基于模块化设计理念的工程机械结构优化与应用研究
石美1 张嘉欣2 张世奇3

1北京师范大学—香港浸会大学联合国际学院，中国香港，519087；

2广东海洋大学，广东省湛江市，524088；

3湖北工业大学工程技术学院，湖北省武汉市，430070；

摘要：工程机械产品结构复杂、品种多样，传统“一次性整体设计”难以满足市场多元化需求与快速迭代要求。模块化设计通过将整机结构按功能单元划分为可独立设计、标准化生产与灵活组合的模块，能够显著缩短研发周期、降低制造成本、提升维护效率。本文以典型工程机械产品为研究对象，探讨模块划分原则、关键模块结构优化方法与装配工艺，结合有限元与拓扑优化技术，分析动力传动、行走底盘、工作装置等重点模块的轻量化与可靠性提升策略，最后通过装载机与挖掘机的应用案例验证了模块化设计的实效性与可推广性。研究表明，基于模块化设计的工程机械具有更高的结构统一度、生产柔性与维护便捷性，将为行业实现数字化、智能化转型提供有力支撑。

关键词：模块化设计；结构优化；工程机械；有限元；装配工艺

参考文献

[1]张伟.机电工程自动化技术的应用研究[J].造纸装备及材料,2024,53(12):108-110.

[2]翁兴宇.现代机械设计理论与方法研究综述[J].南方农机,2024,55(S1):109-111+120.

[3]李婵,钟桂强,廖延.浅析自动化封闭式细胞处理系统的模块化设计[J].中国标准化,2024,(24):154-159.

[4]张碧清.模块化设计在压力机性能优化中的应用与案例分析[J].锻压装备与制造技术,2024,59(06):31-34.DOI:10.16316/j.issn.1672-0121.2024.06.007.

[5]尹友为.现代设计方法在水泵设计中的应用研究[J].电子元器件与信息技术,2024,8(11):261-263.DOI:10.19772/j.cnki.2096-4455.2024.11.080.

[6]种洋.冶金机械矫直机的结构设计[J].冶金与材料,2024,44(10):7-9.