《工程机械发展研究8000字（论文）》

工程机械发展现状及未来趋势研究报告TOC\o"1-3"\h\u31420摘要： 一、课题背景及意义（一）工程机械的发展历史工程机械起源于19世纪欧洲工业革命期间，期间经历了两次历史转折点。第一次转折点出现在19世纪末期至20世纪初期，基础设施建设成倍增长，新技术新方法不断涌现，诞生了以凯斯（CASE）、卡特彼勒（CATERPILLAR）、沃尔沃（VOLVO）、悍马（HAMM）、小松（KOMATSU）、川崎（KAWASAKI）等为代表的比较具有影响力的第一批工程机械企业。第二次转折点出现在二次世界大战结束后，二战后基础设施的重建对工程机械设备的需求逐渐增大，部分企业由战时生产军用设备转为制造民用产品。此期间出现了以戴纳派克（DYNAPAC）、杰西博（JCB）、宝马格（BOMAG）等为代表的新兴工程机械企业。在这之后工程机械行业便渐渐进入了稳定优化阶段。由于国外工程机械行业发展较早，工业基础雄厚，卡特彼勒（CATERPILLAR）、沃尔沃（VOLVO）、小松（KOMATSU）等企业一直处于世界领先的地位。到了20世纪50年代，中国工程机械行业才在薄弱的工业基础上开始起步，在响应国家建设的迫切需求的情况下，以制造功能性产品为主。然而在相当长一段时期内，多方面原因导致工程机械行业发展缓慢。一直到了70年代末中国大地上吹响了改革开放的号角，一部分有实力国企开始慢慢引进国外的产品和技术，并因此奠定了向现代化迈进的基础。中国到了90年代后工程机械的发展进入快速发展阶段，中国巨大的市场吸引了大量外资企业，促进了工程机械行业的技术进步和规模扩展。进入21世纪以来，中国工程机械企业在国际市场崭露头角，涌现出了如徐工集团、国机重工、三一集团、中联重科、雷沃重工集团等国际一流制造商。国内工程机械行业发展虽然时间短但是速度快，然而技术层面已相当成熟趋同，企业之间通过技术竞争难以拉开差距，工业设计却成为新的核心竞争力。工程机械的工作原理及特点工程机械一般都是由动力装置、传动装置、执行装置和操纵系统组成,此外,大部分工程机械还有行走装置。工程机械中各模块之间都存在着紧密的信息交流和功能联系使其共同形成完整的系统。动力装置是指为工程机械提供动力的装置,包括内燃机驱动和电力驱动两种形式;传动机构是指把动力从内燃机或者电力源头传递到工程机械工作装置的构件或机构,主要有齿轮传动、链传动、皮带传动、凸轮传动、蜗轮蜗杆传动等形式;工作装置是工程机械完成任务动作的最直接部件;操纵系统是操作人员控制工程机械的机构,随着信息科学的发展,有些工程机械的智能化程度很高,能够自主完成工程任务。特点方面工程机械多为重载设备,广泛用于国防建设、交通运输建设、农林水利建设以及能源工业建设和生产等领域，至于工程机械的工作特点当今社会现在基本所有建设施工工程都需要工程机械，且大多在野外进行土方作业，我国土地辽阔其自然现象和地理现象差距比较大。除了一般的施工要求，工程机械还应满足各种特殊工程的施工要求其中既要具备在沿海地区的耐潮湿和在亚热带气候中耐热的能力；又能适应高原地区耐千热和在高寒缺氧的环境下正常工作的能力并且在工作条件方面，既要考虑高空作业还要考虑水中作业的情况。二、工程机械的发展现状（一）国外工程机械现状自20世纪90年代以来,国外工程机械进入了一个新的发展时期,在开发新机型的同时，不断对已有机型进行优化完善。继完成提高整机可靠性任务之后，技术发展的重点在于增加产品的电子信息技术含量,优化驾驶人员的工作条件,同时近几年,国外工程机械产品以信息技术为先导,在发动机使用新能源燃料与电液控制系统、无人驾驶、可视化驾驶、全球GPS定位与作业、故障诊断以及监控、节能与绿色环保等方面,进行了大量的研究,开发出许多新结构和新产品,提高了工程机械的高科技含量,促进了工程机械的发展。发达国家的工程机械产品技术含量不断提高;产品品种向专业化和多功能性两极发展,系列品种更加完善,节能及污染排放明显得到改善。总体发展趋势及经验表现在以下几方面：1、工程机械在机电一体化方面得到快速的发展工程机械机电的一体化涉及到的内容比较多，其中的柴油机电子控制是比较重要内容。这一控制就包含着燃料的喷射以及电泵检测控制和发动机工况等层面内容。还有是在整机电子控制方面的内容，包含着远距离控制以及电液操纵和无线电遥控等方面的内容。