浅谈工程机械产品设计5篇(环保节能工程机械产品设计与趋势)

浅谈工程机械产品设计5篇环保节能工程机械产品设计与趋势
浅谈工程机械产品设计
摘要：随着我国经济的不断发展，我国机械行业在发展过程中面临着新的挑战。

现代设计方法在工程机械产品设计中的应用，改变了以往工程机械产品在设计这一环节中老套模式，使工程机械产品的设计更加的新颖，能够满足工程机械市场中对于产品设计的标准与要求，对于工程机械产品的设计与发展有着非常重要的作用。

关键词工程机械产品设计
浅谈工程机械产品设计:环保节能工程机械产品设计与趋势
摘要：随着国内外各大中城市对城市环境保护的日益重
视，对机动车辆尾气排放用烟度、噪声等指标的限制愈来
愈严格；特别是随着装载机等数量大的工程机械产品在市
政建设中的使用量不断加大以及人们日益增强的环保意
识，可以预见开发研制环保节能型产品是今后工程机械发
展的趋势。

关键词：环保节能；工程机械；产品设计与趋势
为保护人类十分宝贵且有限的资源，实现全球可持续发展，提高操作人员的安全性及工作舒适性，努力达到人、机和环境的亲和，可以预见开发研制环保节能的绿色工程机械产品将是今后工程机械发展趋势的主流。

目前国际上对中国工程机械出口提出更高要求，首先保证售后服务及时到位，其次就是实施再制造。

严酷的国际市场逼迫我们必须对工程机械产品实施全生命周期管理，对用户实施保姆式的全程服务。

因此，研制绿色工程机械产品以及实施产品再制造，是关乎企业生死存亡、稳定发展的大事。

绿色工程机械产品符合可持续发展的要求，是社会进步的标志，也是科技发展的必然趋势。

实践证明，谁起步早、实施快，谁就能把握产品研发的主动权。

发展绿色工程机械产品必须使工程技术人员，特别是企业决策者，应充分认识到绿色设计的必要性和紧迫性。

从发展的战略角度看，绿色工程机械产品将会给企业及其产品树立良好形象，并最终带来不可估量的社会和经济效益。

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。

2）自动加脂装置或集中润滑系统的配置
传统的手动加注润滑脂费时费力，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润滑脂的设备，如集中润滑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润滑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，从而延长加注润滑油的间隔，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
工程机械控制技术的电子化代表了当今技术的发展趋势，采用微机控制技术，实现了各种工况下自动判断、挖掘机器发动机的功率输出，达到发动机的最佳功率匹配，减少
发动机的燃油消耗，并自动诊断机器状态，使机器使始终能保持良好状态，因此控制和操纵的人性化能大大提高作业的安全性和舒适性。

5）系统可靠性设计
尽量运用高可靠性的成熟技术和借用经市场考验后的成熟系列零部件可延长各关键系统或零件的使用寿命，减少更换次数。

例如降低制动元件的更换频率就相当于减轻了对周围环境的破坏与污染。

浅谈工程机械产品设计:解析现代设计方法在工程机械产品设计中的应用
摘要：随着我国经济的不断发展，我国机械行业在发展过程中面临着新的挑战。

现代设计方法在工程机械产品设计中的应用，改变了以往工程机械产品在设计这一环节中老套模式，使工程机械产品的设计更加的新颖，能够满足工程机械市场中对于产品设计的标准与要求，对于工程机械产品的设计与发展有着非常重要的作用。

关键词：现代设计方法；工程机械产品；设计；应用
工程机械产品的设计，是工程机械产品在生产过程中一个非常重要的环节。

工程机械产品设计中的传统设计方法，
已经无法满足工程机械在发展中的需求，不能适应工程机械市场的变化，现代设计方法在工程机械产品设计中的应用，有效的解决了传统设计方法应用于工程机械产品设计中存在的问题，提高了工程机械产品设计的水平与质量。

