工程机械轻量化大全11篇

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DOI：10.16640/ki.37-1222/t.2017.05.238

0 前言

车架的轻量化实际上是从动静力学特征进行分析，结合载荷及位移边界条件，考察车架的受力分布，实现对车架架构的优化，最终使车架达到结构合理轻便，又强度可靠的效果。本文关于重型商用汽车的车架轻量化设计研究，将以重型商用汽车为研究对象，从重型商用汽车的车架结构特点入手，分析车架进行轻量化的重要意义，进而对轻量化的设计方法与设计难点进行具体研究，通过评价车架设计的合理性，确定结构改进的可行方案。并基于商用车车架量化的发展趋势作出展望。希望能够为我国的物流业及汽车运输的发展提供一份参考。

1 重型商用汽车的车架轻量化意义

轻量化技术可以对汽车的尾气排放与燃油量构成直接的影响，是节约材料的有效手段之一。目前，我国重型商用车在全部车辆中的比例为23%左右，但是重型商用车在燃油消耗上占比却高达70%。国外的有关调查数据表明，汽车的质量受汽车油耗的影响。汽车质量每上升100kg，油耗将提升0.3-0.6L/100km，相对来说，汽车整体质量减少10%，油耗就降低7%左右。另外，汽车的轻量化不仅能减少耗油，为降低原材料做出贡献，还能减少有害气体的排放，每辆汽车减轻100kg，二氧化碳的排放量可降低5g/km，有利于我国的保护环境基本国策的实施。而且，汽车的质量减少，零部件构造简化，可以为企业减少经济成本的投入，间接的减少消费者的支出。这对企业、环境、社会公众都是一件有意义的事[1]。

2 重型汽车车架结构的有限元分析

根据市场输入要求进行车架结构改造，必须对车架进行有限元分析。在此基础上确定车架的强度及整体特性，这是为汽车车架进行轻量化的有效前提。对车架的有限元分析主要包含两方面。首先，需要针对车架建立模型并作出预处理。利用CATIA原理搭建整车数学模型，利用车架数模作为建模对象，采用Hyper-works对车架及车架构成部件进行简化与网格划分。其次，分析出工况强度及疲劳程度。利用推导出的车架承重的最大载荷，将载荷数值设置在建立好的模型上，按照IVECO的分析方法，对车架的弯曲程度和扭转强度进行了解。根据有限元分析方法，我们可以认识到，车架的整体刚度过大，强度有富余，并且局部压力大，具有裂缝风险，该条件下完全可以进行结构优化，从而减轻自身重量，降低经济成本[2]。

3 重型商用汽车的车架轻量化设计

3.1 轻量化设计方法

商用汽车车架的轻量化方法有两种。一种是采用更高强度的材料实现轻量化。这种方式需要将普通材料采用高强度材料替代，同时减小零件的尺寸，保证强度不变的基础上进行量化设计。商用车车架具有一定的系统零件及安装布置，采用边梁式的梯型结构车架，将零件结构尽量设计简单，通过车架各零件的替代进行减重设计。另外一种方法优化车架结构的轻量途径，应用CAE为基础的结构优化技术为，通过改变结构形状，使结构部件轻薄化、小型化。以缩小尺寸、结构中空化的优化分析，最大限度减轻零部件质量。设计中，需要根据不同的结构特点做局部加强，保证汽车整体强度不变。两种方法可共同使用，更大限度实现车架的轻量化[3]。

3.2 轻量化设计技术难点

轻量化设计的工艺及技术难点体现三方面。第一，高强度钢板的生产受到限制，其主要应用在工程机械的制造方面，对商用车车架的应用暂无实例。强度过高的材料，延伸度较低，不适合以成型件进行生产。另外，提高抗拉强度需要进行高温处理，这会导致钢铁的生产成本上升。第二，高强度钢的成型能力有限。无论是传统的纵梁成型工艺，还是辊压成型工艺，都很难实现整体的成型组合。而且，相关设备也需要更高强度的材料进行制作，是限制高强度钢板发展的因素之一。第三，车架的轻量化和强度之间存在着矛盾，轻量化的前提条件是刚度与强度不变，要满足该要求，更要在结构上进行改造，势必会影响部件的刚度，因此，对于改造的系数范围有待研究[4]。

4 结论

轻量化是现代化汽车工业中重要的研究课题之一，也是汽车工业长远发展的有效保障。本文针对重型商用汽车的车架轻量化的设计研究，是基于对重型商用汽车的研究对象，根据车架进行轻量化的重要意义与必要性，利用有限元法对汽车的零件结构与刚度进行分析，进而提出了高强度的材料及改造结构两种轻量化设计方法，同时又从设计方法中的设计重点与难点提出了注意事项。汽车的轻量化设计，是技术未来发展的必然趋势。结合现代工艺上的不足，我国对汽车轻量化的新工艺方法研究将不断持续，使轻量化的设计更好的应用在重型商业汽车运输上，同时将“低碳经济效应”应用在物流业及汽车运输中。减低经济成本，提高运输质量与安全系数，为我国的企业、社会公众及环境保护做出一份贡献。

参考文献：

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[2]张兵，王宗彦，陆春月，王珂.面向轻量化的重型卡车板簧压板优化设计[J].机械强度，2015（01）：88-93.

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随着现代工业的发展，起重机在工业中的应用也变得较为常见，而且起重机在工业生产中的作用也是越来越大，在众多的起重机之中桥门式起重机是其中最为常见的起重机类型，了解桥门式起重机的结构部件以及合理的操作章程是非常重要的，随着这么多年的发展，桥门式起重机的发展也取得了较大的进步，但是社会是发展的，科技是进步的，要想满足以后的工业需求，就必定得对桥门式起重机进行技术上面的革新，强化桥门式起重机的结构部件，比如说发明新型的材料等等对桥门式起重机的结构部件进行改良。

1.桥门式起重机

桥式起重机的特点：又称“桥架型起重机”，桥式起重机的取物的装置是悬挂在起重小车上面的，有的又把取物装置悬挂于运行式的葫芦上面，无论是小车还是运行式葫芦均可以桥架为依托进行运行。外形看起来像是两端在平行的两条轨道上面有支撑地进行平行运行的单跨平板桥。桥式起重机的每一个部分都有着自己明确的分工，既有垂直方向上的运动也有水平方向上的运动，还有纵向运行的方式。起升装置完成垂直方向的运动，而起重的小车则来完成水平方向上的运动。这样就能够使得能够在跨度内以及不超过规定高度的三维空间内部进行物料的装载和卸载工作了。因为其功能的强大性，它的使用范围最为广泛，所能承担的物料重量梯度也是很广泛的，从几吨到几百吨不等。

门式起重机的特点：又称龙门起重机，它的本身还是桥架型起重机，不过它支撑在地面轨道上的方式是通过两侧的支腿进行支撑作用的。门式起重机的一般用途的起重机就是通用门式起重机。门式起重机中有的称之为半门式起重机，这么称呼的原因是它在一般的门式起重机上有了一些改动，它只有一侧支腿，另一侧支腿由厂房或是栈桥代替了，因此称之为半门式起重机。门式起重机能够通过对一些部件进行改进扩大起重机的工作范围，比如说通过采用带臂架的起重小车、向一侧或者是两侧对主梁进行支腿的伸出工作，形成了悬臂等等都是对门式起重机的工作范围进行扩大的有效手段。