再有就是其他辅助部分的电子控制，包含着电信以及空调和各种报警装置等相关内容对这些机电一体化的内容进行了解，能更好的认识到工程机械机电一体化的技术应用重要性和价值。因此国外将机电一体化技术在工程机械上应用推广,主要是为了节约能源、降低排放污染其次就是其方便快捷的操作性及稳定性,在满足越来越严格的环保要求的同时,在对提高作业效率，提高产能等方面起着重要的作用。德国的Bosch公司、美国的GM公司、Ford公司及日本的电装公司等先后推出各种电子控制燃油喷射系统和无分电器电子控制点火系统。随后在其它整机的控制系统中也都采用机电一体化技术。国外机电一体化技术的推广使用,也使设备操作更加精细化,简单化、舒适与安全、提高可靠性方起到了决定性作用。因此,机电一体化技术目前已成为衡量工程机械性能的重要先进指标之一。美国、德国、日本等国家在20世纪90年代中后期推出的新产品60%以上大类产品都配置了电子控制系统,例如液压挖掘机、推土机、装载杋、混凝土搅拌站、路面搅拌机及摊铺机等产品,从而赢得了广大用户。重视发动机废气排放标准发动机是工程机械的核心部件，为工程机械配套用的发动机是技术含量最高的发动机之一。除了需要具备低速大扭矩与足够的功率储备以外，还有对适应外部野外环境的各种特殊要求，例如应该具备在寒冷的条件下稳定起动的性能，在沙漠化地区，要保证有效的输出功率和耐磨性，在高温地区要解决发动机的高温现象。因此发动机的技术水平是直接影响工程机械装备水乎的关键。微型化及多用化方向发展随着西方世界大规模基础设施建设工程日益减少，城市基础设施的保养及小型化工程项目逐渐增加，为了降低因人力而产生的费用支出和提高工作效率，各种小型、微型工程机械产品不断开发出来。这些小微型的工程机械多数用在操作空间受限以及家庭院落中，也或者是在小型建设工程项目中使用。（二）我国工程机械现状当前，我国工程机械发展已经进入到中长期快速发展的阶段。随着我国城市化进程的飞速推进，工程建筑将会大量增加。对于工程机械而言，市场容量增加将会带给工程机械长足而稳定的发展。在工程机械快速发展的过程中，其配套零件产品的需求将会大大增加，整个行业的大规模的生产会在很大程度上降低生产成本，同时提高企业产能。另一方面，工程机械行业与其他行业相比具有很强的抗风险能力，稳定性高，国家对于工程机械的投入大、资金充足，受到市场冲击的影响较小。现在我国工程机械行业的规模和销售额在机械工业中次于电器、汽车、石化通用和农机,工程机械已成为重要的施工生产装备,在国民经济中占有一定的地位,已形成了以徐州、长沙、厦门、柳州、济宁与临沂、合肥、常州、成都、西安、郑州等为中心的十大产业集群区,以徐工集三一重工、中联重科、柳工集团等为代表的龙头企业目前已经通过内外合作、收购兼并、横向联合走上了集约化、规模化的发展道路。其中2017年，累计出口整机127.37亿美元，同比增长16.9%，占出口总额的63.4%；零部件出口73.68亿美元，占出口总额的36.6%，同比增长21.5%。整机产品出口主要流向“一带一路”沿线，零部件主要流向发达国家市场。整机中出口增长较多的主要有装载机、履带式挖掘机、电动及内燃叉车、摊铺机、自卸车、刮平机、压路机、推土机等。从上述数据可以看出市场对工程机械的需求量都有着不同程度的增长。我国为了实现宏观的调控政策,对这些基础建设工程进行了一定的限制。根据现在的发展情况,部分专家指出,今后几年将会是工程机械以及多功能工程机械的绝佳发展时机并且中西方工程机械制造业技术的差距预期将在未来几年不断缩小。虽然我国近几年的发展速度极快,但是有关工程机械产品的自主知识产权技术,掌握的不够,而且这类核心技术在我国并不多,这就导致很多企业受到影响。其中出口受到制约,知识产权受到侵犯,这两个问题都是现在最常出现在企业的问题。为了避免这些问题的出现,保护企业的利益,我们应该积极维护新产品开发成果,并且在新产品开发之后向相关部门神情专利,以此来保障自己的利益。三、工程机械的应用领域（一）工程机械在国防建设中的应用全面、深入、高效的发展格局已上升为国家战略，这为工程机械向国防高端装备“智造”提供了良好的机遇。一系列政策相继的出台，使得各个国家、政府、企业也已经行动起来。工程机械“参军”的障碍、壁垒、限制有望被打破。