学科知识，虽然也具有一定的规律性，但课程之间的有机联系不强。在这种情况下，当前“工艺学”课程教学内容主要有两种构成形式：一种是完全沿用传统机械制造工艺学的体系、结构和内容，实例以通用机械或机床零部件机械加工工艺为主，缺乏针对五大汽车制造工艺（成形、机加工、焊接、装配和涂装）系统的分析和介绍，弱化了与其它专业课程以及实际汽车制造过程的有机联系，降低了课程的针对性和学生学习的积极性；第二种形式是将五大汽车制造工艺进行简单地拼接，工艺原理、方法以及不同工艺方法之间的跳接现象非常严重，造成了知识系统性和连贯性的缺失，使教学内容和过程与能力养成路径的需要不相吻合，难以达到比较满意的教学效果。

（三）教学体系

“工艺学”课程在教学体系上存在的问题一是缺乏应有的先导课程作支撑，“工艺学”课程中材料加工工艺和机械加工工艺的先导性课程分量不足或者是缺失，如材料成形原理（材料加工工艺的先导课程）、金属切削原理和设备（机械加工工艺学的先导课程）等均未纳入课程体系或课程内容之中。先导性课程的缺失，造成了教与学上的双重困难。二是教学资源配置上的不足。相对其它同期课程，“工艺学”课时少、实践教学条件配置不足，薄弱的教学资源配置条件忽视了工艺学知识涉及面广、实践性、时代性强的课程特征，无法从整体上把握工艺学的基本教学标准。

（四）教学方式

从课程属性和要求上，“工艺学”具有专业基础课和专业课的双重地位和作用，其教学方式应该是课堂理论教学、实践教学以及专业综合训练相结合的方式进行。但是，现行的“工艺学”课程教学方式主要以少学时理论课堂教学为主，特别是没有强化课程对其它专业骨干课程的支撑作用，在其它专课程的综合训练环节中没有对工艺学知识提出考核要求。这种简单、孤立的教学方式带来的问题一是无法使学生对汽车制造工艺过程形成整体、系统的概念；二是无法做到在工艺原理和方法上的融会贯通以及核心要领的准确把握；三是针对汽车生产过程中可能出现的工艺、质量问题，难以形成系统化的分析问题、解决问题的方法和能力。

二、课程定位分析

（一）基于任职能力需求的课程定位分析

以满足工业界对工程技术人员职业资格要求作为制订人才培养标准是卓越工程师教育培养计划的核心要求。在当前汽车工业快速发展的形势下，车辆工程专业毕业生呈现出高质量的就业局面，就业方向较为单一。据统计，绝大多数毕业生主要工作在汽车整车生产企业，且以产品的设计、制造以及试验工作岗位为主。对这些就业岗位所要求的任职能力进行分析后可以看出，要圆满履行岗位职责，必须具有丰富的工艺学课程知识，岗位与“工艺学”课程知识需求的对应情况如图1所示。

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图1 岗位与“工艺学”课程知识的对应情况

由此可以看出，“工艺学”课程不仅仅在职业能力的养成过程中有决定性的作用，同时直接决定了毕业生岗位任职能力水平的高低，从而决定了“工艺学”课程具有专业课和专业基础课的双重属性。因此，在制订“工艺学”课程大纲以及组织教学活动中既要考虑为汽车设计等课程提供支承性的储备知识，也要按照毕业生目标就业岗位的任职能力要求重构、优化教学内容以及教学资源配置条件。

（二）基于知识关联性的课程定位分析

这里所谓的知识关联性主要体现在两个层面：一个层面是指课程之间在内容上的有机联系，培养目标通过一系列有机联系的课程逐步实现，课程之间呈现出较强的知识关联性；另一个层面是指毕业生在特定的工作岗位上履行职责时所用到的理论知识来自课程数量的多少。因此，要对某一课程进行准确定位，必须找出贯穿整个课程体系中的知识关联性要素。由于车辆工程是以产品为服务对象的专业，其课程体系的知识关联性要素就是从产品设计、制造到制成出厂这条流程主线。在这条主线的每一个环节上，“工艺学”课程都扮演着十分重要的角色，也是连接这些环节的重要纽带。产品设计和制造工作有两个明确目标：一个目标是产品性能和结构具有良好的可实现性；第二个目标是制造过程具有较高的先进性和经济性。“工艺学”课程可以为实现这两个目标提供必要的知识储备和评判条件。因此，“工艺学”课程是一门使学生系统性地了解现代汽车生产企业体系及其组成要素、熟练掌握产品设计、制造及质量管理技术和方法的关键课程。基于这样一个定位，“工艺学”课程的教学目的和教学内容重点应放在强化零件设计规范、制造过程控制以及产品质量分析和判别等方面的理论知识和技能上，使学生对汽车零部件及其整机的制造过程形成系统性、关联性的思维方式和知识构架。

