工程机械轻量化课件.ppt

轻量化技术在工程机械设计中的应用 目 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 一、工程机械轻量化的概念与意义 二、实施工程机械轻量化的难点问题 三、工程机械轻量化技术的研究内容 四、工程机械轻量化技术的实现途径 五、总结与展望 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创新服务平台 面向工程机械行业的技术服务集群 面向工程机械行业的人才培养基地 企业与大学高效对接的接力区 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 工程机械系列双向词典 组织单位 中国工程机械学会 大连理工大学 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 外（英、德、俄、日、法、西）汉词条 行业产品图库 汉外词条 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 * * * * * * 谢 谢！ Thank you！ * 谢 谢！ Thank you！ * 谢 谢！ Thank you！ 高 顺 德 2010年10月 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70~90％。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。 1.2 我国产品轻量化技术现状 从仿制前苏联的产品开始，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。 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。 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%。 实例：马尼托瓦克公司生产的一款履带起重机，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。 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。 实例：今冈船务公司替换塔机事件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。 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。 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