1.现代设计方法的概述
随着我国科学技术的深入发展，计算机技术在我国各个行业中的应用非常广泛，现代设计方法这一门新兴的学科应用而生，它是一个决策、寻优、综合的过程，以对产品进行设计为总的方向，主要的内容有：虚拟设计、相似性设计、三次设计、反求工程设计、价值工程、疲劳设计、人机工程、人工神经元计算方法、工业艺术造型设计、计算机辅助设计、动态仿真设计、有限元分析、优化设计、模块设计、可靠性设计等。

工程机械产品在设计过程中应用现代设计方法的时候，通常都是利用计算机进行相关设计中的计算、分析以及决策。

现代设计方法具有以下几个特点：
1、现代设计方法在设计理论中进行了延伸，设计思维的出现了变化，设计的范畴也得到了有效的扩展。

2、现代设计方法中，综合了多元化的设计理论、设计方法、设计技术。

3、现代设计方法中，设计手段逐渐的虚拟化、并行化、计算机化、自动化、精确化、智能化。

2.现代设计方法在工程机械产品设计中的应用步骤
工程机械产品在设计过程中，对于现代设计方法的应用，必须经过几个的阶段，以下几个阶段是现代设计方法在工程机械产品设计中的应用步骤。

1、三维实体造型
工程机械产品设计中，应用现代设计方法完成全部阶段的前期，必须要完成工程机械产品设计中的原方案，这样能够有效的确定工程机械产品中所有零部件的结构与形状。

在这一基础之上，利用三维实体造型软件对工程机械产品中零件的三维模型进行构建，构建出来的零件三维模型能够有效的将设计人员的思想展现出来，还要对工程机械产品采取针对性的力学实验研究，对工程机械产品中每一个零件的所具备的力学特性进行确定。

2、有限元结构分析
工程机械产品的三维实体造型构建好之后，要对工程机械产品中每一个零部件的应变性能与动态性能进行分析，如果分析出来的结果无法满足相关规定中对于零部件的标准
与要求，就必须修改零部件的三维实体造型。

工程机械产品设计中的有限元结构分析这一阶段，主要的作用就是提升工程机械产品在设计过程中的精确度，防止工程机械产量的设计出现问题。

3、优化设计
在对同一类型的工程机械产品进行生产的过程中，可以采取很多种设计方案对工程机械产品进行设计，不同的设计方案在工程机械产品设计中资源消耗的程度也不相同，所以必须对工程机械产品设计中的设计方案进行优化设计，选择最合理的设计方案，节省工程机械产品在设计中所花费的时间与资金成本，同时确保优良的设计效果。

4、动态仿真设计
在工程机械产品的设计中，一直使用动态设计或者是静态设计，都会在一定程度上增大工程机械产品设计实验的风险，这一形势下的设计成本也相对的比较高。

动态仿真设计利用计算机网络技术，对工程机械产品中的结构在各种情况下所能够承受的负载，随着时间变化而变化的这一种情况进行模拟，还对工程机械产品中的位移、速度等一系列事项，采取幅域、时域的统计分析方式。

所以，工程机
械产品在设计过程中，对于动态仿真设计的应用非常重要。

5、零部件的详细设计
工程机械产品设计在经过上述四个阶段之后，工程机械产品的三维实体模型已经基本上完成了，下一个阶段的主要工作就是利用已经完成的三维实体模型，对其进行二维工程图设计，然后完成工程机械产品设计中的整体设计图。

工程机械产品中的每一个零部件都非常的重要，任何一个零部件在设计环节中出现问题，都会导致工程机械产品出现相应的问题，所以在完成三维实体模型之后还要对工程机械产品中的零部件进行详细的设计，确保每一个零部件的设计质量，这对于工程机械产品的运用有着十分重要的作用。

3.现代设计方法在工程机械产品结构强度进行设计时的应用
1、强度的计算
以某一个工程机械车架为例子，车架中的钢板材料为9Cr 最佳，许用应力为180MPa，车架材料所能承受的负载极限是340MPa，安全系数则为1.9，在这一条件之下，计算截面如图1所示。