（三）基于汽车工业发展趋势的课程定位分析

汽车工业发展趋势可以在两个范畴内进行分析：一个是汽车技术，另一个是汽车产业模式。其中，汽车技术的发展趋势是信息化、智能化和绿色化，汽车产业的发展趋势是集约化、专业化和可持续化。现代汽车技术特别是其关键功能部件的技术进步，很大程度是按照性能设计——结构创新——材料创新——工艺保证的技术路线实现的，先进制造技术是保证汽车工业健康发展的前提和条件，而“工艺学”则是课程体系中先进制造技术理念和方法的入门课程和基础课程。例如，提高节能降耗水平是汽车技术绿色化和汽车产业可持续化的重要目标，采用轻量化技术又是提高汽车节能降耗水平的主要措施之一。轻量化技术包括材料轻量化和结构轻量化两个方面。一般而言，材料轻量化要通过采用轻质高强度材料、结构轻量化要通过采用薄壁轻型结构来实现，这些新材料和新结构的应用均给制造工艺带来了挑战，必须采用先进制造技术才能完成，“工艺学”课程可以为学生开启高强度轻量化材料、薄壁轻量化结构先进加工技术应用的大门。又例如，实现汽车产业可持续化的一项重要措施就是加大产品的循环再利用程度和水平，在设计时必须同时考虑正向、逆向装配工艺性和材料再利用工艺性以及环保化处理工艺上的可行性，要实现这些产品性能均需要先进的制造工艺知识为基础。

由此可以看出，“工艺学”课程是保证学生具有先进汽车技术理念的基础性课程，也是开阔学生视野，了解当今世界汽车工业发展趋势的先导性课程。从这个定位上出发，就要求在“工艺学”课程的教学设计和实施过程中，必须注意引入先进制造技术的观点和方法，加大教材、教学资源配置的更新进程和力度，而不是采用一成不变的教学内容、教学方式。

（四）基于工程教育改革的课程定位分析

教育部在《关于卓越工程师教育培养计划的若干意见》中强调，要通过行业企业深度参与培养过程，学校按照通用标准和行业标准培养工程人才，企业由单纯的用人单位变为联合培养单位，高校和企业共同设计培养目标，制定培养方案，共同实施培养过程，要通过在企业真实环境中的工作经历以及“真刀真枪”地做毕业设计，强化培养学生的工程能力和创新能力。设计的产品是否满足工艺性要求、是否具有低成本实现的可能性是反映设计者工程能力的基本标准，学生工程创新能力的养成和提升就是要通过一个个具体设计、制造过程、案例来锻炼、保证和体现。因此，按照卓越工程师教育培养计划要求，“工艺学”是一门实践性最强、最基础的应用型专业课程，也是最能体现出教师和学生工程能力、提升创新能力的一门课程。从这个定位上出发，“工艺学”课程要在以提高学生工程能力和创新能力为目标的前提下，加大改革和创新力度和水平，真正实现教学内容的真实化和案例化，以及教学过程的工作化和企业化。

三、课程基本要素重构

（一）教学内容的重构

由于“工艺学”在车辆工程专业课程体系中的定位决定其教学目的的多样性，它既要作为学生就业后的一门专业技术课程进行教学，又要作为一门专业基础课，体现其支撑其它专业课程的作用。因此，其课程内容不可能是机械制造工艺学和材料成形工艺学等的简单拼接，而是应该根据优化后的教学目的进行重构，且在重构时必须遵循以下原则：

1.系统性原则。系统化原则主要体现在两个方面：一个方面要根据汽车产品完整的生产过程，对需要的工艺理论知识进行系统性的课程化处理；另一方面，就是要根据汽车技术发展趋势，采用现代制造技术重构“工艺学”的课程体系，做到设计—制造—分析—管理系统化、一体化，使工艺学知识成为连接各个制造环节以及相应课程的纽带和载体。