2.桥、门式起重机的结构优化

以桥式起重机为例，桥式起重机的结构优化，因为桥式起重机在现代工业中普遍使用，介绍一下桥式起重机的结构优化具有一定的说明力以及说服力。到现在为止，从现有的桥式起重机来看，有关桥式起重机的设计以及制造都是凭借以前的设计人员留下来的图纸进行设计以及制造的，因为部分的限制条件以及对安全方面的过多考虑，导致先前设计的起重机具有非常大的安全系数，因为拥有较大的安全系数导致设计制造的起重机耗费了非常大量的原材料，浪费严重，大量的原材料使用也导致了起重机出现一些不合理的结构，降低了起重机的效率，间接地导致耗费大量设计费用。由于科学的发展以及已经出现的现代化设计制造方法，比较典型的凸显了桥门式起重机在上述问题中的严重性。因此对现有起重机的设计以及制造进行优化迫在眉睫，加大力度探索以及创新桥门式起重机的新型结构，有利于加快我国起重机行业的发展速度以及对我国起重机设计理论的完善也是具有积极意义的。轻量化起重机成为研究方向的主导，即提升桥式起重机的技术含量及尽可能的降低其本身的质量。

工程机械优化设计的基础就是数学规划理论基础，通过计算机确定机械设计的最好参数，工程机械优化设计是最为常见的一种用于解决现有工程复杂问题的手段及方法。通过优化能够对产品进行提高，还能够对现有的设计方案和方法尽可能的进行改善，设计方案以及改造对优化的需求是非常大的。有关数学模型的建立，搞清楚自己确立的自变量和因变量之间有什么样的函数关系，用目标函数解决最优指数以及自变量之间的函数关系。

设计轻量化起重机，主要目的是减轻重量、节约能量、降低起重机压力还有就是降低起重机的高度以及增加起重机的跨幅度。轻量化起重机桥架采用了四梁结构。轻量化起重机系列的主梁结构形式的特点有很多，比如说：在主腹板顶上设置小车轨道，结构的受力比较简单，还可以把为支承轨道的短横隔板给省去；能够明显改善主梁上盖板的焊接变形以及波浪边形等等；由于大吨位偏轨箱形梁是比较宽的，而且上盖板的宽度使得走台能够得到满足，就可以省去走台，这样的结果更加简化了结构以及制造难度。

轻量化系列的主端梁连接的方式就是采用搭接的方式连接四梁结构，这样对于拆卸以及定位而言提供方便；就起重机的储存、运输以及安装而言也是较为方便的，这样的结构使得起重机的模块化得以实现；除此之外还有明确的受力表现，腹板是抗剪的，并没有很高的要求连接装置的抗剪性，这样就很明显的提高了起重机的安全性。

减轻起重机自重的方式有采用窄翼缘偏轨箱形梁，既满足强度、刚度以及稳定性还能够取消小隔板等等，进而就减轻了主梁的自重；小车轨道使用焊接方钢在主梁盖板上，进而提高了主梁的承载能力，提高了车轮的承载能力；四梁结构的采用，对组装提供方便，实现了模块化生产；铰接梁结构的使用，提高了起重机更加能够适应厂房结构的变形，进而就降低了轮压。

3.结束语

社会中科学技术、经济都在发展，经济的发展带动着科学的进步，工业也随之发展，工业要发展，那么就不能够想着凭借原来的一些工业机械来完成未来的一些工业所需，因为要发展工业技术，那么就得发展起重机，而且起重机在大量的工业生产中占有非常重要的地位，优化起重机的结构部件，对起重机的性能以及材料进行提高非常重要，以前的起重机现在已经难以满足工业需求了，已经逐渐的被淘汰，那么就必须得发展出新型的起重机来对原来的起重机进行代替，才能够使得工业技术得到有效的发展。

参考文献：

[1] 丁敏；张德文 大跨距轨道式集装箱门式起重机结构计算分析[J] 港口装卸 2009-06-30

[2] 雷春丽；吕彭民；周彦龙 桁架门式起重机结构优化设计[J] 建筑机械化 2005-02-15

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中图分类号： TH218；TB115.1文献标志码： B

Abstract： As to the light weight design on a floating crane， the nonmetallic sliding friction material Nylatron 703XL is applied to replace the previous rolling rotary fulcrum. The compression test on a Nylatron 703XL specimen is performed to obtain the material compression performance curve. The compression performance curves present the obvious nonlinear characteristics， which have significant effect on the structural analysis. As to a 2×8 000 t floating crane， Abaqus is used to calculate the mechanical response and its rule of a Nylatron 703XL washer under different conditions. The effect of friction factor on the mechanical behavior of the washer is calculated and analyzed. The results indicate that， Nylatron 703XL has the ability to replace the metal structure and can be used as sliding friction material； its application potential in bearing structures of engineering machinery is enormous.

Key words： floating crane； light weight design； rotary fulcrum； sliding friction material； Nylatron 703XL； nonlinearity

引言

海洋工程的不断发展，促使浮吊朝大型化发展.浮吊的自身质量、起升高度和起升质量大大提高，导致浮吊底部回转支撑的滚子承受载荷极大，造成应力集中，使其很难滚动，给工程使用造成很大困难.浮吊自身质量越大，经济投入就越大，所以大型浮吊的轻量化设计成为未来浮吊产业发展的关键.浮吊的轻量化设计，不仅有对上部臂架结构的优化[1]，还有对底部支撑的优化.底部支撑质量巨大[2]，仅仅靠结构优化难以取得效果.综合以上2方面因素考虑，如果采用低密度材料进行替换，质量会大大降低.高分子材料具有轻量化、耐摩擦和抗腐蚀等优点[3]，如果能用在浮吊的关键部位，是很好的选择.

随着材料技术的发展，高分子材料种类越来越多，力学性能越来越强，并且在某些方面逐渐取代金属的地位.尼龙滑轮作为塔吊配件已经以其独特的优点渐渐代替老旧的金属滑轮，广泛应用于各起重设备中.起重机用的尼龙滑轮一般为MC尼龙[4]，强度比一般尼龙高1.5倍，超过常用工程塑料.起重机吊臂支撑用滑块过去一直都用黄铜制成，改用MC尼龙材料后，使用寿命提高4～5倍.高分子材料具有摩擦因数小、强度高、质量小和抗腐蚀等优点，使得其在吊机行业中的应用前景广泛.

塑料在工业上应用的历史比金属短得多，因此塑料的选择原则、方法和过程基本参照金属的做法.根据塑料的使用和工艺性能特点，结合具体的塑料零件结构设计进行合理选材，尤其应注意工艺和试验结果，综合评价后确定选材方案.本文选取力学性能优良的高分子材料Nylatron 703XL作为滑动摩擦材料，应用于浮吊的回转支撑，替换以往的滚动式回转支撑[5]，见图1.

采用滑动摩擦垫圈结构，使得回转支撑结构简单，质量极大减小，但对材料的力学性能要求较高：首先要有足够的弹性模量和压缩强度以承载，其次需要较好的摩擦性能使上部结构能够自由转动.

由于Nylatron 703XL是一种新型高分子材料，在应用上并不广泛，针对结构的应用也没有相应规范[67]，所以首先需要通过材料试验了解其力学性能，然后融入结构进行力学性能分析.

1摩擦回转支撑结构形式

本结构针对2×8 000 t海上浮吊进行设计，浮吊回转支撑采用双环形滑动摩擦垫片，每个环形垫片上部有滑动导轨与其接触摩擦，导轨上部与浮吊回转底盘焊接而成，见图2.浮吊工况载荷和自重通过上部臂架传递到回转底盘[7]，回转底盘通过滑轨将载荷传递到摩擦垫片，摩擦垫片将载荷作用于回转下支撑.结构具体参数见表1.

