基于人性化的綠色環保機械設計研究

魏香林

（廣東創新科技職業學院，廣東 東莞 523960）

隨著科技水平的提升，現代工業發展速度呈現出較快的發展趨勢，機械生產設備被成功研發。較之于傳統設備，新型設備結構的復雜性與精密性特征更明顯且操作簡單，實際生產精簡性與高效性優勢逐漸突顯出來。但生產設備運行期間，所消耗的能源量也卻隨之提高，廢水與廢氣等均使環境受到嚴重影響，而最主要的原因就是設計、生產設備期間的考慮不到位所致。此外，現代企業的環保思想也不及其對于企業經濟效益的關注，一定程度上制約了設備科學與人性化開發。為此，在后期機械設計與研發過程中，作為企業的經營者以及設計工作人員，仍需與時俱進，以環保為切入點，在設備科技和資金方面加大投入力度，不斷增強設備自身的節能環保性與人性化特征。由此可見，深入研究并分析基于人性化的綠色環保機械設計具有一定的現實意義。

1 機械設計人性化設計理念概述

機械設備設計的人性化逐漸成為現代機械設計工作的發展趨勢，由于機械產品均由人負責設計，并為人們提供服務，所以其優劣的評定也需根據機械和人的協調程度進行判定。

長期以來，伴隨機械化的發展，人們始終未發現機械“物”形態中所含有和人生理、心理存在關聯的因素，所以很多機械產品的設計均存在影響人類使用的缺陷，被淘汰的概率逐漸提高。在這種情況下，為進一步改善這一狀況，人性化設計理念應運而生?；谌藱C工程學以及設計美學的進步，人性化設計也成為現代最關鍵的設計理念，促進了現代機械歷史的發展，一定程度上實現了人適應機械、產品向機器、產品適應人的轉變。在人性化設計過程中，將人為設計當作核心，并在使用、可靠性、安全性、心理感受、環境與操作等多個方面，綜合考慮并構思工業機械設備與產品，為人與機械設備、產品協調發展的設計提供了有價值的參考。

眾所周知，美學與人機工程學屬于獨立學科，而在設計產品的過程中，兩者卻存在不可分割的聯系。所以說，美學與人機工程學的發展目的均為創造方便使用且舒適的產品。其中，方便使用指的是功能，而舒適則蘊含了審美因素，不管是舒適亦或是方便，均屬于主觀感受，也是人們對于產品以及機械設備感性方面的要求。雖然感性要求具有表層性，但會直接影響人的生理與心理。

除此以外，任何機械產品均屬于實用品，在使用期間要求方便且舒適，能夠將機械功能充分發揮出來，具備安全性、可靠性且性能要穩定，這也正是人們對于產品以及機械設備理性方面的要求。

所謂的人性化設計理念，具體指的就是在機械設計中有效融合感性與理性需求，以保證機械設備功能、外觀、結構以及材料工藝等多方面因素與人的需求相適應，確保機械和人的協調發展。

2 基于人性化的綠色環保機械特征與原料節能環保性基本要求闡釋

2.1 基于人性化的綠色環保機械特征

在機械設備設計、制造、封裝、運輸直到淘汰的整個過程中，盡可能地降低其對于環境的不良影響，充分提高資源的利用率，能夠更好地達到現代企業經濟效益和社會效益的協調發展。而在機械運行的過程中，需始終踐行并行工程原則，具體指的就是在基本功能得到保障且數量與成本合理的基礎上，充分利用生命周期各環節的資源與能源。

2.2 機械設備制造原料節能環保性基本要求

在選擇機械設備制造原料的過程中，原材料要盡量無毒無害，且在設計方面要確保質量，有效地發揮材料性質的作用，更好地滿足節能與環保等方面的要求。為此，在實際選擇原材料時，應盡量遵循以下標準要求：

（1）無毒安全。通常情況下，機械設備制造選用原材料均通過化工產品合成獲得，而原料中所含石棉與甲醛等物質的毒性較強，會直接危害人體健康。所以，選擇原材料時，一定要盡量規避上述物質材料，若無法避免，也要盡可能選擇毒物含量偏小的材料。

