淺析人性化的綠色環(huán)保機械設(shè)計

馮國華+謝杰+鐘鑫

摘 要：隨著制造業(yè)的迅速發(fā)展，各種機械制品越來越多，制造機械產(chǎn)品所帶來的資源消耗，污染排放等問題也越發(fā)嚴重，已經(jīng)大大超出了環(huán)境的負荷。這一問題引起了人們的高度重視。當(dāng)前能源趨緊，環(huán)境污染日益加重，綠色、環(huán)保、節(jié)能的機械產(chǎn)品的研發(fā)已是迫在眉睫，它不僅能做到人機和諧，還可以實現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展，促進人與自然和諧相處。

關(guān)鍵詞：人性化；環(huán)保；綠色產(chǎn)品；機械設(shè)計

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2017.19.038

古代的機械產(chǎn)品是簡易的、死板的，例如鋤頭，鐵鍬等。它們沒有復(fù)雜的功能，也沒有考慮人的使用情況，廢棄了就丟掉。近現(xiàn)代的機械產(chǎn)品多了很多的設(shè)計，功能增多，用處變大，但是也很少能夠考慮使用者的舒適情況，產(chǎn)品損壞后也只是進行簡單的處理后丟掉，由于所用的材料變多，廢棄后污染也增大很多。現(xiàn)如今機械設(shè)計發(fā)展了幾百年，很多設(shè)計在原理上已經(jīng)定型，要做的就是進行綠色設(shè)計和人性化設(shè)計，做到降低能耗，提高操作者安全性和舒適度，廢棄后零件可再利用，減少污染等。本文從不同角度對綠色機械設(shè)計和人機交互設(shè)計進行了簡單的探討，希望能給相關(guān)從業(yè)人員一些建議和啟示。

1 綠色環(huán)保材料的選擇

材料的選擇對于產(chǎn)品的性能至關(guān)重要，在保證產(chǎn)品質(zhì)量的前提下，盡量使用綠色材料，可以有效減少污染，增強發(fā)展的可持續(xù)性。在綠色環(huán)保材料的選擇上有以下幾點需要注意：

（1）選擇綠色材料應(yīng)盡量選擇那些可以回收、容易分解、能夠再生而且在加工過程中對環(huán)境無污染的材料。尤其是在機械結(jié)構(gòu)件的設(shè)計上，應(yīng)該盡可能采用容易拆分和裝配的、有足夠強度的、無毒的材料，要把提高機械材料的再生率放在首位。

（2）材料的選擇要本著延長產(chǎn)品使用壽命，減輕產(chǎn)品重量的原則。產(chǎn)品壽命延長了，也就減少了產(chǎn)品的生產(chǎn)和報廢，對環(huán)境的污染也就隨著減少。減輕產(chǎn)品質(zhì)量減少了材料的損耗，同時產(chǎn)品越輕便，驅(qū)動起來也越節(jié)能，污染排放越小。基于這一原則，在設(shè)計中應(yīng)該在保持主機各項性能參數(shù)的前提下，盡最大可能減少主機和附屬作業(yè)裝置或機具的體積和重量，同時提高動力傳動系統(tǒng)零部件的強度和耐久性能，以實現(xiàn)機械系統(tǒng)的輕量化和高效率。

（3）有些產(chǎn)品不可避免的要選擇污染型材料，例如塑料制品，合成橡膠制品等。這些產(chǎn)品要盡可能減少污染型材料的使用，并且加大研究力度，研發(fā)出可替代的新型無污染材料。

（4）處理廢舊產(chǎn)品，要做好分類，針對不同材料采用不同的處理方式，不要簡單焚燒，要變廢為寶，對材料實行最大程度的再利用。

2 綠色環(huán)保機械設(shè)計

2.1 發(fā)動機的選擇

發(fā)動機作為提供動力的設(shè)備，在動力充足的前提下，要選擇低油耗、低排放、低噪聲、高效率的發(fā)動機，這樣可以降低能耗，減少污染。同時可以對發(fā)動機的燃料進行處理，減少污染物的排放；對發(fā)動機自身可以采用渦輪增壓等方式，提高效率。