1―回转底盘；2―滑轨；3―摩擦垫圈；4―回转下支撑

滑动垫片由内外2个独立的144°弧形组成，外圆环的外径为30 400 mm，内径为29 600 mm；内圆环的外径为28 400 mm，内径为27 600 mm；厚度均为50 mm.摩擦垫片应用在回转支撑结构与吊机支座之间.摩擦材料单元类型采用C3D8R.滑轨和上层钢板采用粘接形式连接，滑轨和摩擦材料采用面面接触形式，采用库仑摩擦模拟滑轨与摩擦材料之间的切向行为.

3.3约束、加载和分析

根据摩擦垫片的环形设计，将滑动摩擦材料底面和两端面进行固定约束.模型建立一个静态分析步和一个动态分析步，静态分析步模拟滑动摩擦垫片承受上部压力过程，动态分析步模拟滑轨与摩擦垫片产生滑动摩擦过程.

载荷有2种：一种是静态分析步中对上部钢板施加的均布载荷，分析摩擦材料承受静态压力的力学行为；另一种是动态分析步中对上部钢板及滑轨施加的位移载荷，分析摩擦材料在承压情况下发生滑动摩擦的力学行为.边界条件和加载见图6.

5结论

基于浮吊结构，采用滑动摩擦材料Nylatron 703XL替换滚柱式回转支撑结构的新型设计进行材料性能研究.通过材料试验以及非线性分析，主要得到以下结论：

（1）Nylatron 703XL具有较好的承压能力，在一定程度上可以替换金属结构，其压缩性能呈现双线性特征，对结构分析影响显著.

（2）在摩擦因数为0.18情况下，摩擦材料的最大von Mises应力处于第二线性段，如果出现意外载荷，可能使材料屈服.如果能将材料与钢板的摩擦因数降低到0.1以下，将使结构更安全.

（3）摩擦材料处于低压力（4 MPa以下）时，摩擦是材料力学行为的主因；摩擦材料处于高压力（8 MPa上）时，剪切是材料力学行为的主因.

（4）滑轨对材料的剪切作用强于对材料的摩擦作用，如果压力过大，将导致材料剪切破坏.

综上所述，如果能够适当处理Nylatron 703XL的表面和边缘，降低其与钢板之间的摩擦因数，并对边缘进行倒角以减小边缘剪切力，可将Nylatron 703XL材料作为滑动摩擦材料，应用于浮吊回转支撑结构.

参考文献：

[1]郑惠强， 申静静， 张氢. 7000 t浮式起重机臂架钢结构分析[J]. 中国工程机械学报， 2008， 6（2）： 184187.

ZHENG Huiqiang， SHEN Jingjing， ZHANG Qing. Steel structure analysis on boom of 7000 t floating crane[J]. Chin J Construction Machinery， 2008， 6（2）： 184187.

[2]卢凯良， 邱惠清， 宋甲强， 等. 7500 t浮吊回转支承轮压仿真计算与实测验证[J]. 机械设计， 2009， 26（12）： 1923.

LU Kailiang， QIU Huiqing， SONG Jiaqiang， et al. Wheel pressure simulative calculation and actual measuring verification of 7500 t floating crane turning support[J]. J Machine Des， 2009， 26（12）： 1923.

[3]马之庚， 陈开来. 工程塑料手册： 材料卷[M].北京： 机械工业出版社， 2004， 3132.

[4]张海燕， 李根臣， 王树伦， 等. MC尼龙的应用研究进展[J]. 工程塑料应用， 2010， 38（12）： 8890.

ZHANG Haiyan， LI Genchen， WANG Shulun， et al. Research progress in applications of MC nylon[J]. Eng Plastics Application， 2010， 38（12）： 8890.

[5]张质文， 虞和谦， 王金诺， 等. 起重机设计手册[M]. 北京： 中国铁道出版社， 1998， 5152.

[6]GB 3811―2008起重机设计规范[S].

[7]中国船级社. 船舶与海上设施起重设备设计规范[S].

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1）尽量采用能再生利用的材料和资源

在各系统及部件设计中所选用的材料尽量是可回收、易分解、能再生而且在加工和使用过程中对环境无害的材料，特别是结构件的设计应尽可能采用比较容易装配和分解的大模块化结构和无毒材料，提高工程机械材料的再生率。

2）长寿命、低能耗及减轻重量的设计原则

通常来说，延长产品寿命就等于减少了机械的生产量和降低其报废量，降低产品能耗可减少对环境的污染，而减轻产品重量即可减少材料和资源的消耗。要从减少环境负荷的角度尽可以考虑各系列产品同类零部件的互换性和通用性。为此应在保持主机各项性能参数前提下，尽量减少主机和附属作业装置或机具的体积和重量，提高动力传动系统零部件的强度和耐久性能，实现液压系统的轻量化和高效率。

3）尽量采用低环境负荷材料

工程机械零部件设计中应尽可能不使用氟利昂（空调）、含氯橡胶、树脂及石棉等有害材料。如装载机驾驶室和内饰上使用难以自然分解且对环境有害的工程塑料及其它一些非金属材料都加重了资源浪费和环境污染；在仪表、散热器及蓄能电池等采购生产中，应尽可能减少或替代铅的使用量。因此在主机设计中一些附属零部件选用新型环保型材料很重要。

4）废弃零部件处理的污染最小化及综合成本最优化

工程机械产品在设计初始阶段就要考虑报废件处理简单、费用低和污染小，零部件要解体方便、破碎容易，能焚烧处理或可作为燃料回收。

2、环保型工程机械产品设计

1）选用低公害发动机

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、高效率的环保型水冷增压柴油机能大大降低对环境的负荷。目前欧美发达国家正在通过采用一系列新的技术手段、措施或应用新型的环保燃料来进一步降低排放、噪声等，努力适应第三次排放法规要求。

2）降低整机振动与噪声

减振与降噪应该是产品设计中最需关注的焦点问题。例如在装载机设计中，动力装置采用双向减振悬挂系统就能克服整机动力传动系统与车架之间的共振、噪声及对动力系统的疲劳破坏；后桥设计成中心摆动结构能使后桥摆动中心与动力输入中心重合，很好地减少附加力矩对传动系统不停冲击所产生的振动与噪音，避免在崎岖不平道路上整机各部件相互冲击所产生的噪声。除选择低噪声的发动机外，主机的结构布置或系统的结构设计也可以进行某些针对性的改进。如冷却风扇可不再由发动机直接驱动，而可单独由液压马达带动，这便于将风扇与发动机隔开并将整个发动机密封起来，从而使噪声不能通过风扇出风口传到外部，降低噪声对环境的影响；通过优化液压管路排列来降低液压油泵振动、阀节流和油管振动产生的噪声；可在机罩等覆盖件处设计粘贴吸音隔音材料；可设计全密封整体式驾驶室，密封减震，隔音降噪，真正体现“以人为本”的设计宗旨。

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中图分类号：TM6 文献标识码：A 文章编号：1672-3791（2012）08（c）-0106-01

1 传统的节流调速及容积调速液压回路的不足

节流调速回路是液压调速回路的一种，它用定量泵供油，用节流阀（或调速阀）改变进入执行元件的流量，实现变速目标。结合流量阀处于回路中的不同位置，又分为进油节流调速、回油节流调速和旁路节流调速三种回路。节流阀的节流高速回路适用范围小，只适合轻载、速度低、负载变化不大、速度稳定性要求不高的高功率液压系统。

容积调速回路则是以调解回路中的泵或者是马达对应的排量进行调整速度的。容积调速回路的功率损耗非常小，没有其他多余的损失。而且容积调速回路的运转压力随系统的负载一起变化，因此运行起来效果显著、系统内的油温适宜。容积调速回路按油路的运转路线不同，分为开式及闭式两种回路。但容积调速回路对于系统的负载、转速有较高的要求，必须满足负载大、运动速度高、油的温度要求小，一般功率5kW以上的宜采用容积调速回路。