（2）耐用節能低重量。選擇機械設備制造原材料的過程中，也要強調其本身的質量與耐用性，以確保降低原材料生產的成本，盡量減少機械設備返廠重修幾率，全面優化機械設備生產的性能，進一步提高其工作質量及效率。對于低重量而言，就是盡量減少材料與資源實際消耗量。所以，在設計期間，要在滿足主機各項性能參數達標的同時，盡量減輕主機、附屬作業裝置重量以及體積，并全面增強動力傳動系統內部零部件強度以及耐久性，致力于機械系統效率的提升與重量的減輕。

（3）可回收。為了更好地踐行綠色環保思想，需充分利用既有資源。為此，選擇機械設備加工原材料的時候，要盡量選用能夠回收再次利用的材料，以免浪費。同時，在選擇期間，還要強調材料性質以及特點，尤其是在分解大塊材料時，一定要具備再造性。對于零散材料而言，其再造性并不高，因而要選用大塊的材料，不僅可以使材料回收利用率不斷提高，同樣也規避了對生態環境的影響，減少資源浪費問題的出現。

（4）低污染。若設備出現損壞且有必要回收利用，一定要確保設備拆卸便捷，可以二次或者是多次利用且盡量保留。而在焚燒廢棄設備零件時，要全面控制燃燒所排放的氣體，降低大氣污染程度。另外，應科學規劃廢棄物處理工作，進而達到規避廢棄物污染環境的目的。

（5）低環境負荷。機械設備各個部件材料的選擇應盡可能不含有石棉、含氯橡膠、樹脂等危害性較強的材料。而在生產儀表、蓄能電池與散熱器時，要盡量降低對鉛的使用。使用主機附屬零部件的過程中，要選擇使用全新且科技環保性能較強的材料。

3 綠色環保機械設計具體內容

設計綠色環保機械的過程中，主要涉及的設計工作就是選擇發送機、有效降低機械產品振動與噪音、清潔液壓系統并強調防滲漏作用、節能設計四方面。為不斷增強機械設備的設計效果，優化設計自身性能，就應從上述4 個方面進行設計，以下將展開重點研究與分析。

（1）發動機選擇要點。機械設備處于運行狀態下，噪聲污染是最常見的污染形式，而最主要的渠道即發動機運行聲音。所以，為更好地滿足節能環保設計需求，就應當在發電機安裝環節，對其節能性與綠色環保性要求給予高度重視，并且盡量選用低耗油量且運行狀態下噪聲不大的發動機。除此以外，所選用的發動機應為環保產品，污染排放量要盡量小。

（2）機械產品振動與噪音的降低。在機械設計過程中，整機噪音的降低十分關鍵，不僅能夠真實地彰顯環保思想，同時也蘊含著極為深刻的人性化內涵。在設計裝載機方面，動力裝置選擇使用的是雙向減振懸掛系統，這樣一來，即可以使整機動力傳動系統和車架間存在的噪聲與共振被有效克服，同樣也避免了動力系統因疲勞所造成的破壞。在設計后橋方面，將其設計成為中心擺動結構，可以確保后橋的擺動中心和動力輸入中心有效重合，規避了附加力矩相對于傳動系統所帶來的連續沖擊而形成的噪音以及振動，與此同時，在崎嶇不平的道路行駛中，也可以避免整機內各個部件沖擊而引起的噪聲。在此基礎上，在設計主機結構與系統方面，同樣能夠使減震降噪的效果不斷增強，尤其是使用液壓馬達驅動手段，即可對發動機的驅動冷卻風扇進行替代，更好地達到噪聲降低的目標，并且在液壓管路排列得以優化的同時，使液壓泵、油管與閥節流振動生成的噪聲有效降低，甚至可以將吸音與隔音材料等粘貼在覆蓋件的位置。要想將人性化的核心理念充分地彰顯出來，也可以在駕駛室設計中采用全密封整體式形式，進而達到降音降噪與密封減振的目標。

（3）清潔液壓系統并強調防滲漏作用。在機械工程中，液壓系統的重要性逐漸突顯出來，所以要注重液壓系統清潔的作用。設計機械設備的過程中，有必要對工程機械的液壓系統進行精細化的設計，以充分發揮油液微塵垃圾與機械磨損物等諸多雜質的作用，降低部件發生磨損和故障的概率，使得部分部件使用時間得以延長，規避液壓油的頻繁更換。通過全面清潔液壓系統，也可以規避液壓油工作狀態下的溫度過速提高，降低污染程度，使得換油的時間得以縮短。在此基礎上，對增壓液壓油箱加以利用，能夠使泵吸油的效果明顯改善，保證設備使用壽命的延長，以免油箱內進入外部的灰塵或者是水分，確保液壓系統的清潔性。另外，液壓系統防滲透工作的作用不容小覷，如果發生滲漏的情況，將對生態環境造成不可估量的影響，污染程度加重。所以，液壓管道的材料應選擇使用優質膠管，通過其密封性良好、防老化與耐腐蝕性能的發揮，即可有效降低軟管廢氣量。而且，在設計過程中，應盡量選擇硬管，如果有必要使用軟管，則需事先優化處理，以免發生滲漏污染的問題。