2.模块性原则。针对车辆工程专业“工艺学”课程内容涉及面广、学科门类多的特点，在充分考虑职业岗位任职资格要求以及与课程之间知识关联性的基础上，根据不同的专业方向对课程内容进行选择性设计，将现代汽车生产企业所涉及的不同工艺方法重构成一个个独立、完整的单元，组成可供不同专业方向选择的教学化模块，使学生既能保证面向未来技术岗位所需要的工艺学知识，又不因为课程内容过多、过杂而造成学而不精的问题出现。

3.职业性原则。以汽车产品上真实零部件和汽车企业真实化的工作案例组织教学内容，充分体现其面向岗位、面向职业、面向行业的特点，注重行业、职业对“工艺学”课程的影响和要求。

4.先进性原则。以汽车技术和产业发展趋势为目标，将相对较为成熟的先进制造技术引入“工艺学”课程中来，在教学内容上体现出技术和产业发展上的先进性和前瞻性，特别是要加大信息化、智能化、绿色化制造技术在教学内容中的比重。

（二）教学模式的重构

现行的“工艺学”课程教学资源配置薄弱，教学模式单一，不利于学生工程能力和创新能力的养成和提升。因此，必须在以下三个方面对教学模式进行重构：

1.教学的组织形式。要兼顾校内课堂教学与校外实践环节的有机结合，通过来自企业的真实案例，以图纸、零件的形成过程对知识点进行教学，特别要强化实践环节、强化综合训练、强化以融会贯通的方式来促进学生职业能力的养成。

2.教学资源的配置。根据汽车典型零部件的生产过程，配备一些具有代表性的教学软件、实验设备、仪器等，引进企业真实的产品、加工方法和设备，以保证教学过程的直观性、真实性，同时要充分体现出“工艺学”课程的专业课和专业基础课的双重特点。

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【关键词】液压挖掘机；工作装置；有限元

我国大部分的机械设备都在很大程度上运用了有限元法。虽然有限法得到了广泛有效的应用，但是在有些机械设备中它只是应用在某一个关键的构件或者是结构中，没有有效的发挥出有限元法在工程机械中的巨大作用。而在工程机械中应用有限元法，许多边界的条件以及载荷都没有得到有效的确定，从而工程机械会出现结构简化等问题，在很大的程度上影响了机械设备的运行工作以及准确定。因此，我们可以就液压挖掘机工作装置有限元进行全面的分析，以此提高工程机械工作水平。

1 液压挖掘机工作装置集成有限元模型的建立

1.1 液压挖掘机工作装置整体三维模型的建立

组成液压挖掘机工作装置部分主要包括：斗杆、动臂、铲斗和油缸。因此，为了建立液压挖掘机工作装置的三维几何模型，可以严格的按照液压挖掘机的主要参数，相应的采用UG软件技术。在建立液压挖掘机工作装置三维模型时，必须要将螺纹孔去掉，保证不会对计算结果的倒角以及运输吊耳等环节产生影响。另外，要按照连续处理的方法对实际模型进行焊缝，同时要按照与母材相同的材料进行处理，然后装置成一个几何模型。

1.2 液压挖掘机工作装置有限元模型的建立

通常都是将薄钢板进行焊接从而构建成液压挖掘机工作装置的实际结构。构成有限元的几何模型一般都是非常复杂的，因此在划分有限元模型的单元类型时主要都是选择三维实体单元。

2 液压挖掘机工作装置集成有限元分析

2.1 液压挖掘机工作装置有限元集成强度分析

在对液态挖掘机工作装置有限元集成强度进行分析时，利用现进行的液压挖掘机工作装置为例子。该工作装置的动臂行业斗杆液压缸作用力臂最大，铲斗和斗杆铰点以及斗杆与动臂铰点连线的延长线上是斗齿尖，斗齿尖的方向与铲斗和斗杆铰点以及斗杆与动臂铰点的连线相互垂直，主要是以重力和切向力为斗齿的荷载，通常都是作用在中齿齿间上，那么动臂油缸所承受用的拉力和斗杆油缸承受的压力都会达到最大值。在计算切向荷载和自身重力荷载的作用力后，就可以将液压挖掘工作装置整体应力图整体的展现出来。在工作装置的位置出现最大的应力时，斗杆和动臂的位置也会出现最大的应力。通常，动臂出现最大值的位置是处在斗杆油缸支座、连接盖的根部以及动臂下盖板前端等地方。因此，在得出工作装置的不同部位将要承受不同的载荷应力时，需要找出工作装置的某个部位将要承受最大的应力以此来作为危险面进行密切的关注。