与传统的节流调速及容积调速液压回路相比，工程机械液压系统在性能、操作、节能等方面的效果要提高许多。

2 工程变频液压技术的优势特点及背景

工程变频液压系统是一种新型的、从全局出发的节能传动系统，它与传统的的节流调速及容积调速液压回路控制相比，具有如下的优势和特点：没有了复杂的变量量泵，选取变频器、交流电动机和定量泵，操作简单；选取定量泵使用，有效减少噪声污染；使调速范围变得更大；节能环保效果明显，和容积控制液压系统相比，节约能源最高达六成；有效实现系统产生的制动能量的回收；变频器的内置控制使控制性能更优秀，用无速度反馈矢量控制更好发挥特性。

工程变频液压系统的应用是基于工程变频液压系统的出色的调速性能和良好的节能效果，所以工程变频液压系统在液压电梯、机床、飞机、制砖厂等方面有着不错的应用前景。

3 工程变频液压系统的研究现状

工程变频液压系统是工程机械的重要组成，承担工程机械的多项功能，工程变频液压系统自身结构的复杂，使得工程机械的故障有七成是工程变频液压系统发生故障引起的。

工程机械液压系统故障的预防和诊断始于20世纪60年代。到90年代，人工智能预防和诊断液压系统故障迅速发展。加拿大研究驱动卫星天线跟踪的液压系统故障诊断；英国研究了液压系统神经网络故障感知诊断；法国采用观测器诊断液压系统故障；哥伦比亚运用非线性辩识诊断电液压系统故障。

我国预防和诊断工程机械液压系统起步晚，但发展很快。1994年利用专家系统、小波分析等方法实现智能诊断液压系统故障；2000年选取信号处理诊断液压系统故障；2002年采用故障树分析方法诊断机液压系统故障；2003年采用动态神经网络诊断液压伺服系统故障。综合起来，目前预防和诊断工程机械液压系统故障方法有：直观检查、对换诊断、仪表测量检查、故障树分析和原理推理等方法，其中原理推理最有效。

4 工程变频液压系统存在的问题

工程机械液压系统有液压泵、液压马达、液压缸、变速器和变速阀等构成，其故障通多表现为行走和执行无力、离合器接合状况不好、液压缸活塞的伸缩不到位等方面。这些故障是因为由于工程机械液压系统的元件效用失去所致，表现为液压系统的系统压力、系统流量和系统温度发生波动。

4.1 液压系统振动和噪音

振动和噪声易造成安全事故。产生这类故障由于：一是吸油路有气体时的噪音。由于吸油高度太，管道细，油液粘和油网堵塞等原因，使油油液中的空气产生空蚀；吸油管密封差使得油面低，滤油网外露，导致吸油时吸入空气；油泵和马达质量不过关，油泵和马达的流困油现象未消除引起噪音和振动。

4.2 油温过高

使工程机械液压系统产生油温过高的问题原因主要有：液压系统设计不合理；使用压力没调整好；周围温度高；液压油泄漏严重；工程机械液压系统散热不好；系统油箱散热不足；工程机械液压系统油箱小，油液循环快而无法及时冷却；使用粘度大的油液引起液压损失等等。

4.3 液压系统泄漏

液压系统泄漏多受系统振动、压差、制造、安装等不当影响所致。泄漏分外泄漏及内泄漏。外泄漏是指液压油液双系统内向外界环境泄漏；内泄漏是指系统内由于间隙、磨损等使油液从高压侧流至低压侧。

5 解决工程变频液压系统存在的问题的对策

5.1 选择适合的液压油

选用适合的液压油会使工程机械液压系统的压力传递、系统、系统冷却和密封等作用得到更好的发挥，按照《使用说明书》中选择对应的液压油，特殊情况须替代时，要保障替代油的功能与型号符合。不同液压油禁止混合，防止产生化学变化。

5.2 定期维护

工程机械液压系统要定期进行保养和维护，有些系统中的智能装置可以预警某些安全隐患，但这种智能预警的监测效果和监测准确度受限，因此定期保养和维护液压系统是必要的，保养工程机械液压系统可结合的智能监测结果进行。工程机械液压系统的保养与维护分三种：250h检查保养。检查油泵磨损程度，检查油缸拉缸，及时更换；500h检查保养。工程机械液压系统运行500h后，必须更换滤芯，长期高温作业要提前更换；1000h检查保养。清洗系统，更换滤芯与液压油。

5.3 防止杂质混入系统

清洁液压油是保障液压系统正常运转的核心，若有固体杂质进入则会损坏系统，危及系统运行。防止杂质进入系统方法有：工作人员须用清洁的手套与工作服；进行拆卸保养时要避开灰尘，液压系的拆卸部位要彻底清洁；仔细清洗压元件和液压胶管，吹干后方可组装；选用正品滤芯；定期清洗滤清器，擦净滤清器的污物；要多次清洗液压系统；更新滤芯加新油。

6 工程变频液压系统的前景展望

预防和诊断工程机械液压系统故障的发展应包含：多采用信息集成和融合技术；采用远程协同预防和诊断技术；加强故障检测和容错控制的研究。监测工程机械故障，建立远程维护服务系统，使得预防和诊断工程机械液压系统故障的发展前景更广阔。

参考文献

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侍宝表示，2011年牵引车卖得不好，不能说是HOWO A7这款车不好，相反，HOWO A7在牵引车市场具备多处明显的优势。侍宝说：“用户称赞最多的是车的舒适性，驾驶室内空间非常宽敞，卧铺可以折叠成座位+餐桌的布局。以前，卡车驾驶员往往都是在座椅上端着碗吃饭，而这个设计就能让驾驶员和在家一样，舒舒服服地享受在‘饭桌’上用餐的惬意。这车还有电动驾驶室举升装置和电动门窗，开重卡能体验到开小车般的轻松。这车还有一大卖点就是皮实，很长时间以来，从没听说过这车有被压断大梁的情况，发动机的性能也很稳定，故障率低、省油、动力足，这些都得到了用户的肯定。”另外，据侍宝介绍，这款车有多处设计是人性化的，比如它有ABS、前盘后鼓刹车系统、防侧滑及轮胎胎压检测装置，为用户安全提供了保证；它还有功率转换装置，驾驶员可根据拉货多少选择空载、轻载、中载、重载模式，以避免浪费，让车辆达到最佳状态；它有车下启动车辆开关，检查车况需要启动车辆时，驾驶员不用再爬上车，在车下就可以让车启动；它的车载诊断系统直接显示汉字，而以前只是显示符号，驾驶员还要对照故障表来查找符号代表的意思，这一处改进让故障提示一目了然。

适合拉50吨以内货物的长途业务

据侍宝介绍，HOWO A7的用户在选配时有两个共同点――喜欢轻量化和高端的配置。“车轻了就能多拉，这是用户的普遍认识，因此他们前来咨询时都会问车辆的自重多少，这种情况下我们就会向他推荐选装一些轻量化的部件，比如多花2000多元就可以换成瀚瑞森橡胶悬架，车辆的自重能降低430公斤，另外，通过更换铝合金轮毂、变速箱、油箱以及轻量化的轮胎等都可以达到减自重的目的。发动机有EGR和高压共轨两种可选，后者要贵1万多元，用户在这方面都不会吝惜加钱，有的甚至愿意多花六、七万元装日野的发动机，跑长途的用户还有不少选手自一体变速箱的，用户对车辆的需求已经开始发生改变，舒适、安全、轻量化、高配是用户的新要求。”侍宝如是说。