并且国家经济利益的快速增长以及军队保障支撑任务的急速发展，为工程机械发展注入了新的活力。工程机械与武器装备密不可分，有些工程机械略加改造，即可直接用于军用。例如在卡车上加绞盘方仓可制造机动方仓，履带车加上炮塔就可制成坦克，目前船舶制造业已经发布了军民两用产品标准以加快适应在国防领域的建设进度。并且在“国防科技工业军民融合发展成果展”中由科工四院重工公司研制生产的可载重220吨的多轴电动轮重型矿用自卸车已经通过寒区适应性、负载启动、燃料消耗等多项试验。此次设计运用到了军用汽车底盘等多项技术，打破了矿用车市场一直由由国外产品垄断的格局，推动了国产高端矿用工程机械的技术发展，提高国产装备全面参与市场竞争的能力。企业负责人曾表示，中国工程机械行业正逐步迈入国防科技行列的大家庭中，不仅仅是自卸车这一类产品，后续包括挖掘机、装载机、摊铺机等工程机械页将陆续的实现这一目标。（二）工程机械在城市建设中的应用城市建设服务于\t"/item/%E5%9F%8E%E5%B8%82%E5%BB%BA%E8%AE%BE/_blank"城市运行，其分为城市精神文明建设和建筑实物建设，现阶段，工程机械已经在建筑实物建取上得了瞩目辉煌的成就，包括在地铁建设方面、轻轨建设方面、公路建设方面、机场建设方面、铁路建设方面等等，接下来从跟我们常常见到的公路建设方面对工程机械的应用进行进一步解读。首先在公路建设方面，其路基开挖施工时就需要挖掘机进行土方挖掘，并用装载机、推土机等对土方进行搬运，地基完成后则需要用到压路机对地基进行压实并且用刮平机对路面进行找平等等，再有在后期公路养护方面所用到综合养护车，目前国内已发展的综合养护车主要有三种类型产品：第一种类型是带有热储料箱的沥青路面综合养护车，第二种类型是沥青混合料再生养护车，第三种类型是带有加热墙的沥青路面养护车等。养护车作为公路养护工作中不可缺少的养护设备，因此具有非常广阔的发展前景，并且随着我国城市基础建设的发展和公路养护要求的提高，路面沥青铣刨机等工程机械的需求量也将会在不就的将来大幅度提升，综上所述工程机械在城市公路建设及后期保养方面起到了举足轻重的作用。（三）工程机械在农林水利建设中的应用中国的发展离不开农林水利的建设，随着其建设规模和范围的增加其建设环境越来越复杂，施工设备要求也越来越高。近年来随着经济与科技的不断发展我国农林水利工程机械设备的发展水平不断提高，很多必要的机械设备已经成功应用在大中型农林水利工程建设中了，农林水利中所使用到的工程机械设备有很多不同的种类，有负责清理淤泥的清淤机、也有负责清理土方的推土机、以及负责挖掘沟槽的挖掘机等等，下面我们举几个例子介绍一下现阶段我国农林水利机械设备的应用情况。第一、河道疏通机械。河道的疏通机械也就是河道清理机械，是组成农林水利工程机械设备的重要组成部分之一，常见的有耙吸式挖掘船、链斗式挖掘船和抓斗式挖掘船等，不同的施工环境可以选择不同种类的挖掘船进行作业。当前我国河道清理机械设备的发展已经取得了一定的成绩，我相信在不久的将来伴随着科技的发展该种工程机械设备的工作效率和工作效果必然会越来越高。第二、节水灌溉机械。水资源是确保庄稼能够生长的必备条件，农田水利包括对庄稼的浇灌、抗旱、排涝等，它能够安全的保证庄稼的健康成长，而农田水利基础设施作为农田水利的保障条件就更可以说是农业生产的根本命脉，俗话说的好，“收多收少在于肥，有收无收在于水”，没有过关的水利基础设施，粮食收成就没有保障，农民的生活水平就没有保障，农业经济生产就会出现严重的问题，所以加强农田水利的基础建设是现代农业生产的必然趋势。当前我国水资源稀缺，因此平常在进行庄稼灌溉时必须要注意节约用水，上世纪九十年代以来我国的农田水利节水灌溉机械已经有了较好的发展基本能够满足需求，主要包括大中小型的喷灌机以及喷管用水泵等。第三、防汛抢险机械设备。随着我国人口总数的急剧增加，很多原始森林被迫改成了耕地，大片的树林、植被砍伐，这使得我们赖以生存的生态环境受到了严重的威胁，同时带来的直接影响就是各地自然灾害频繁发生，其中与水利密切相关的就是洪涝灾害，近年来我国各地洪水灾害的发生频率越来越高，灾害程度也越来越严重，所以在抗洪抢险中水利工程机械设备的合理利用就是十分必要的，我国的防汛抢险机械设备目前还比较少，达不到机械化抢险的程度取而代之的多是人力抗洪，不仅抗洪效率低成果慢还无法保证工作人员的人身安全。