2.2 液压挖掘机工作装置有限元集成变形分析

液压挖掘机工作装置在受到侧向载荷力的作用下通常都会发生变形的现象。以前通常在对工作装置进行有限元分析时，都是对工作装置的各个部件进行单独的分析，从而工作装置在产生变形的情况时，工作人员也没有对其进行重视。因此，我们可以就液压挖掘机工作装置出现变形的情况进行全面的分析。通常工作装置是受到侧向力和自身重力的荷载作用和切向力、侧向力和自身重力的荷载作用以及切向力和自身重力的荷载作用这三种情况的作用下而出现变形的情况。液压挖掘机工作装置上有较多的铰点，在进行工作时工作装置的销轴和轴套之间有着较大的荷载，并且动臂和斗杆处斗杆侧板变形和斗杆上铲斗油缸支座会出现较大的变形，因此，必须要将动臂与斗杆、斗杆与铲斗间关键铰点的变形情况进行全面的分析。

2.3 液压挖掘机工作装置有限元集成模态分析

当液压挖掘机工作装置中的液压系统频率和外界的作用在与工作装置规范要求的频率相接近时，那么在很大程度上都会加剧工作装置发生振动的情况。当工作装置的结构由于轻量化而引起大幅度的振动时，就需要对液压挖掘机工作装置利用有限元模态进行有效的分析。建成工作装置的有限元模型后，要对工作装置的有限元结构进行动态模态分析，在得到20阶谐调频率和振型。当工作装置中的斗杆和铲斗的刚度相对来说比较小时，那么各阶频率对液压挖掘机工作装置产生比较明显的影响。工作装置的各阶振型在体现出液压系统具有自身固有的空间特性时，主要是体现了工作装置的各个部件的侧向和铲斗在扭转变形或者是系统的回转变形。另外，铲斗中的物料也会对液压系统产生重要的影响，在考虑物料对液压系统产生的影响后，那么就可以降低液压系统中原本固有的频率，那么振型也会发生相应的改变。

2.4 液压挖掘机工作装置集成有限元分析

在对液压挖掘机工作装置的强度、变形以及模态进行有限元分析后，必须要保证液压挖掘机工作装置应该承受130MPa以内的应力。当工作装置的斗杆处出现较大的应力时，那么应该是工作装置中的铲斗油缸支座、斗杆与动臂连接处的斗杆底板以及斗杆的小端的位置则出现大应力。如果工作装置是承受切向荷载的作用，那么出现最大应力的位置应该是斗杆与动臂连接处。如果工作装置在承受扭转荷载的作用时，出现最小的抗扭截面模量的位置应该是在扭转荷载作用下工作装置最薄弱的环节。因此，工作装置在处于扭转荷载作用时，工作装置中的动臂小端和斗杆小端会出现较大的应力。那么工作装置中的斗杆与动臂连接处的最大应力值应该是130MPa。因此，在对液压挖掘机工作装置进行有限元分析时，可以在很大程度上将工作装置中的所处的薄弱部位进行有效的改善，从而提高薄弱部位的刚度和强度。同时也使得工作装置的各个部分承受了更加合理的应力分布，从而加强了液压挖掘机工作装置的设计水平。

3 总结

液压挖掘机工作装置在应用有限元法后，可以在很大程度上简化了复杂的工作运作状况，减少了由于复杂的工作而出现计算误差的现象，降低不必要的材料浪费。在对液压挖掘机进行有限元分析后，可以将工作装置中的各个构件进行科学合理的改善。在对液压挖掘机工作装置有限元集成强度、变形分析以及液压挖掘机工作装置有限元集成模态分析后，可以提高工作装置中薄弱的部位的刚度和强度，同时也能更加科学合理的分配各个部位所需要承受的应力，从而提高了产品设计改进水平，延长了工程机械使用期限。

参考文献：

[1]杨帆，吴小平.液压挖掘机工作装置中有限元静强度分析[J].计算机应用技术，2013（04）.