（4）節能設計。在機械設計過程中，最關鍵的就是減少能源消耗。所以，在整體設計方面，需高度重視高效節能設計的重要性。通常來講，選擇設備型號的過程中，要盡量選擇使用效率高且節能的發送機，將雙泵合流技術、靜液驅動技術以及液壓負荷傳感技術合理地引入其中，更好地實現高效節能發展目標。

4 基于人性化的節能環保機械設計路徑與未來發展趨勢

在節能環保機械設計工作開展過程中，人性化的重要性逐漸突顯出來。所以，在實際設計期間，有必要高度重視人性化設計方法的應用，并正確認知人性化設計的未來發展趨勢，為機械領域的全面可持續發展提供有價值的參考依據。

（1）設計路徑。在設計機械設備與產品的過程中，環保理念應始終貫穿其中，并踐行以人為本的理念，科學合理地采用人性化設計措施。其中，人性化設計的核心就是不斷地優化操作工作人員的舒適度以及安全性，可以在設計中引入體驗理念，進一步增強綠色機械設計個人化特征。

通常來講，人性化節能環保機械設計主要體現在以下幾個方面：一方面，對駕駛室進行設計的過程中，要對人機工程學的設計原理進行利用，將其設計成能夠有效預防紫外線照射且封閉式的駕駛室，安全且環保。這樣一來，不僅可以確保駕駛工作人員的安全，而且裝置的加裝操作更方便，一定程度上優化了駕駛室舒適程度，使得一線工作環境得以改善，為工作質量與效率的提高奠定了堅實的基礎。另一方面，科學配置集中潤滑系統。為了對傳統手動加注潤滑脂方式進行轉變，需要對自動定時加注潤滑脂設備進行深入研究與探索。在實踐中，集中潤滑系統的應用可以通過精確計算，實現自動且定量加油的目的，不僅環保性明顯且便利。如果是小型的機械設備，則要選用密封銷軸亦或是全新材料特殊的軸套，也可以對二級防塵結構進行設計，以保證成本投入得以減少，以免有異物進入內部，也規避油脂的排出。

（2）未來發展趨勢。在個性化設計未來發展中，機械行業的外觀設計將與IT 產業相同，生產更多個性化產品并占據更大市場比重。為此，在后期設計工作中，應強調產品外觀設計的重要作用，特別是標識牌、造型以及顏色等方面，能夠給人一種親切感以及美感，更好地實現人機和諧發展的目標。另外，人性化設計也將實現自動化控制，通過對計算機智能控制技術的合理運用，能夠確保判斷的自動化，在配置方面也更具自動化。在自動控制與操縱方面，進一步優化機械設備的舒適程度。

綠色環保機械人性化設計更加可靠，為不斷優化整機可靠程度，需選擇使用成熟技術元件，盡量減少元件的更換頻率，以免使污染程度增加，也避免與人性化設計原則相背離。

機械設備設計的目的就是為人類提供服務，而科學技術的發展重點同樣以人為中心。所以，在綠色環保機械設計中合理地融入人性化設計理念，能夠不斷地增強工作人員的積極性。但仍需注意的是，不管是機械設備的操作安全性設計抑或是舒適性設計，均需將安全因素放在首位。只有這樣，才能夠在發揮機械設備作用的同時，為人們提供所需服務。

5 結語

綜上所述，基于人性化的綠色環保機械設計先進性特征明顯，通過對現代化機械設備的合理運用，能夠加快企業的進步與發展速度。而在設計機械方面，設計工作人員需在設計過程中合理地融入節能環保思想，盡量規避機械運轉期間對于周邊環境的負面影響。而在機械制造方面，則要嚴格審核原材料，保證材料選擇符合標準要求，充分利用既有資源，減少生產與制造成本的投入，不斷創造可觀的經濟效益。在未來發展中，人性化綠色環保機械也將實現跨越式發展，更好地實現人機和諧相處。