浅析现代机械环保产品设计方法

乐国祥

摘 要：工业化进程的加快，带动了科学技术的发展和进步，各种各样的机械产品不断涌现，在推动社会生产力水平提高，方便人们工作和生活的同时，所造成的资源消耗和环境污染问题也日益严峻，受到了社会各界的重视。在这种情况下，环保设计理念在机械产品设计中得到了越来越多的重视。文章结合现代机械设计的相关概念，对现代机械环保产品的设计方法进行了讨论和研究。

关键词：现代机械；环保产品；设计方法

前言

机械设计是指从产品的使用需求出发，对机械产品的工作原理、结构特征、运动形式以及力的传递方式、元件尺寸大小等问题进行综合考虑、分析和决策的创造性过程。在当前工业化进程不断加快的背景下，现代机械设计理念的发展使得各种各样的设计方法得以涌现，在产品设计中不仅关注产品的合理性、可靠性、安全性和经济性，也开始关注其环保性，注重产品在设计、制造和使用过程中的节能减排效果。

1 现代机械设计概述

现代设计是对传统设计的延伸和创新，是将传统中的经验、类比设计提升到逻辑、理性、系统设计的新方法，是在静态分析的基础上，进行动态多变量的最优化，是复杂的思维过程。自上世纪六十年代初期开始，人们将机械设计的过程细分成了不同的设计阶段，如用户体验阶段、技术设计阶段、工艺设计阶段等。而伴随着科学技术的飞速发展和进步，机械产品的设计逐渐发展成为一门科学，不再单纯的依赖设计者的经验技术或者思想灵感。不仅如此，在发展过程中，现代机械设计引进了许多现金和的设计方法理念，包括系统科学、信息科学、计算机技术等，推动了机械设计行业的持续发展。

在工业化进程不断加快的背景下，现代生产对于机械产品的需求不断增加，使得机械产品的种类繁多，结构也日趋复杂。从实现功能的角度分析，现代机械设计包括传统功能、系统功能、执行功能以及操作功能等，通过这些功能，可以实现机械的正常运作。同时，在现代机械设计中，计算机和专业软件是主要工具，可以是实现参数计算、结构分析、图纸绘制等，从而大大提高机械产品的设计效率。

2 现代机械环保产品设计方法

在产品设计中，环保设计也称生态设计，是指从产品的生命周期考虑，关注产品的一些环境属性，如可拆卸性、可回收性、可重复利用性等，并将其作为产品设计中的一个目标，在满足产品质量、性能和寿命等需求的同时，满足其环保需求，减少对于能源和原材料的消耗、减少对于环境的污染和影响。

2.1 选择绿色环保材料

绿色环保材料是指材料本身的性能优越，对于资源和能源的损耗小，对于环境的污染小，能够重复利用或者循环再生的材料，对于环保产品的设计是非常重要的。在对绿色环保材料进行选择时，应该从材料的工艺性能、机械性能、经济性以及环保性等方面进行综合考虑，有限选择可再生材料，同时提升资源的回收利用效率，实现可持续发展。在对机械产品的结构构件进行设计时，应该尽可能采用大模块化结构，选择无毒无害材料，以提升工程材料的再生率为目的。在材料选择过程中，应该尽量避免采用有毒有害材料以及存在严重辐射的材料，在资金条件允许的情况下，选择具备较高科技含量的新型环保材料。

2.2 回收性设计

所谓回收性设计，是指在产品设计阶段，充分考虑产品零部件及材料回收利用的可能性和回收价值，明确回收处理工艺，从而实现对材料以及零部件的高效利用。在回收性设计中，应该将环境污染最小化作为设计的关键和重点，对机械产品中可回收的零部件进行标记，研制对回收零部件进行加工处理和重复利用的工艺方法，明确零部件回收的经济价值。在机械产品回收设计中，需要关注几个方面的问题，一是结构的可拆卸性和可维修性，二是可重复使用零部件的识别，三是对回收零部件的清洁处理，四是确保结构设计的系列化图模块化。

2.3 寿命性设计

在产品设计中，应该在控制成本的基础上，延长其使用寿命，从而减少生产消耗，降低报废率，减少对于环境的污染和破坏。因此，在机械设计中，应该在保持产品各项性能参数的前提下，尽量削减产品体积和重量，提升零部件的强度和耐久性，选择低环境负荷材料，如果没有必要，应该避免对含氯橡胶、树脂以及石棉等有害材料的使用，在蓄电池、散热器等的设计中，减少铅的使用。

2.4 注重发动机与零部件的环保性

以发动机为例，作为机械设备运行中噪声、振动以及废气的主要生产者，发动机的环保设计是非常必要的，选择环保型较高的发动机，是改善机械产品环保型的关键所在。与内燃机相比，同等功率的电动机无论是噪声还是振动，都比较小，而且不存在排气污染，因此，在能够满足机械产品动力性和行走性需求的情况下，产品的动力设备应该优先选择电动机，而如果必须选择内燃机，则应该关注设备的噪声、振动、排气烟度等因素，选择环保型较好的内燃机产品。对于环保型零部件的选择，主要是针对运行过程中存在噪声和振动的零部件。例如，在桩工机械中，应该选择噪声和振动较小的电磁锤、液压锤代替传统的柴油锤，以减少设备运行过程中产生的噪声和振动，减少对于周边环境的影响。

2.5 减振与降噪设计

在机械环保产品设计中，减振与降噪是最需要关注的问题，直接影响了产品的运行效果。例如，在对装载机进行设计时，动力装置可以采用双向减振悬挂系统，从而有效克服设备传动系统与车架的共振噪声，减少动力系统的疲劳损坏；在后桥设计中，可以利用中心摆动结构，将后桥摆动中心与动力输入中心重合，减少附加力矩对传动系统冲击所产生的振动和噪声。在产品中，出了需要选择低噪声发动机及零部件以外，还应该对主机的结构布置或者系统的结构设计进行一些针对性的改进和调整，例如，可以使用单独的液压马达带动冷却风扇，不再由发动机直接驱动，将风扇与发动机隔离开来，对发动机进行整体密封，消除噪声传递的途径，进而降低其对于周边环境的影响；可以对液压管路的排列情况进行优化，降低液压油泵在运行过程中产生的振动；可以在设备覆盖件位置，设置相应的隔音和吸音材料，对噪音进行消除；可以采用全密封整体式驾驶室结构，通过密封的方式实现隔音降噪的效果。

2.6 环保设备的节能控制设计

科学合理的选用变压器，应当综合的对变压器的运行合理性及损耗的大小进行考虑，为了减少空载损耗，在选择变压器时应当把新材料、新工艺的节能变压器作为首选，除此之外，绕组阻值较小的变压器，如选择铜芯变压器。尽可能适当预留变压器的使用期间余量，通常情况下最节能、最经济的变压器复杂率介于75%至85%之间。

3 结束语

总而言之，在经济发展的带动下，社会生产逐步实现了自动化和机械化，对于机械产品的需求也在不断增加。现代机械设计理念的不断发展，使得人们对于机械产品的性能提出了更高的要求，不仅需要关注其可靠性、实用性、经济性和安全性，还需要关注产品的环保性。在机械产品设计中，应该采用先进的设计理念与设计方法，实现机械产品与环境的和谐，实现产品经济效益、社会效益和生态效益的和谐统一，将生态环境与经济社会连接在一起，使得资源与环境能够满足经济发展的需求，推动机械产业的可持续发展。

参考文献

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