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【关键词】机械设计 原理 节能 矿山行业 研究

现如今，低碳环保、节能减排已经成为人们时常挂在嘴边的耳熟能详的流行词汇，而实际上，这样的事情都是说起来容易做起来难，国家虽然对此情况做出了相应的规定，也颁布了一些有针对性的法律条文，也加强了这方面的监督，但是收效甚微，很多问题仍然存在。工业行业特别是矿山行业本身就是能耗较高的产业，为了社会发展和工业需求的满足，很多重型设备机械被设计研制出来，应用到矿山的开采当中，这些设备的耗能高，如何解决该行业中的环保问题，走上节能减排的道路，还是非常值得我们深入研究的。就目前的形势来看，节能减排已经成为世界的主题，就矿山机械行业这样的耗能大的行业来说，将会给技术设备的研究设计提出更高的要求，矿山机械行业同时也面临着更大的挑战。

1 机械设计节能的背景

伴随着社会经济的发展，能源的利用和消耗都是空前的强盛，这也进一步使环境问题更加的恶化，给自然生态和人们正常的生活带来了严重的影响。我国自改革开放以来，一直非常注重工业生产，对环境问题的重视不够，对环境的破坏现象越来越多。所以，必须将环境问题的关注提上日程。

背景分析。我国目前所面临的节能减排的形势是非常严峻的。工业生产一方面给人们的生活做出了突出的贡献，另一方面也增加了能源物资的消耗，破坏了生态环境，影响了人们的生活质量，阻碍了工业的可持续发展。矿山制造业在节能减排的过程中占据着重要的位置，无论是从矿山的开采、材料的冶炼、零部件的加工，还是机械的使用、报废处理，这些都会不同程度的产生污染。矿山行业每年报废淘汰的产品比较多，如果没有进行合适的处理，不仅仅会造成极大的资源浪费，还将对自然环境造成极大的污染。所以，凡是从事机械制造的人员，身上都始终肩负着节能减排、降低污染、节约原料的责任，他们必须采取行之有效的措施，尽力完成这一艰巨的任务。

机械设计在节能减排的过程中作用非常大，机械生产首先从设计开始，机械的强度、寿命、制造和装备的工艺性，材料和热处理的选择，使用和维修是否方便，是否具有回收和再利用的可能性等等，这些都是在机械设计阶段必须进行决定和解决的。设计的过程中如果出现了错误或者是不足，在以后的生产和使用的过程中都将是无法进行更正的。所以，要想将节能减排落到实处，就必须重视机械的设计。设计的过程必须有合理的制度和严格的管理，设计师要参与到有关规定和制度的制定当中来，这样会使制度更加的全面合理。

2 机械设计中节能原理应用的必要性

在机械设计的过程中，一般的设计单位都没有进行统一和固定的能源消耗标准的明示，这直接导致了现代机械设计在加工的过程中，无法对优化后的生产工艺进行节能降耗的及时分析，同时由于目前采用的工艺技术和工艺流程等都相对成熟，在这样的情况下，机械设计加工企业几乎没有对生产过程中的节能降耗问题进行综合的分析和考虑，这在一定程度上提升了机械设计加工的企业在能源上的过量消耗。并且在生产的过程中，机械设计加工企业普遍都是比较关注机械加工的效率和精度，很少关注能源的消耗与浪费，因此很少有机械设计加工的企业会考虑如何提高设备的能源利用率，而进行科学合理的技术措施的采用，或者在机械设计加工的过程中，通过对整体能源消耗量进行有效控制，实现节能降耗的目的。对于组织开展机械设计加工作业的具体操作人员来说，在生产的过程中，关注的一直都是工作效率，并且企业也没有将能源消耗纳入到绩效考核中来，这样的管理模式影响和制约了节能减排的实施。

3 机械设计节能的基本原理

矿山工程机械环境的性能情况和对环境的负荷在很大程度上都是由设计部门在设计的阶段事先确定好的，所以进行节能型工程机械的开发研制最应该注重的就是设计的阶段。

3.1在材料和资源的选用上尽量选择可再生利用的

在材料和资源的选择上，各系统及部件的设计尽量选择可回收、易分解、能再生的，同时在加工和使用的过程中对于环境的影响不大甚至是没有污染的的材料，特别是对于结构组件的设计，尽量选用比较容易装配和分解的大模块化结构和无毒无害的材料，提高工程机械材料可再生的可能性。

3.2在产品的零部件设计上，遵循长寿命、低能耗和减轻重量设计的原则

工程的设计人员应该再保持主机的相关性能参数的前提下，尽可能的减少主机和附属作业装置或者是机具的体积和重量，提高动力传动系统零部件的强度和耐久的性能，实现液压系统的轻量化和高效率，进而降低对环境的负面影响。

3.3低公害、防渗漏、节能高效的发动机

在工程机械产品设计的过程中，尽量保证低公害、减震降噪、防渗漏、节能减排、高效，选用低公害的发动机，发动机是工程机械所有系统中对环境影响最大的部件，采用低油耗、低排放、低噪声、高效率的环保型冷增压柴油机性能大大降低对环境的负荷。