实际上，除了被动服务以外，侍宝带领的销售团队更多的是主动为用户提供购车参考。侍宝说：“目前的公路用车市场，用户对马力的需求，大都集中在340马力-380马力，个别选420马力的大多是用于短途拉沙石，而速比方面，我们建议高速标载的用户选择速比3.91的单级桥，而工程机械的用户则推荐他选双级桥。我们的总方向是，对于拉货30吨左右的标载用户，最好选择马力稍大点的以保证动力性，速比小点的以保证车速，所以，我认为对于那些拉货在50吨以内的跑长途业务的用户来说，是非常合适用HOWO A7这款车的。”

篇（7）

工程机械行业现已成为一个国家的基础支柱产业，在国民经济中占有重要的地位，我国机械行业现有生产企业近5万家，而且数量还在不断增加，导致市场竞争日趋激烈，优胜劣汰趋势更加明显。特别是自2013年末以来，由于欧洲金融危机“久病不愈”和中国房地产市场的“断崖式崩盘”，导致中国工程机械进入了持续低迷期。依据中国报告大厅（）消息，今年上半年18家工程机械及重点零部件工程机械上市公司完成营业收入500.09亿元，同比2014年上半年的707.44亿元下降了29.31%；18家工程机械及重点零部件工程机械上市公司完成营业收入500.09亿元，同比下降29.31%；18家上市公司上半年净利润整体亏损5.9亿元，较2014年上半年盈利39.6亿元同比下降114.89%[1]。逝去的2015年，工程机械全行业亏损已成定局，行业处于持续低迷状态。但随着国家的“十三五”规划实施，为我国的工程机械行业点亮了灯塔，指明了未来发展的方向。

1推进以人为核心的城镇化建设

“十三五”规划里提出了建设以人为核心的新型城镇化建议，新型城镇化不是简单的城市人口比例增加和面积扩张，而是要在产业支撑、人居环境、社会保障、生活方式等方面实现由“乡”到“城”的转变，把有能力、有意愿并长期在城镇务工经商的农民工及其家属逐步转为城镇居民，但是太多的人员流入城市中，势必会造成城填的住房、医疗、就业等多重问题，其中住房问题更是首当其冲的问题，决不能一边高楼林立，一边棚户连片，需要更大规模加快棚户区改造工程。根据我国公布的《国务院关于加快棚户区改造工作的意见》中提出的目标，我国将在5年内改造各类棚户区1000万户[2]。棚户改造既可以拉动经济，也更有利于城镇化的推进和改变二元结构社会，而由于棚户改造要带来大量的工程建设，将对工程机械的需求起到直接的拉动作用。

2支持绿色清洁生产，推进传统制造业绿色改造，推动建立绿色低碳循环发展产业体系

“十三五”规划提出了传统制造业进行“绿色改造”的概念，同时也实施了“中国制造2025”、“互联网+制造”、“数据云计算”、“物联网”等多学科综合应用。就工程机械而言，实施“中国制造2025”，推动制造业由大变强，不仅体现在数量的简单增多，更要体现在技术含量高的重大装备等先进制造领域勇于争先。不断研发出拥有自主知识产权、国际领先的自主品牌产品，是各企业的历史使命和神圣职责。同时，对于为主机配套服务的各相关供应商、商和包括我们行业协会在内的有关社会各界，也是责任重大，使命光荣。全行业坚持“创新驱动、质量为先、结构优化、绿色发展”方针，打造绿色制造的新优势，推动传统制造业绿色改造，大力发展节能环保产业，提升工业效能和清洁生产水平，抓住互联网跨界整合的机遇，以转型升级为主要任务，加快构建创新能力强、质量效益好、可持续发展潜力大、结构优化、产业链国际主导地位突出的优势体系。同时还要积极开展国际产能合作，主动对接相关国家需求，通过对外工程承包和投资等，带动中国装备协作配套“走出去”，在国际市场竞争中促进中国制造升级。因此未来行业发展的总体思路要以研发为核心、以质量优先为重点、以强化基础为切入点、以优化环境为目标。从技术发展趋向上看，工程机械现在正处于数字化、智能化、宜人化、节能与环保、巨型化和微型化、减量化、轻量化等技术发展阶段，未来将向高性能、多功能、高可靠性、人性化、环境适应性、能源多样性以及机器人工程机械方向发展。

3加强轨道交通建设，推进交通运输低碳发展

伴随着国家区域结构、产业结构、城乡结构的调整优化，在公路、高铁、城轨、地铁等基础设施建设，对工程机械必将提供更广阔的市场空间和提出更高的技术质量要求，这也为工程机械企业树立了创新的目标，确定了转型升级的方向。新年伊始，各城市纷纷提出了加强实施城市轨道交通建设，优化快速路网，打通交通节点，增设跨河通道等项目，比如：沈阳市在2016年计划再新建东塔浑河桥、浑河金阳隧道2座跨浑河通道项目，使浑河的南北交通更加顺畅；长沙市继万家丽路在去年10月1日快速化改造、完成主线双向六车道通车后，湘府路也谋划发动快速化改造施工并在近日发动勘测及规划投标；柳州市推进柳肇、湘桂等铁路，三柳、柳梧等高速公路，西江经济带基础设施建设大会战重大项目和柳江航道二期整治等重大项目建设。由此可见，轨道建设不单单是建设城市地铁项目，同时也衍生出了城市道路维修、城市高速公路建设等多类项目，伴随着各地城市基础设施建设的推进，轨道交通建设的步伐势必加快，而轨道交通建设的加快必定会带动工程机械设备及其相关行业的发展，会加大市场需求，工程机械行业的发展将迎来新的机遇。

4提高技术工人待遇，完善职称评定制度

工人的技能等级是衡量工人技术业务水平和工作能力的尺度，是对工人技术培训、考核、使用的基本依据，也是工人工资制度的重要组成部分；而技术职称是体现专业技术人员的研发能力、工作业绩和学术水平的重要标志，也是评价和激励专业技术人员的重要手段。但因为既有的职称评审制度在年限、外语、论文等内容上，不少人觉得职称评定，根本不能全面反映个人能力水平，所以就造成了许多人根本不想去提升相关技能和职称。所以，建立和完善科学的职称评定体系，对规范学术队伍，调动科研人员积极性具有重要而深远的意义。人“活”了，企业的运转也就会踏上复苏的轨道上来，中国的机械工程行业必定会熬过“严冬”，迎来美丽的“春天”。总的来说，通过实施“十三五”规划，为2016－2020年中国经济社会发展绘制了一幅宏伟的蓝图。工程机械行业通过“建设新型城镇化”“、绿色改造传统制造业”、“辅助轨道交通建设”、“完善职称制度”和加强“后市场的服务质量”等内容，将会迎来一个崭新的明天。

参考文献

[1]2015年我国工程机械行业发展前景分析[EB/OL].

