工程机械的发展与其现代设计方法

工程机械的发展与其现代设计方法

发表时间：2019-07-05T11:55:22.650Z 来源：《电力设备》2019年第4期作者：谢维跃朱小东

[导读] 摘要：工程机械作为装备工业的一部分，在现代建筑施工、公路建设养护、土方施工以及起重装卸等方面有着非常重要的作用。

（南通振华重型装备制造有限公司江苏省南通市 226000）

摘要：工程机械作为装备工业的一部分，在现代建筑施工、公路建设养护、土方施工以及起重装卸等方面有着非常重要的作用。工程机械的发展始于公园前1600年作用的原始起重工具，具有悠久的历史。它从最初的其中工具发展为现代自动化、智能化化的机械设备，其设计原理和设计方法也发生了较大的变化。本文就来探讨工程机械的发展与现代设计方法。

关键词：工程机械；设计方法；自动化；智能化；机构设计；功能设计

引言

随着科学技术的发展，现代社会生产作业的方式发生了很大的变化，大型的机械设备逐渐的成为社会生产、作业及建设的主要角色。大型机械的发展不仅极大的提高了工业、农业、建筑业建设施工的效率，还解放了生产了，节约了人力资源，这得益于工程机械的进步与发展。传统的工程机械设计依靠手工作图，计算机技术的发展为工程机械的设计提供了良好的技术基础，促使了更加复杂化、先进化的工程机械设计的发展。现代工程机械的设计依靠先进的设计软件完成，设计软件的可视化、数字化使得设计图纸呈现出了三维立体化的效果，同时为机械设备零部件的精确设计提供了动态模拟的功能，使得工程机械有了更加广阔的发展空间。

一、工程机械的发展简史

工程机械的发展源于公元1600人类代替体力劳作的起重工具，如我国的辘轳、桔槔、手摇绞车。进入到近代以来，随着蒸汽机的发明和应用，推动了工程机械的发展。19世纪初期，欧洲就出现了最早的以蒸汽为动力的起重机、压路机、挖掘机等，再后来内燃机、电机相应被相继发明，进一步推动了以内燃机和电力为动力的工程机械的发展。二战期间，由于大型装甲设备的需求剧增，工程机械得到了较为迅速的发展。这一期间，工程机械的种类、质量、数量等都有了较大发展，经济发展较好的国家对于工程机械的发展相当重视。

随着科学技术的发展，无线技术、计算机控制技术、传感技术、自动检测技术在工程记者设计中的应用，促进了自动化、智能化工程机械的发展，使得工程机械的功能更加的丰富和可靠。

二、我国工程机械发展现状

从工程机械的国内发展市场来看，现阶段我国工程机械市场的需求量短期内已接近饱和状态，国内市场中已保有的工程机械数量较大，且工程机械设备的生命周期较长，因此短期内会出现一段低迷状态。然而，从国内其他行业的发展情况分析，功能更强大、稳定性更好的工程机械还是有着巨大的发展空间，工程机械的产量与销售存在着波动状态。回望我国工程机械近20年的发展历程，在我国城镇化发展速度最快的这20年内，工程机械的也呈现持续的较好的发展状态，而当城镇化发展速度降低时，工程机械的发展也呈现较为缓慢的发展状态，这说明工程机械的发展与社会的建设发展有着紧密的联系。工程机械起源于远古时代的起重工具，发展到现代仍旧作为建设性工具而存在，最大的区别在于现代工程机械的发展呈现了自动化和智能化的状态，这也要求工程机械在现代设计方法需要进一步改进，充分应用先进的计算机计算和软件技术，实现工程机械结构与零部件的精准性、严谨性和科学性设计。

我国从1979年开始，就将机械工业作为“七五”发展规划的重点内容，编制了工程机械行业中的18种产品大类。迄今为止，这18大类产品依旧延续着国内工程机械市场的主要产品类型。

三、工程机械现代设计应用要求

（一）自动化

现代工程机械自动化程度要求较高。自动化机械硬件、软件配套较为齐全，功能较为强大，功能可靠性和实用性强，用户操作简单方便，设备维修量较小，具有多种应用优势。此外，由于自动化设备的体积逐渐的向小型化转变，同等功率和作业强度的工程机械体积较传统的机械设备小的多，耗能减少，作业能力较强，因此长期应用的成本较低。自动化工程机械的出现源于可编程序逻辑控制器在设计方法中的应用。最新的工程机械设计中，FT1APLC软件为现代工程机械的设计提供了更多、更可靠的方法。FT1APLC设计具有稳定可靠、操作简单、编程便捷的优点，小型的LCD和正面按钮为定时器或计数器的参数变更提供了编程通道，在现代工程机械行业中应用较为广泛。可编程序逻辑控制器的产品类型较多，常见的品牌有IDEC、LS、Omron、Mitsubishi、Siemens等。不同类型的工程机械对于PLC应用的控制点数不同，一般大、中型起重设计的控制点数较多，小型的设计控制点数较少。

（二）智能化

现代工程机械自动化程度已经发展的较为成熟，各类起重机械设备、维护机械设备等自动化应用程度较高，部分工程机械已经逐步的引入了智能技术。随着智能技术的发展和应用，现代机械工程设计中应用智能技术已经成为一种必然，未来工程机械的智能化程度将加速工程机械的发展，同时也会为工程机械设计的创新提供更广阔的空间。如智能压路机。公路铺设在特定的温度、沥青浓度等条件下，路面铺设的质量越高，而智能感应器和智能监控设备的应用使得智能压力机类似的公路建设及维护设备的应用效果更好。为了，工程机械的现代设计方法中将大量引进智能技术，将可编程序逻辑控制器与智能技术及其智能设备相结合，为工程机械功能的创新开辟新的发展方向。

四、工程机械现代设计方法

（一）设计分类

1.开发性设计：应用成熟设计经验或具有可行的新技术，设计新型工程机械，主要包括功能设计和机构设计。

2.升级性设计：根据使用经验和技术发展对已有的工程机械设计更新升级，以提高性能、降低制造成本或减少运行费用。

3.衍生性设计：为适应新的需要对已有的工程机械作部分的修改或增删，从而发展出不同于标准型的衍生产品。

4.系列化设计：以一种工程机械为母本，设计出一系列与之功能相同外形相似，但功率、吨位、尺寸有所不同的一系列产品。

（二）设计步骤

1.制定需求分析。根据功能、性能、作业环境等因素，与客户共同制定详细的用户需求说明书，进而确定开发目标。

2.初步方案设计。根据需求分析，进行方案制定，包括功能及参数设定、基础计算、绘制初步三维总等工作，进而与客户进行初步审查。

3.详细方案设计。听取初审意见，实施方案设计。修改细化三维模型总图，绘制零件三维图，对结构部件进行有限元分析及动态模拟。