工程机械轻量化课件.pptx

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1、目目 次次轻量化的概念与意义实现轻量化的难点问题轻量化技术的研究内容轻量化技术的实现途径总结与展望第2页/共20页第1页/共20页一、工程机械轻量化的概念与意义一、工程机械轻量化的概念与意义第3页/共20页第2页/共20页1.1 轻量化技术的基本概念轻量化技术是轻量化设计、轻量化材料和轻量化制造技术的集成应用。产品设计费用仅占产品总成本的5，却决定了产品成本的7090。因此，产品设计是实现轻量化的最关键环节。轻量化技术是一个系统工程。轻量化的最终目标是重量、性能、成本和配套(也包括尺寸的减小）等因素的综合优化。第4页/共20页第3页/共20页1.2 我国产品轻量化技术现状从仿制前苏联的产品开始

2、，我国产品钢结构设计理论偏于保守，过度重视安全因素，导致安全系数过高，结构自重大，元器件笨重且性能较差。长期采用经验类比方法，设计周期长，候选方案少，缺乏合理的评价标准，难以获得优化的解。企业以仿形设计为主，自主研发和创新能力薄弱，缺乏试验数据的支撑，钢结构应用基础理论、CAE和智能CAD技术的应用缺乏深度与广度，应用过程中捉襟见肘。第5页/共20页第4页/共20页1.3 轻量化带来的益处(连锁反应)减少钢材消耗和这部分钢材生产的碳排放量，减少钢材加工、运输、搬运和安装等带来的能源消耗，减少基建耗损。降低作业过程中能耗与废气排放，降低工作噪音，提高整机材料利用效率。提高起重机械的动力性能，降低

3、工作时的驱动力、接触力和摩擦力，减少驱动部件所需的能量，提高机构和配套元器件的使用寿命。由于工程机械产品产量大，轻量化技术的应用可以大幅提升产品性能，提高企业利润。第6页/共20页第5页/共20页以塔式起重机为例，以年产2.5万台(09年数据)，平均每台消耗40吨钢材，每吨钢材5000元，较国外产品重10%计算，仅塔式起重机的钢材一项每年就有5亿元的提升空间。根据以上数据，按机械一般部件重量每减轻1，可节能1、减排0.4%；运动部件每减轻1，可节能2、减排1%计算，塔式起重机每年运行多耗能占总耗能的12%，多排放占总排放5%。第7页/共20页第6页/共20页实例：马尼托瓦克公司生产的一款履带起

4、重机，副臂采用复合材料。尽管副臂的制造成本增加，但是起重性能大幅提高，且对起重机主臂、转台和下车结构的要求降低。长期来看，综合效益优异。第8页/共20页第7页/共20页1.4 我国工程机械产品轻量化的潜力尽管受到国际金融危机的影响，09年中国工程机械行业销售额超过3000亿元，产量和销售额跃居全球前列，中国已成为世界工程机械制造大国。我国正处于“节能减排”的攻坚时期，汽车轻量化已经走在了前面，工程机械轻量化是大势所趋。我国工程机械行业基本完成了“从无到有”的阶段，正在经历“从有到优”的过程，正践行着从“中国制造”到“中国创造”的艰难转变。第9页/共20页第8页/共20页实例：今冈船务公司替换塔

5、机事件2009年，日资今冈船厂在旅顺开发区建厂初期购买并安装了两台国内著名厂家生产的塔式起重机。运行一年后，公司发现其耗电量超乎想象，甚至责成供电部门核查电表。最终今冈船厂购买了日本塔机，替换了原有塔机。第10页/共20页第9页/共20页二、实施工程机械轻量化的难点问题二、实施工程机械轻量化的难点问题设计周期不断压缩，工作量巨大，设计师疲于奔命，无暇轻量化。新产品即要求高的一次研发成功率，设计师承担巨大的压力，不敢轻量化。设计师忙于具体工作，轻量化理论和先进的设计软件的学习十分缺乏，不会轻量化。轻量化技术中存在大量不确定的因素，定量难度大。高校和科研院所着重于轻量化的理论研究，技术转化难度很大