4 机械设计节能基本原理在矿山行业中的具体措施应用

伴随着国家经济建设的发展，我国大型工程项目逐步开工，矿山工程施工机械的品种和数量已经达到了比较可观的程度，在全球范围内各地的机械数量还在不断的增加。但是，大部分的工程机械对于能源的消耗、排放产生的污染物给环境都造成了不可估量的负荷。为实现大量工程机械对环境的污染最小化，加强对我们生活的地球资源的保护，实现全球经济环境的可持续发展，提高操作人员的工作安全性和工作的舒适性，尽可能的实现人、机、环境的高度亲和统一，非常有必要根据矿山行业的环保标准进行工程机械产品的设计。但是随着国内外环境保护意识的增强，可以预见的是开发研制环保节能型的机械产品必将是今后矿山工程机械设计的主要潮流和趋势。

4.1将节能理念融入到机械设计中

随着经济的发展，人们的生活水平不断的提高，而环保意识在人们的心目中也逐渐的增强，在这样的形势下，机械设计无论是企业还是管理层都一致的认识到：利用生产效率很难能够提升和强化自身的市场竞争能力，通过节能基本原理的推广和实施，不仅能够帮助企业节约一定的生产成本，实现经济效益的最大化，并且能够在激烈的市场竞争中，确保企业的市场竞争力，增强核心技术的优势。因此，在整个机械产品的生命周期中，机械设计加工企业必须始终做好节能基本理念的贯彻落实。机械设计加工企业需要加强设计人员的教育和培训，协助设计人员提升自身的业务能力，也能帮助设计人员不断的进行节能知识的丰富，这样才能在每一个机械产品设计方案中，有效的落实节能的目标。

4.2将机械设计节能基本原理应用在矿山机械加工设备的设计中

机械加工主要是指通过一种机械设备，对工件的外形尺寸或者是性能进行改造的全过程。在矿山行业中，大多数的应用型设备都是经过机械加工而形成的。机械化的生产过程，就难免会使用冲压、焊接等机械设备，就单单从焊接工具的方面来看，针对指定的加工对象进行加工，并且按照既定的图纸进行改造的时候，需要电力充分的支持，这就难免会在整个加工的流程中，浪费一定的能源。因此，将机械设计的技能原理应用于矿山机械加工设备的设计中，是十分必要的，能产生很大的节能价值。

4.3将机械设计节能原理应用到矿山升降机械的设计中

升降机械主要是利用压力容器或者是链条达到促进升降设备移动的目的，主要是进行高空作业或者是高空维修时进行使用。正是由于升降设备使用的情况，要完成良好的高空作业，就必须具备强大的动力能量，才能保证将设备送至指定的高度，进行现场作业的实施。所以，升降机械在能源的消耗上是比较大的，这就需要进行相应的改造。

结合节能型液压升降机的工作情况和结构原理，对主要的技术参数进行筛选和有效的讨论，设计出来的液压系统结构相对简单，工作比较可靠，并且工作效率较高，耗能低，在达成势能回收的同时，又能增加液压系统的工作平稳性，可以给设计和制造以及使用单位一定的启示。

5 结语

现如今，受企业自身的规模和实际的技术水平等因素的影响与制约，大部分的机械设计公司特别是中小型机械设计企业，在具体的操作中，一般的生产模式都是逐一进行单件产品生产，从而导致了企业无法进行流水线式生产模式推广，在某种程度上增加了企业生产的能耗。所以，机械设计企业需要创新模式，积极推广使用批量生产模式，帮助企业不断优化自身的内部资源，降低加工生产的能耗。

综上所述，将节能基本理念融入到现代机械设计之中，能够有效的帮助企业实现自身的可持续发展，否则在现如今激烈的市场竞争中，机械设计企业很难形成坚固的技术屏障，面对社会能源的日趋紧张的局面，市场将会淘汰能源消耗量大的企业。为此，机械设计企业必须采取相应的措施，不断的降低能耗，实现自身的可持续发展。

参考文献：

[1]武成，袁振中，生瑞东.机械设计节能基本原理在矿山行业应用研究[J].科学导报， 2015.