然后进行应力的计算，计算出来的结果，如表1所示。

根据表一中的信息数据，可以推断出工程机械车架中的架高应力区，处于I-I、II-II、III-III这三个位置的截面处，但是一些主要荷载力都作用于这三个位置的截面处，这就造成I-I、II-II、III-III截面处发生应力集中的现象，导致这三个位置的截面处存在的应力最高，三个截面处的强度却降低了。

由此可知，选择的工程机械材料中的许用应力值要高于最高截面处的应力，所以应该加强工程机械车架中外侧的板铰，对于车架其他部位硬度的设计，应该适当的为较低。

结语：
现代设计方法在工程机械产品设计中的有效应用，有利于工程机械产品在设计过程中保持精确性、安全性、稳定性，解决了传统设计方法在工程机械产品设计的应用中存在的一些问题，对于工程机械产品的设计有着十分重要的意义。

浅谈工程机械产品设计:工程机械产品设计中的节能与环保
[摘要]随着我国基础建设力度的不断加大，工程机械种类和数量不断增加，工程机械所消耗的资源和排出的污染物对环境的影响越来越大，从源头入手，高效地利用资源、
能源，保护环境是我国社会发展对机械工业的必然要求。

本文首先分析了我国工程机械产品节能环保设计的现状，然后详细阐述了工程机械产品设计中的节能与环保要点。

[关键词]工程机械；节能；环保；环保型材料；发动机一、我国工程机械产品节能环保设计的现状
我国工程机械经过了几十年的发展，已在世界工程机械市场占有一席之地，涌现出三一重工、徐工、柳工等一些知名的企业。

但是我国节能环保型工程机械起步较晚，还缺乏相应的技术法规和标准，有关环境、安全、人机等方面的指标过低，阻碍了我国绿色工程机械的发展。

例如国产机械噪声大、尾气排放不达标的情况一直没有得到较好地解决。

随着工程机械种类和数量的不断增加，大量工程机械所消耗的资源、排放的污染物以及施工中产生的噪声、粉尘等对环境产生了巨大的负荷。

再者，国内极少有企业能够生产出各种具有节能效果的多路阀和液压泵，难以实现液压泵与发动机的功率匹配。

因此，我国的中高端工程机械产品的液压元件基本选用进口产品。

此外，对于中型以上的工程机械产品，国产的柴油机的综合性能指标满足不了要求，且要比国外的扭矩储备低、可靠性差。

由此可见，“两低一高”―――低油耗、
低排放和高可靠性已是当今国内工程机械发展的重点攻关内容。

二、工程机械产品设计中的节能与环保
（一）环保型材料的应用
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和废弃零部件处理
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。

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。

（二）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。

1、选用低油耗、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。

2、选择具有高压共轨喷油系统的发动机。

发动机工作中喷油系统响应灵敏，喷油量精度较高，喷射压力的提高（目前应用160兆帕，可达180兆帕），改善了雾化效果，使燃油与空气充分混合，使燃油得到充分燃烧。

不仅节省燃
油，还可大大降低有害气体的排放，降低了噪音，节能减排效果较好。

3、尽可能选择具有废气再循环技术（EGR）的发动机。

在进气处理技术中，它是最有环保前景的技术，该技术是通过将部分冷却后的发动机废气，由电子EGR阀系统控制流量，再次送回燃烧室中燃烧，有效减少有害气体的排放。

（三）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。

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。

（四）液压系统的设计
液压系统的清洁和防渗漏与系统高效节能的设计，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。

（五）采用新型传动装置
采用先进的成套化、信息化技术，将其安装在装载机上代替传统的传动系统，在完成相同作业量时，可减少油耗20，提高生产率40，减少发动机有害污染物的排放，而且操作舒适、可靠性高、使用寿命长。

该系统节能降耗的关键技术之一是智能化控制模块，它能根据液力变矩器的工况控制变速箱，进而控制发动机的转速，使发动机始终处。