2.2 降低機械產(chǎn)品的振動和噪音

機械產(chǎn)品的振動和噪音，看似是很無所謂的，其實往往影響整個產(chǎn)品的使用。而且除了對功能的影響，振動和噪音還會降低用戶的體驗度和舒適性。例如在汽車、火車上都有減震裝置，在顛簸時可以很好的保持平穩(wěn)，給乘客一個舒適的環(huán)境。噪音是一種新型污染，過高的噪音會讓人很不舒服，但是機械產(chǎn)品的本身噪音就很大，因此必須想辦法降低產(chǎn)品的噪音。例如采用液壓的方式驅(qū)動，就可以很好的降低噪音，或者采用好的隔音材料來做機罩，吸收機械產(chǎn)品所產(chǎn)生的噪音。為了更好的以人為本，還可以把操作室和其他驅(qū)動設(shè)備隔開，實現(xiàn)密封減震，隔音降噪的目的。

2.3 液壓系統(tǒng)的清潔和防滲漏

機械設(shè)備中很多采用液壓裝置，液壓泵驅(qū)動液壓油來實現(xiàn)特定運動。因此液壓油的清潔對于整個液壓系統(tǒng)非常重要。如果液壓油中混有雜質(zhì)，很可能會堵塞油路，造成崩管，也會使系統(tǒng)產(chǎn)生振動和噪音，做好液壓系統(tǒng)的清潔可以降低液壓油在工作時的溫升，延長換油時間，提高油的利用率。在液壓系統(tǒng)的機械設(shè)計階段就要設(shè)計好管路和連接裝置，這樣可以減少部件的磨損，延長部件壽命，還可以降低液壓油的更換頻率。此外對于液壓油箱，要做好密封，防止灰塵、水分進入油箱，保持油的清潔度。在油管的選用方面要采用耐腐蝕、防老化、具備優(yōu)良密封性能的優(yōu)質(zhì)膠管作為液壓管道，盡可能多使用硬管，對于必須使用的軟管要進行優(yōu)化設(shè)計，防止油的泄漏導(dǎo)致環(huán)境污染。

3 人性化的設(shè)計

機械產(chǎn)品不僅要做到綠色設(shè)計，還要始終堅持以人為本，實現(xiàn)人性化設(shè)計。無論是機械設(shè)備還是機械產(chǎn)品，都是為了給人使用，必須保證人的安全性和舒適度。人性化的設(shè)計主要包括：

（1）在駕駛室的設(shè)計過程中，要充分利用人機工程學(xué)的原理，設(shè)計合適可調(diào)節(jié)的座椅，防強光和紫外線的玻璃，便于操作的操縱桿或方向盤等，有條件的情況下還可以安裝空調(diào)，最大程度提高操作員的舒適度。

（2）對于多個需要潤滑的設(shè)備，可以集中采用潤滑系統(tǒng)，研制定時加注潤滑油設(shè)備，精確計算潤滑油供給量，環(huán)保方便，減輕人工添加潤滑油對人體的傷害。

（3）機械產(chǎn)品也有一定外觀要求。產(chǎn)品的顏色、外形、大小等都會對人心理產(chǎn)生影響。柔和的顏色，精致的外形，合適的大小會給人以美感和親切感，更容易實現(xiàn)人機和諧。

（4）機械設(shè)計要多實現(xiàn)自動控制，減少人工的勞動量。

（5）所設(shè)計的產(chǎn)品可靠性要好，避免經(jīng)常更換元件，否則不僅增加污染，也會增加工人勞動負擔(dān)。

4 結(jié)語

現(xiàn)如今，機械產(chǎn)品的綠色設(shè)計和人性化設(shè)計必將是機械設(shè)計界的兩大理念，也是未來的發(fā)展趨勢，必須牢牢把握好這一趨勢，才能設(shè)計出符合環(huán)境要求和人們需求的好產(chǎn)品。

參考文獻：

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作者簡介：馮國華（1979-），男，浙江諸暨人，本科，部長，研究方向：電站鍋爐尾氣處理、環(huán)保機械。endprint