篇（8）

分析人士指出，随着行业的稳定发展，作为国内重卡发动机生产的龙头，潍柴动力在行业内已经具有垄断地位，同时也形成了一定的行业壁垒，想进入者的门槛已经提高。因此，潍柴动力的优势毋庸置疑，与此同时，公司未来几年的稳定增长仍会持续。

重卡发动机龙头地位难动摇

“价格基本上就是他们说了算，由于潍柴在重卡发动机的龙头地位，因此有很强的定价能力。”2月16日，中投证券分析师邓学向记者表示，在重型卡车的迅速发展时期，潍柴动力是受益最明显的公司。

“过半以上发动机都要到他们那里拿货。”邓学分析师说，随着需求旺盛，2010年上半年，潍柴动力甚至出现了产能紧张。在重卡发动机方面的龙头地位，使得潍柴动力不用担心销售。

光大证券分析师于特认为，2010 年公司销售各种发动机55-60万台，其中重卡发动机40 万台左右，市场占有率近40%；5 吨以上装载机发动机十几万台，市场占有率超过80%；大客车发动机4 万台左右，市场占有率达50%。潍柴动力在发动机领域的龙头地位不可动摇。

近年来，随着中国的消费升级，重卡仍将快速发展。邓学分析师认为，消费带动了物流需求，卡车由于有轻便和灵活的特点，还是很重要的物流工具。

东方证券汽车行业分析师秦绪文表示，从公路货运类重卡需求看，随着国家治理超载力度的逐步加强，运输户将有动力通过更换大马力、大吨位的重卡产品以实现运输效率的提升，实现更多的经济效益。这将带动重卡产品销售结构上移，行业增长模式以粗放式的数量扩张为主开始进入内涵式增长的阶段。

而潍柴动力的大马力发动机、更多挡位变速箱组成的动力总成较好地迎合了公路货运行业的新需求，具有领先技术优势与先发优势，将明显受益于重卡行业技术升级的过程。

随着潍柴动力在发动机领域的垄断地位形成，同时也形成了一定的行业壁垒，后进入市场者很难与潍柴动力相抗衡。尽管近几年竞争对手逐渐增多，但公司已经占据了绝对的领先地位与规模优势，加上产品具有明显的价格优势与使用经济性，拥有最完善的服务网络，秦绪文表示，重卡发动机的龙头地位在未来很长一段时间内无法被撼动。而随着12升发动机、12 档/16 挡变速箱销量比重的进一步提高，公司在重卡产业链中的地位及盈利水平将进一步提升。

工程机械发动机成为新动力

“不仅仅是重卡发动机，工程机械一块也有比较好的增长。”2月15日，潍柴动力有关人士向记者如是表示。

事实上，公司工程机械类发动机占总销量的比重超过20%，主要下游产品为5吨装载机，市场份额达到80%左右。由于需求旺盛，在2010年上半年，甚至出现要不到货的现象。与此同时，2010年上半年由于产能紧张，公司工程机械类发动机的市场份额有所下滑至73.2%，不过公司目前已通过技术改造、工艺规划等多种措施提升产能，有望能满足未来1-2年的生产需求。

东方证券秦绪文分析师认为，2011年1000 万套保障房的开工将很大程度弥补商品房投资的下滑，水利基础设施建设投资及区域振兴规划带来的基建投资将逐步落实，预计工程机械下游需求增长仍将维持在15%以上，产能问题的解决将有助于公司抓住下游旺盛的机会，工程机械类发动机销量比重将进一步提升，为公司业绩提供显著支撑。

与此同时，潍柴动力的产品线将进一步扩充。公司目前产品主要集中在 8-12 升发动机，未来将开发5-7升市场，主要配置中小挖掘机市场和中小客车市场目前已经进入主要客户进行试用。

市场认为，中小功率发动机的的盈利能力相对较低，但可以为公司规避市场风险，进一步大幅提升产销规模，降低公司原材料的采购成本，提升公司的盈利总量。

中金公司认为，潍柴动力的现有业务优势支撑多元化发展，中长期发展值得期待。往后看，公司现有重卡发动机业务能提供强有力的现金流支持，同时管理能力处于行业领先，其向工程机械发动机、船用发动机等领域的多元化以及出口有望取得成功，中长期发展值得期待。

业绩增长有保证

2月16日，中国重汽（000951.SZ）公布1月份产销报告。重型卡车产量同比增加10.70%，销量则同比增长73.83%，超出预期。在此消息刺激下，当日中国重汽大涨7.87%。

在重卡销量大幅上涨，下游需求旺盛的情况下，生产重卡发动机的主要厂商潍柴动力的产销也将大幅上涨。邓学分析师认为，重卡发动机行业的库存一般很小，一般是一个月一定，基本上是“以销定产”，因此，潍柴动力的产销也将超出预期增长。市场分析认为，1月份，在下游需求较旺以及企业和经销商补库存双重拉动下，重卡产销均同比明显增长，销售旺季提前到来。公司凭借较高的议价能力和盈利能力，将成为重卡产销超预期的最大受益者。2月16日，潍柴动力的股价同样大涨4.78%。

2月16日，潍柴动力有关人士向记者证实1月份的产销确实比较好，不过，他以年报即将公布为由，不方便透露更多的信息。

而在之前公布2010年公司业绩预报中，潍柴动力的业绩同向大幅上升。归属于上市公司股东的净利润增长达75%-105%。业绩大幅增长的主要原因是市场需求量攀升，从而带动公司主营产品业绩同步大幅提升。

未来几年，公司仍将受益于市场需求量的攀升。而随着产量的扩张，潍柴动力的利润增速将超过主营收入增长的速度。

篇（9）

1 引言

随着工程机械向装备大型化、轻量化及重载荷等方向的发展，高强度钢使用比例和质量要求都有较大提高，国内高强度工程机械用钢的研发及生产已取得快速进展，对高强钢的质量和强度要求越来越高。S700MC属于属低碳微合金冷成型用钢，采用了铌、钛微合金化和控轧空冷技术，广泛用于工程机械和车辆结构等领域。

目前，600MPa级及以上的高强热轧卷板按的强化机制主要有两种，一是低碳贝氏体系列，其特点是在低C或是超低碳的基础上加一定贝的Mn、Mo、B、Nb、Cr等合金元素，其组织是细的低碳贝氏体组织。这类钢的优点是有好的低温冲击性能，缺点是生产难度大，需要较低的卷取温度，板卷性能波动大；二是析出强化系列，其特点是在C-Mn钢的基础上加一定量的Nb、Ti等微合金元素。析出强化系列的优点是成形性能好，容易生产。目前，绝大多数高强板采用析出强化，本论文的高强钢S700MC就属此第二系列[1]。

2 试验材料与拉伸断口分层现象

2.1 S700MC化学成分及力学性能

S700MC钢合金成分执行标准EN10149-2，化学成分见表1，钢卷卷取8小时以后取样，要求在尾部3米，板宽1/4处取样，钢板厚度12.6mm，进行纵向拉伸、冲击和横向冷弯实验，各项性能指标均满足S700MC标准要求，实际测量现场生产样品，屈服强度和抗拉强度分别为735和850MPa，伸长率18.5%，-20℃冲击功大于70J，冷弯性能良好。

表1 S700MC钢化学成分

Table 1 Chemical composition of S700MC /%

成分 C Si Mn P S Alt Nb Ti V Nb+Ti+V Mo

产品成分 0.056 0.16 1.76 0.017 0.001 0.05 0.055 0.13 0.004 0.189 0.15

2.2 拉伸断口形貌及分析

S700MC的拉伸试样，见图1，通过进行金相分析，S700MC的组织为贝氏体加铁素体，见图2，因硬脆相贝氏体体积含量大，钢板存在较大的残余应力。

在拉伸试样断口处取样进行金相分析，经过研磨抛光后，利用金相显微镜和扫描电镜对试样断口处夹杂物以及C、Mn的偏析进行观察，见图2，发现中心存在严重的偏析，呈明显的带状分布，通常，钢液在连铸坯冷却凝固过程中以树枝晶的方式长大，由于选择结晶，造成晶内和枝晶间的化学成分不均匀，枝晶间富集了较多的碳、合金元素及硫、磷等杂质。连铸坯加热时，碳作为间隙固溶原子在奥氏体内部扩散分布较均匀，而置换固溶原子锰均匀化较困难，枝晶偏析难以彻底改善，在轧制过程中，铸坯的枝晶偏析逐步转变为成品卷板的带状偏析[2]。对拉力分层处中心试样重新抛光，进行夹杂物分析，发现中心存在夹杂物，检测分析其中B类夹杂物达2.5级，D类和Ds类分别为1.0和1.5级，这也是导致拉伸断口分层的主要原因。

图1 S700MC拉伸断口 图2 S700MC心部显微组织（厚度方向）

Fig.1 Tensile fracture of S700MC Fig.2 Microstructure in the1/4 position（thickness direction）

