浅谈工程机械设计中轻量化技术的应用思路总结

浅谈工程机械设计中轻量化技术的应用思路总结

杨虎

内蒙古鑫元硅材料科技有限公司  内蒙古包头  邮编014010

摘要：工程机械在我国城市化建设期间被广泛应用于社会各行各业当中，对提升社会生产力，促进国民经济发展具有重要作用。随着技术创新与发展，轻量化技术在工程机械设计中的应有作用越发明显，已经逐步成为制造行业的主要发展趋势。基于此，本文详细阐述轻量化技术应用重要性，并从多个角度提出轻量化技术在工程机械设计中的具体应用途径和方式，望予以借鉴和参考。

关键词： 工程机械设计； 轻量化技术； 国民经济；技术创新；

轻量化技术即通过优化制造工艺以及合理采用新型材料和结构以此实现工程机械设计要求，实现节能环保要求，并大幅度降低工程机械总体重量，能够有效降低工程机械制造生产成本，提高工程机械生产性能，避免能源浪费和损耗，符合我国节能环保政策要求，为实现可持续发展目标奠定了坚实的基础。

1轻量化技术应用的重要性

（1）降低工程机械自身重量。轻量化技术的有效运用能够在保障工程机械运行效率和安全性的基础上，合理减轻设备自身重量，以此实现提升机械性能以及节约能源消耗量等发展目标。尤其是对于大型的挖掘机以及搅拌设备等，能够在运行中降低对设备的损耗与荷载，大幅度提升设备使用年限。除此之外，轻量化技术的应用还能够提升设备运行效率，提升使用便利性，符合节能环保发展目标要求[1]。

（2）提升整体性能。在工程机械设计工作中，合理应用轻量化技术，能够对其结构设计与材料选择方面进行合理优化， 大幅度提升设备结构的稳定性和安全性，延长机械设备服务年限。除此之外，轻量化技术还能够改善传统工程机械重量型结构设计缺陷和不足，减少设备振动和应力影响，通过新型材料与结构形式优化，能够最大限度地保障工程机械结构的稳定性和安全性。

（3）拓展工程机械应用范畴。轻量化技术的应用能够有效降低工程机械自身重量，提升运行效率和稳定性，因此，其应用范畴也逐步扩大。举例来说，对于施工环境相对恶劣且空间较小的环境中，轻量化工程机械更便于操作和控制，能够满足特殊作业需求。另外，对于防洪防汛以及智能化建筑中，轻量化工程机械也能够得到广泛应用，对提升操作便捷性，优化施工效率具有明显作用。

2 工程机械轻量化设计的技术的应用分析

2.1结构总成优化设计

在传统工程机械设计工作中，往往存在自重较大、结构复杂、笨重等不良问题，影响工程机械运行效率和运行状态，影响实际利用率。因此，充分发挥轻量化技术优势，对工程机械进行结构总成优化设计，能够根据目前发展要求，对工程机械产品结构以及各个部件之间的关系进行合理优化与设计，以此实现降低设备自动，提升运行效率，降低运行能耗的发展目标。通常情况下，机械工程结构总成优化设计主要分为以下几项内容：其一是尺寸优化；其二是拓扑优化；其三是形态优化等，并根据实际要求对各个部件实际利用效率进行全面调查与分析，在保障工程机械正常运行状态下，实现结构优化设计，减少冗余部件[2]。

2.2仿真设计

虽然轻量化技术应用对降低工程机械自身重量，降低运行损耗具有明显作用，但是在其具体设计过程中，设计人员需要对工程机械生产材料、结构性能、零部件用途以及之间关系等进行全面分析，设计难度相对较大，且受设计人员专业能力以及设计理念等因素影响，往往会导致设计方案存在诸多不足和缺陷，影响工程机械运行质量与安全性。在此背景下，将仿真技术与轻量化技术进行有效融合，能够以工程机械设计方案数据信息为基础构建完善的仿真模型，将设计方案进行立体化展示，设计人员能够从多角度细致观察设计方案实施效果，并通过设置不同环境参数以此检验工程机械产品的运行情况，最大限度地保障工程机械产品符合行业发展要求，提升运行质量和安全性。除此之外，仿真设计还能够减轻设计人员工作量，完成大量数据计算工作，保障计算结果的准确性和全面性，降低设计人员工作压力，对提升工程机械设计水平，优化设计方案具有重要作用[3]。

2. 3 优化制造工艺

在早期推广工作中，受制造工艺等因素影响，工程机械产品存在结构复杂以及自重较大等问题，无法实现轻量化设计措施，致使工程机械产品质量与设计方案预期成果存在较大差异性，也极大地限制了轻量化技术在我国各行各业中的推广与应用。制造业可以积极借鉴国家成熟制造工艺，例如增压技术以及热处理技术等，全面提升工程机械制造工艺体系，为加大轻量化技术的推广与应用奠定基础。

2. 4 应用高强度钢

工程机械设计与生产工作中，钢材是应用较为广泛的材料之一，对提升工程机械制造质量具有重要作用，同时也是轻量化技术设计的关键性内容。随着时代的发展，我国钢材性能不断创新和发展，越来越多的高强度钢材被广泛应用于工程机械设计当中，有效提升了工程机械整体运行性能，减低运行损耗。

2. 5 应用碳纤维增强复合材料

碳纤维增强复合材料性能优越，具有较强的抗断裂性以及抗疲劳性，能够有效延长材料使用年限，即使应用环境相对复杂和恶劣，也能够极大地提升工程机械运行安全性和稳定性。在轻量化设计中，需要加强 碳纤维增强复合材料的应用，例如挖掘机设计中，能够有效解决传统挖掘机黏土以及物料自由流动等问题，全面提升工程机械运行质量。

3 结束语

综上所述，轻量化技术在工程机械领域中的广泛推广与应用，对提升工程机械运行效率，保障产品质量和稳定性具有重要作用。因此，制造业需要充分认识到轻量化技术的重要作用，并做好轻量化设计，积极创新结构、加强新型材料的应用，全面提升工程机械运行效率和性能，促进制造行业规范化发展。

参考文献

[1]夏彬. 浅谈工程机械设计中轻量化技术的应用[J]. 科学与信息化,2024(4):103-105.

[2]蔡啟超. 工程机械设计中轻量化技术的应用研究[J]. 中国设备工程,2022(15):225-227.

[3]李新良. 探讨工程机械设计中轻量化技术的应用[J]. 中国设备工程,2021(11):231-232.