6、。第11页/共20页第10页/共20页三、工程机械轻量化技术的研究内三、工程机械轻量化技术的研究内容容第12页/共20页第11页/共20页3.1 结构与材料的优化以安全性、结构强度、刚度和疲劳寿命等性能要求为前提，采用理论计算方法、有限元方法、数值优化方法、多目标优化方法，应用相关设计软件实施结构与材料的优化。采用创新机构设计方法，尽可能减少零部件数量，使结构更紧凑。创新机构设计包括对原有机构的创新应用、新机构的构思和原动机的创新等。实施多种轻量化材料的匹配，使合适的材料用在合适的部位。可采用一般材料实施减重，逐步过渡到部分结构采用轻质、高强度材料实施减重。第13页/共20页第12页/共20页

7、3.2 提升设计和仿真验证技术手段从全设计系统角度进行产品设计软件的集成，而不仅是单元系统的成功应用。深入理解和深度应用三维CAD软件实施产品设计，建立三维参数化零件库，实现三维模型与二维图纸的关联集成。深入理解和深度应用有限元软件，建立参数化有限元模型，实现CAD模型与CAE模型的关联集成。建立详实的产品设计与仿真验证规范，严格执行过程中不断修正与完善。第14页/共20页第13页/共20页3.3 开发和应用专用设计软件方案设计计算软件开发配套件选型软件开发参数化设计软件开发第15页/共20页第14页/共20页四、工程机械轻量化技术的实现途四、工程机械轻量化技术的实现途径径轻量化实施是一个长期

8、积累和逐步求精的过程。加大基础配套零部件研发的投入力度，鼓励设计师创新，重视科研队伍建设和保持研发队伍的稳定。重视试验的投入，做好数据积累工作，重视运用实验数据修正设计参数。设计师要转变观念，从简单仿制和经验类比转变为全面理解和自主创新。深度运用先进数字化设计手段和软件工具，开发与应用专用设计与计算软件，提高设计迭代周期。第16页/共20页第15页/共20页五、总结与展望五、总结与展望轻量化技术对于提升行业企业自主研发能力，达成产品引进消化吸收再创新，实现节能减排目标具有重大意义和实施的紧迫性。技术层面，树立正确的设计理念，应用先进的设计手段，重视实验和积累；管理层面，建立一支稳定的创新型科研

9、团队，摒弃急功近利思想，务实进取。重视轻量化技术的投入和坚持应用实践，即站在了行业技术发展的前列。第17页/共20页第16页/共20页大连理工大学工程机械研究中心大连理工大学工程机械研究中心定位面向工程机械行业的面向工程机械行业的创新服务平台创新服务平台面向工程机械行业的技术服务集群技术服务集群面向工程机械行业的人才培养基地人才培养基地企业与大学高效对接的接力区接力区工程机械系列双向词典中国工程机械行业通向世界的六条高速公路双向：汉语+英语、德语、俄语、日语、法语、西班牙语（6+1）资助单位国家出版基金管理委员会办公室新闻出版总署第18页/共20页第17页/共20页工程机械系列双向词典工程机械系列双向词典组织单位组织单位中国工程机械学会大连理工大学支持单位支持单位中国辞书学会中国社科院语言研究所全国科技名词审定委员会术语学研究所黑龙江大学辞书研究所清华大学科技史暨古文献研究所俄罗斯国立赤塔大学词典内容词典内容外（英、德、俄、日、法、西）汉词条行业产品图库汉外词条第19页/共20页第18页/共20页单击此处编辑母版标题样式单击此处编辑母版文本样式第二级第三级第四级第五级19祝大会圆满成功！祝大会圆满成功！谢谢 谢！谢！高高 顺顺 德德第20页/共20页第19页/共20页感谢您的观看！第20页/共20页