3 S700MC钢拉伸断口分层的控制措施

以上研究表明，拉伸断口分层的产生的根本原因是连铸坯浇注钢水在凝固过程中合金元素产生的中心偏析造成的，通过优化炼钢和轧钢工艺可以加以控制其断口分层缺陷的形成。

3.1 炼钢工艺优化

连铸坯浇注过程中的钢水过热度、拉速、扇形段辊道开口度及夹杂物控制等因素直接影响连铸坯中心偏析。钢水过热度是影响等轴晶比例的重要因素。非金属夹杂物，特别是硫化物、氧化物夹杂的偏聚对钢材的性能产生恶劣影响，严重降低钢材的塑性、韧性[3]。

针对以上因素，对炼钢工艺进行了以下优化：

（1）中包过热度控制在10～30℃，铸坯拉速保持1.0m/min 恒速浇铸。

（2）采用轻压下以及电磁搅拌技术，以减轻铸坯中心偏析。

3.2 轧制工艺优化

优化轧制工艺主要目的是改善板坯中心偏析对钢卷中心分层的影响和细化铁素体晶粒，促进Ti（C、N）和Nb（C、N）的弥散析出，细化晶粒，提高产品强韧性，粗轧采用大压下工艺，将粗轧的3+5 道次调整为3+3 道次，以及降低冷却速率等。

4 结语

（1）S700MC钢板拉伸断口分层产生的主要原因是连铸坯存在C和Mn等元素产生的中心偏析，使脆性相贝氏体在中心碳、锰偏析的区域优先形成，从而造成整个断面组织产生较大的差异。

（2）炼钢工艺可采取控制浇注钢水过热度、降低铸坯拉速、采用动态压下或电磁搅拌；轧制工艺粗轧采用大压下工艺，将粗轧的3+5 道次调整为3+3道次和降低冷却速率等控制措施避免或减轻S700MC钢板拉伸断口分层。

参考文献：

篇（10）

中图分类号：TH-39文献标识码：A文章编号：

引言：机电一体化技术定义机电一体化又称机械电子学,英语称为Mcchatronics,它是由英文机械学Mechanics的前半部分与电子学Electronics的后半部分组合而成。一般来说，现代机电一体化是当今目前自动化技术发展的相对较高级的阶段。它同时也以计算机产业为基础和主要特征的自动化技术，同时也是生产实践对自动化技术进一步发展的需要。因此，根据整个行业的未来发展来看，整个工程机械的机电智能化和一体化将是今后的主要发展方向。

1.机电一体化概要

机电一体化技术的形成机电一体化技术是指在机构得主功能、动力功能、信息处理功能和控制功能上引进电子技术,将机械装置与电子化设计及软件结合起来所构成的系统的总称。机电一体化技术发展至今已成为一门有着自身体系的新型学科,随着科学技术的不断发展,还将被赋予新的内容。但其基本特征可概括为：机电一体化是从系统的观点出发，综合运用计算机技术、机械技术、自动控制技术、传感测控技术、微电子技术、信息技术、电力电子技术、信息变换技术、接口技术、及软件编程技术等群体技术，按优化组织目标与系统功能目标，合理配置与布局各功能单元，在多功能、高质量、高可靠性、低能耗的意义上实现特定功能价值，并使整个系统最优化的系统工程技术。由此而产生的功能系统，则成为一个机电一体化系统或机电一体化产品。所以，“机电一体化”涵盖“技术”和“产品”两个方面。只是，机电一体化技术是基于上面诉述群体技术有机融合的一种综合技术，而不是机械技术、微电子技术和其它新技术的简单组合、拼凑。这是机电一体化与机械加电气所形成的机械电气化在概念上的根本区别。机械工程技术有着纯技术发展到机械电气化，属传统机械，它主要功能依旧是代替和放大的体力。但发展到机电一体化之后，其中的微电子装置除可以代替某些机械部件的原有功能之外，还可以赋予许多新的功能，比如自动处理信息、自动检测、自动调节、自动显示记录和控制自动诊断与保护等等。所以机电一体化产品不仅仅是人的手和肢体的延伸，并且人的感官和头脑的眼神，而具有智能化的特点是机电一体化和机械电气化在功能上的本质区别。

2.机电一体化的核心技术

2.1机械本体技术

机电一体化的基础是机械技术，在实践中如何才可以能够将机械技术与机电一体化技术进行有效的相互适应，是机械技术主要的着眼点。利用其他高新技术的更新概念，对结构、材料和性能实现有力的变更，能满足重量的减小及体积的缩小与精度的全面提高等等。在机电一体化整体系统制造的过程当中，借助计算机辅助技术才能可以有效实现经典的机械理论及工艺，同时还需有效的采用过人工智能及专家系统等，把机械制造技术在当今年社会中进行有力的更新。

机械本体必须要将性能及重量和精度等进行综合考虑，性能需进行总体的一个改善使之更加的有力，重要需进一步的给予有效减轻，精度更需全方位进行提高。现代社会中存在的机械产品，一般都是把钢材当作主要材料，那在重量方面就需进行有效的控制，想要有效的减轻钢材的质量，不仅需要在结构方面进行改进而且还要考虑利用非金属的复合材料。只有机械本身的重量可以有效的控制从而减轻，对驱动系统的小型化才能够得到有效的实现，从而在控制方面可有效的改善快速响应特性，有效的将能量消耗进行相应的减少，有效的提升了实际功效。

2.2信息处理技术

机电一体化与微电子学的显著进步、信息处理设备的普及应用紧密相连。为进一步发展机电一体化，必须提高信息处理设备的可靠性，包括模/ 数转换设备的可靠性和分时处理的输入输出的可靠性，进而提高处理速度，并解决抗干扰及标准化问题。

2.3传感技术

传感检测技术是系统的感受器官，是实现自动控制、自动调节的关键环节。功能越强，系统的自动化程序就越高。现代工程要求传感器可以快速、精确地获取信息并且能够经受严酷环境的考验，它是机电一体化系统达到高水平的一个保证。传感器的问题集中在提高灵敏度、可靠性与精确度方面，提高可靠性与防干扰有着直接的关系。为避免电干扰，当前有采用光纤电缆传感器的趋势。而对外部信息传感器来说，现在主要发展非接触型检测技术。

2.4驱动技术

电机作为驱动结构在社会当中已广泛的被接受并且采用，但在快速响应及效率等诸多方面，仍然存在许多需要继续有效的解决的问题。当前，我国针对内部装有编译器的电机及控制专用组件和传感器，三位于一体的伺服驱动单元正在积极的发展当中。

3.机电一体化在工程机械中的应用

机电一体化技术从20世纪70年代中期开始在国外工程机械上得到应用。80年代以微电子技术为核心的高新技术的兴起．推动了工程机械制造技术的迅速发展，特别是随着微型计算机及微处理技术、传感与检测技术、信息处理技术等的发展及其在工程机械上的应用，不但提高了施工工艺，还节约了大量的人力、物力和资源，使工程机械的性能得到了前所未有的提高，无论是在动力性、安全性、节能性和操控性上都有了极大的改善，充分满足了现代社会与经济发展的需求。从根本上改变了工程机械的面貌，极大促进了产品性能的提高，使工程机械进入了一个全新的发展阶段。工程机械的机电一体化和智能化将是今后的发展方向现代工程施工中，工程机械的性能、自动化程度及其经济性等可直接影响到施工工艺的好坏：而工程机械的电气与电子控制系统部分质量与性能的优劣又直接影响到工程机械的动力性、经济性、可靠性、施工质量、生产效率及使用寿命等。电子控制系统已成为现代工程机械技术水平的一个重要依据。