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【关键词】机械制造；液压；传动系统；应用

科学技术的发展使得技术水平不断得到提升，出现了一些大功率大容量的技术设备，促进了机械制造的发展，液压传动作为一种新型的技术在机械制造中不断得到应用，对机械制造起着关键性的作用。

1 液压传动的概述

1.1 系统的基本原理分析

液压传动的基本原理是保持液体在平衡的系统中能够静止。液压系统中的液体在各处的压强是一致的，在一个相对平衡的系统中，不同大小的活塞要根据其本身承受压力的能力施加不同的压力就可以使得液体保持相对静止，小的活塞上面应该施加较小的压力，大活塞上面应该施加较大的压力。通过液体的传递可以达到变换的目的。液压在传动的过程中需要较多的元件，其中主要的元件有执行元件、动力元件、辅的元件和控制元件等，通过动力元件可以让系统产生运行的动力，主要代表元件有液压泵。液压泵在工作的过程中主要是依靠容量的变化进行工作，通常将这种动力部件称为容积液压泵。最常见的容积液压泵是齿轮泵，它通过齿轮的变动使液体进行运动。在对液压泵进行选择时需要注意能量的消耗问题，还需要解决一些液压效率问题。液压的执行元件可以将液压泵中提供的液压转换为机械能的装置，与液压泵相反的工作装置是液压马达，这种装置可以将液压能量转换为机械能，从而使液压对外做功。液压元件可以对液体流动的方向和压力的高低进行控制，能够确保其满足特定工作的要求。液压控制系统除了动力元件还有一些辅的元件，通过辅的元件可以建设液压回路。

1.2 液压传动的优缺点分析

1.2.1 液压传动的优势

液压传动的应用范围相对广泛，在各个领域都有基本的使用，无论是一般工业施工的塑料加工机械还是钢铁工业用的冶金机械都具有其自身的实用性。使用液压传动装置在各方面都能够取得较大的进展，这些装置具有高压、高速和高效率的特点，液压传动的功率较大，其本身也是高度集成化的系统，也具有一体化、小型化和轻量化的特点，由于该系统和微电子技术可以紧密的配合，可以在小空间内实现对功率的准确控制，在各种行业的使用中发挥着较大的作用。

随着科学技术的发展，各个部门对液压传动的要求也逐渐提高。较多的液压传动系统和电子技术的配合在海洋开发领域甚至是宇宙航行等各个领域发挥着重要的作用。各种电液系统的使用将液压传动的应用逐渐提高。总之，对于液压传动的元件应该根据需要灵活、方便的布置；液压传动具有体积小、重量轻、反应速度快和运动惯性小等特点，方便在使用的过程中进行操纵和控制，此外，这种系统在较大的范围内可以实现调速。传动系统还可以对载荷进行适当的调整。液压传动系统主要的工作介质是矿物油，可以自动，具有较长的使用寿命。该系统比较容易实现直线运动和机械的自动化，如果使用电液联合控制，可以确保高程度的自动控制。

1.2.2 液压传动存在的缺点

影响液压传动系统运行的平稳性和正确性关键在于液压系统存在漏油的因素，从而导致液压传动的传动比例不能得到严格的保存。温度的变化对液压传动的影响相对较大，不同的温度会导致液压传动系统中的液体粘性发生变化，从而使得传动系统的运动特性发生改变，影响其工作的稳定性，为了保持液压传动系统工作较为稳定，应该避免在温度较高的环境条件下作业。此外，液压系统发生故障的情况下不能很好的对故障进行检查和排除。液压传动系统在运行的过程中容易造成污染，一些液压元件在机械加工的过程中容易产生金属粉末，这些粉末粘贴到金属管螺纹地区的胶带碎片上容易造成密封胶的脱落。液压传动系统在运转时其外部环境中的污染物也会吸附到液压油箱上面，导致系统运行不稳定。此外，系统在运行前没有对杂质清楚彻底就会使得外部的杂质和系统本身附着的杂质复合，在元件的运行过程中产生一系列摩擦，不利于系统的正常运转。

2 液压传动系统在机械制造中的应用

2.1 机械制造中对液压传动系统的应用和发展

无论是现代建设还是国防建设，都需要将一些大型的工程装备融入到里面，液压传动系统作为一种新型的机械化系统能够满足当代设备的多种要求，由于一些机器设备的功率相对强大，具有较高的生产使用效率，精度也相对高，液压系统在这些行业中的使用能够满足高集成化的要求，可以很好的适应施工环境和不同的工作条件。我国一些高水平的技术设备具有较好的自主研发能力，主要原因在于极端化的工作环境和精度化的施工技术。液压技术的发展使得我国一些技术在研究方面也取得了较好的成就，系统的集成化说明只有抓住系统研究发展的方向，就可以研发出社会所需要的技术产品。