在抗洪抢险作业中，很多大型的机械设备都可以得到极为广泛的应用，例如可以用挖掘机和推土机把洪水缺口用土方堵住，减少洪水泄漏量，用装载机转移受灾群众，保障人民群众生命财产安全，这样不但可以减轻劳动强度、提高抗洪防汛的效率还能在一定程度上降低防汛抢险的投资。四、工程机械的发展趋势（一）发展工程机械的新技术工程机械设备在建筑施工过程中有着关键作用，对于工程项目的开展十分重要。因此开展对工程机械研究的发展趋势及新技术研究具有重要意义和价值。现阶段工程机械发展的趋势及新技术主要有：发展快、水平高，工程机械产品不断朝着系列化、集成化、标准化和微型化方向发展；电子化、信息化、智能化水平得到有效提升,同时在未来的发展中工程机械将会表现出交叉性发展，综合性能得到不断提升，其绿色环保理念的发展新技术将会得到进一步的应用；在发展中对其可靠性、安全性将会引起足够的重视，不断提升产品的整体性能表现。对于工程机械的新技术发展方法，需要应用先进的科学技术、增强管理技术、开发故障检测技术、综合利用核心技术，提高我国智能化水平以及工程机械以及工业化水平。（二）提高工程机械的智能化工程机械的智能化与信息化发展前景要迎合当前社会发展需要。对于工程机械信息化这一方面，不仅要全面售前信息还要做好售后信息的完善工作。售前信息要包括机械的各项参数、适用范围等。售后信息包括机械的保养参数、维修方式等，保证工程机械的使用寿面。对于智能化这个方面要做到把集成传动控制系统、发动机智能控制系统、液压冷却控制系统、信息采集和传输系统、热传导控制系统等集成系统为一体，实现工程机械在工作过程中高效率、精确测量、信息转变和传输误差小等特点。工程机械智能在编程技术运用，数字化运用以及网络计算机的运用当中已经取得了比较大的成就，未来趋势希望在以下两个方面突破和发展。第一，综合运用计算机网络技术，自动控制的多种传感器一体化运用当代是网络发展的时代，网络发展技术可谓已经遍及了全球，自动控制的多种传感器的一体化运用是加快机械运作效率的保障，如若可以运用到每一种机械当中，就可以极大的加速社会生产力，提高劳动生产率。第二，研究开发工程技术，将微电子人工智能以及可编程的网络信息技术融入一体电子技术是现代科学技术进步的重要方向，虚拟技术是现代科学技术当中重要的发展方向，虚拟技术可以对现实当中还未实现的画面进行预言如若可以将人工智能技术当中的虚拟技术运用到更多的机械工程运用，人类社会的发展也将会出现更多有趣事情以及更多有趣的可能。（三）提高工程机械的体系化体系化发展是目前我国工程机械的主要发展形式之一。很多国际公司已经开始进行产品体系化应用，从而推出了不同形式的产品。而且这使得产品更新速度明显提高。现阶段国际对于工程机械的研究呈现出两极化，主要以小型化和大型化两种设备为主，以此来满足不同用户的具体需求，这也是未来工程机械发展的主要方向之一。作业功能多样化也是目前工程机械设备比较突出的一大特征。比如液压挖掘机操作机具的功能多样化，只需使用同一个主机就能够进行挖掘、装载、破碎、剪切和压实等具体功能。在开展市政道路的施工和养护过程中，功能多元化显得十分重要，因为其要进行清扫、除雪、挖掘、破碎及压实等一系列操作功能，所以在未来的发展应用中将会得到进一步的深入研究。加大对于功能多元化工程机械设备的开发，使之形成一种体系这也将是未来从机械技术的发展趋势之一。（四）提高工程机械的“绿色”化在科学发展观念的指导下，我们愈发关注到人与自然的和谐相处的重要性。我国工业化水平的提升带动了工程机械制造业的发展，但是，在其发展的同时，出现了污染环境、破坏生态等问题。因此，对工程机械绿色设计和制造技术的研究格外重要，它们决定了工程机械制造业可持续发展的方向。所以工程机械绿色设计与制造技术，一方面，增加了企业的经济收益，另一方面，体现了节能环保理念，增强了社会效益，有利于企业实现可持续发展。整体而言，工程机械绿色设计与制造技术是顺应时代发展潮流，符合时代审美的。大力发展工程机械绿色设计与制造，能够在经济社会高速发展的新时期实现经济发展与环境保护的结合，是新时期工业发展的必然要求，也是工业企业主动承担社会责任地体现。在工程机械设计与制造的过程中，人们对于环保本身也有了深刻的印象。当然，实现环保与工业的