4..现代机电一体化在工程机械应用中的发展趋势

4.1 高性能化的应用发展

这里面主要包含：高速的应用化模式、高精度的应用模式以及高效率的应用模式、高可靠性的应用。新一代CNC系统采用多CPU结构以多总线连接，就是以此“四高”为满足生产而诞生的。这种系统采用精简指令集机，可同时实时多任务操作系统并行处理，从而来保证该机电一体化的产品具有相对高性能。

4.2 微型化的应用发展

微型机电一体化系统是机电一体化的一个新发展方向，同时也是电子技术与机械技术在纳米尺度上相融合的产物，国外称微电子机械系统。微型机电一体化产品，泛指几何尺寸向微米、纳米级发展，其体积一般不超过1cm3的机电一体化产品，在生物医疗、军事、信息等方面具有不可比拟的优越性，并且其耗能小、体积小、运动灵活，是近年和将来十大关键技术之一。

4.3 机电一体化智能化的应用发展

一般来说，现代机电一体化的发展和进步都主要体现在控制理论的基础上，也就是当前机电一体化技术与传统机械自动化技术的主要区别之一就是智能化技术，而且这种在实际中的区别表现就是表现在其产品的智能上。它是吸收计算机科学、人工智能、生理学等一系列智能的新方法、新思想，模拟人类智能，这样的技术目前任然在探索和应用中，相信将来是有非常广阔的应用前景。

5.结语

随着新产品的研发及高精密等设备的发展，要求新一代机电一体化技术、产品及系统朝着高性能、智能化、系统化以及轻量化、微型化方向发展，从而为国家带来更大的经济效益与社会效益。

参考文献：

［1］孙永利.机电一体化在工程机械中的应用［J］.农机使用与维修，2009，（1）.

［2］冷俊.机电一体化在工程机械中的应用［J］.科技资讯，2011，（7）.

篇（11）

1、环保型材料的利用

1）尽量采用能再生利用的材料和资源

在各系统及部件设计中所选用的材料尽量是可回收、易分解、能再生而且在加工和使用过程中对环境无害的材料，特别是结构件的设计应尽可能采用比较容易装配和分解的大模块化结构和无毒材料，提高工程机械材料的再生率。

2）长寿命、低能耗及减轻重量的设计原则

通常来说，延长产品寿命就等于减少了机械的生产量和降低其报废量，降低产品能耗可减少对环境的污染，而减轻产品重量即可减少材料和资源的消耗。要从减少环境负荷的角度尽可以考虑各系列产品同类零部件的互换性和通用性。为此应在保持主机各项性能参数前提下，尽量减少主机和附属作业装置或机具的体积和重量，提高动力传动系统零部件的强度和耐久性能，实现液压系统的轻量化和高效率。

3）尽量采用低环境负荷材料

工程机械零部件设计中应尽可能不使用氟利昂（空调）、含氯橡胶、树脂及石棉等有害材料。如装载机驾驶室和内饰上使用难以自然分解且对环境有害的工程塑料及其它一些非金属材料都加重了资源浪费和环境污染；在仪表、散热器及蓄能电池等采购生产中，应尽可能减少或替代铅的使用量。因此在主机设计中一些附属零部件选用新型环保型材料很重要。

4）废弃零部件处理的污染最小化及综合成本最优化

工程机械产品在设计初始阶段就要考虑报废件处理简单、费用低和污染小，零部件要解体方便、破碎容易，能焚烧处理或可作为燃料回收。

2、环保型工程机械产品设计

1）选用低公害发动机

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、高效率的环保型水冷增压柴油机能大大降低对环境的负荷。目前欧美发达国家正在通过采用一系列新的技术手段、措施或应用新型的环保燃料来进一步降低排放、噪声等，努力适应第三次排放法规要求。

2）降低整机振动与噪声

减振与降噪应该是产品设计中最需关注的焦点问题。例如在装载机设计中，动力装置采用双向减振悬挂系统就能克服整机动力传动系统与车架之间的共振、噪声及对动力系统的疲劳破坏；后桥设计成中心摆动结构能使后桥摆动中心与动力输入中心重合，很好地减少附加力矩对传动系统不停冲击所产生的振动与噪音，避免在崎岖不平道路上整机各部件相互冲击所产生的噪声。除选择低噪声的发动机外，主机的结构布置或系统的结构设计也可以进行某些针对性的改进。如冷却风扇可不再由发动机直接驱动，而可单独由液压马达带动，这便于将风扇与发动机隔开并将整个发动机密封起来，从而使噪声不能通过风扇出风口传到外部，降低噪声对环境的影响；通过优化液压管路排列来降低液压油泵振动、阀节流和油管振动产生的噪声；可在机罩等覆盖件处设计粘贴吸音隔音材料；可设计全密封整体式驾驶室，密封减震，隔音降噪，真正体现“以人为本”的设计宗旨。

3）液压系统的清洁和防渗漏

保持传动液压油的清洁度对工程机械的液压传动非常重要，因此精心设计工程机械液压系统（如采用高效高精度过滤装置）十分必要，这样就可去除油液中微尘垃圾、机械磨损物等杂质，减少液压元件故障与磨损、延长常用液压元件的使用寿命，降低液压油的更换频率；同时可有效避免液压油在工作中温度升得过高过快，延长换油间隔时间，减少对周边作业环境的污染。另外通过采用增压液压油箱，可改善泵的吸油效果从而延长其使用寿命，并且能很好地防止外界灰尘和水分进入油箱，提高整个液压系统的清洁度。液压系统的渗漏对周围环境的污染是目前部分工程机械产品中普遍存在的，液压管路采用耐腐蚀、防老化、具备优良密封性能的进口优质胶管很有必要；为了减少损坏软管的废弃量，设计时应在可能的条件下尽量使用硬管；对设计过程中只能采用软管并且容易破裂时油液流出而污染环境。

4）系统高效节能的设计

工程机械的高效节能也是环境保护的重要一环，减少能源消耗即意味着减少对环境的污染。故选用电控高性能长寿命节能型发动机是研制环保型机械最基本的一环；另外在设计时采用双泵分合流技术、液压负荷传感技术、静液驱动技术等都可达到节能降耗的目的。

3、工程机械产品人性化的设计

1）环保安全关怀型驾驶室的设计

如采用防紫外线辐射玻璃的全密封整体式、经减震降噪处理的“安全环保型”驾驶室，室内配置无氟环保型冷暖空调，并设计FOPS及POPS驾驶室以确保驾驶员的安全；充分运用人机工程学设计原理，如司机座椅可全方位调节、功能集成的单操纵手柄、可调式转向驱动器、全自动换挡装置、电子监控与故障自诊断系统，再辅以合理美观的颜色搭配，可大大改善司机的工作环境，缓解疲劳，提高作业效率。新晨

2）自动加脂装置或集中系统的配置

传统的手动加注脂费时费力，而且通常有多余的油液溢出来污染周边环境。因此研制环保型工程机械就能自动定时加注脂的设备，如集中系统就能自动定时给各铰销加注黄油，其加油量经过仔细计算后设定，可很好地保证各销轴得到足够的而又没有多余的油溢出，既环保又方便。另外对于小型机械，鉴于降低设计成本，可采用密封的销轴或使用新型材料的特殊轴套、或设计二级防尘结构等防止外部异物的进入和内部油脂的排出，从而延长加注油的间隔，减少对环境的污染。

3）外观美学设计

传统的工程机械产品一直是外形粗放、笨重的形象，环保型产品更应注重外观美学和车身的流线型设计，达到机器的环境的谐和，给人以视觉上的美感。如发动机机罩就可进行造型别致美观的流线型设计，整机的标识标牌应精心布置、设计，良好地体现环保特色。

4）人性化设计