2.2 我国液压传动技术应用中的不足

我国液压技术在应用的过程中虽然在一些产品的使用上面具有较大的进步，同时凸显出液压技术发展的潜力和发展动力，但是在使用和发展的过程中还存在较多的不足之处。我国的液压技术在一些重要的元件使用上任然依靠外国的液压产品进行辅助，我国使用的一些产品在国际范围内和其他国家使用的产品之间存在着明显的差别。需要将我国发展成为液压强国，就必须弥补液压研究方面存在的不足和缺陷，要对液压技术进行研究，从而形成我国的自主产品和液压技术制定详细的发展目标，使我国的液压产品和液压技术超过国际上其他国家的产品和技术。只有这样，才能够使得我国的液压技术水平逐渐提高，减少在装备制造过程中的缺陷和不足，从而实现最终的液压发展目标。

2.3 液压传动技术在更多场合中的应用

随着计算机技术的深入和发展，液压技术作为一种被广泛使用的技术在各个领域不断得到拓展。液压控制技术和计算机控制技术的连接可以在更多的场合发挥较好的作用，对于预期的控制任务和控制目标可以巧妙灵活的完成。与机械传动技术进行比较，液压传动技术更容易实现动力参数和运动参数的控制。一般情况下，液压工业具有较高的销售额，占据机械工业产值的3%左右，说明液压在工业领域中的使用较为重要。液压具有较高的传递效率，可以实施恒功率的输出控制，整个液压系统的结构相对简单，可以充分的利用功率。液压系统具有较大的系统钢芯，可以正反方向进行运转，在机械的操作过程中对于各个操作动作都能够容易的实现，在所有的工程机械装备中几乎都能看见液压技术的踪迹，利用液压技术可以对很多机械实施控制。液压传动技术的在工程机械运行中具有广阔的前景，主要是因为恒功率组合可以对变量系统进行调节和开发。

3 结合语

随着工程机械技术的发展，一些新的技术和工艺逐渐出现，使得工程机械逐渐向智能化的方向发展，对工程机械装置的要求也逐渐提高。液压传动技术的发展和其在工程机械中的使用也具有较大的优势，尤其是液压技术和微电子技术的结合使得液压传动技术在工程机械中的作用越来越突出，极大的促进了机械技术的发展。我国的液压传动系统还存在一些缺陷和不足，需要加强对该技术的研究，促进我国液压技术快速的发展。

参考文献：

[1]朱成.机械液压传动系统中的智能故障诊断技术研究[J].科技致富向导，2011（18）：.

篇(7)

对此，华夏基金首席策略分析师轩伟表示，此前我们判断至少4月中旬之前相对有利的市场环境不会变化，A股逐渐稳定向好，反弹窗口期仍然存在，目前来看，市场总体趋势会以箱体震荡为主，组合结构建议维持均衡（蓝筹+成长）。轩伟同时指出，高端制造业受到多重利好驱动，行业仍然面临较好的投资机遇。

反转条件不成熟

轩伟表示，4月以来，市场环境继续转暖，并进一步强化支持了本轮市场反弹的逻辑：一是1季度宏观经济迎来开门；二是物价水平保持平稳；三是国内流动性水平继续保持充裕：四是外部环境继续趋于稳定。总体来看，基本面改善叠加监管政策呵护，制约市场向上的消极因素阶段性弱化，促进市场向上的积极因素不断累积。

轩伟同时指出，但另一方面，风险偏好恢复需要时间，增量资金流入仍然较为谨慎，从趋势上判断，市场仍属于反弹性质，形成反转的条件尚不成熟，短期指数仍有温和向上的空间，但波动难免，尤其是在多哈会议关于原油冻产协议意外落空之后，原油价格可能会出现剧烈波动，而今年A股与全球风险资产价格的相关度有一定提升的趋势，同时也须警惕后市一些风险因素（如美联储加息预期升温、大宗商品价格波动、欧洲和日本经济复苏乏力、国内的汇率和利率问题、产业资本的解禁等）对指数的扰动。

高端制造业受多重利好驱动

从长期的投资逻辑来看，制造业作为技术密集型行业，在大国产业体系中具有关键角色，未来中国制造业面临的不仅仅是产值数量的提升，更重要的是实现产业结构的升级。当前我国制造业正面临着全球新一轮产业革命和国内经济转型调整的双重驱动，转型升级和跨越发展的任务紧迫而艰巨。