人性化的绿色环保机械设计探讨

卢雪红

兰州资源环境职业技术学院机电工程系 730021

大工业机器时代的机械是冰硬的、古板的、没有节制的，传统机械设计将机械视为工业生产的工具，很少考虑到人的感受和环境的因素。但是，随着社会的进步、时代的发展和环境问题的恶化，人们开始意识到机械工程产品是不能离开人的感受和外部环境而存在的。这就催生了机械设计新理念——以提高工程人员操作的舒适度、安全性，降低能耗，减小环境污染为目的的绿色环保机械设计理念。本文从人性化的角度对绿色环保机械设计问题进行了简单的探讨，希望能够为相关从业人员带来一定的启示。

1 绿色环保材料的选择

在选择绿色环保材料的时候，尽量要满足以下原则：

选用可再生利用的材料和资源，材料要满足可回收、易分解、能再生而且在加工和使用过程中对环境无害的要求，尤其是结构件的设计应该尽可能采用比较容易装配和分解的大模块化结构和无毒材料，要以提高工程机械材料的再生率为目的。

要本着长寿命、低能耗及减轻重量的原则，延长产品的寿命就是减少生产、降低报废率，降低能耗就是减少污染，减轻重量就是减少材料和资源的消耗。基于这一原则，在设计中应该在保持主机各项性能参数的前提下，尽最大可能减少主机和附属作业装置或机具的体积和重量，同时提高动力传动系统零部件的强度和耐久性能，以实现机械系统的轻量化和高效率。

要选择低环境负荷的材料，各部件的材料尽量不要选择含氯橡胶、树脂及石棉等有害材料，在仪表、散热器及蓄能电池的生产中，应该尽可能减少铅的使用量，在主机附属零部件的使用方面，应该尽量选用新型的高科技环保材料。

处理废弃零部件要把污染降到最小，降低综合处理成本，应满足解体方便、破碎容易，能焚烧处理或可作为燃料回收的要求。

2 绿色环保机械设计

2.1 发动机的选择

在选择发动机的过程中，要选择低油耗、低排放、低噪声、高效率的低公害发动机，比如环保型水冷增压柴油机对环境的污染就比较小，可以采用先进的科学技术、工艺或者燃料来降低排放、减小噪声、减小油耗。

2.2 降低机械产品的振动和噪音

这是机械设计中最令人关注的问题，降低整机的噪音不但体现了环保理念，也贯彻了人性化的宗旨。比如，在装载机的设计中，动力装置采用双向减振悬挂系统就能克服整机动力传动系统与车架之间的共振、噪声及对动力系统的疲劳破坏；后桥设计成中心摆动结构能使后桥摆动中心与动力输入中心重合，很好地减少附加力矩对传动系统不停冲击所产生的振动与噪音，避免在崎岖不平的道路上整机各部件相互冲击所产生的噪声。除此之外，主机的结构和系统的设计也可以产生减振降噪的效果，比如可以用液压马达的驱动方式来代替发动机驱动冷却风扇，从而实现降低噪声的目的，也可以通过优化液压管路排列来降低液压油泵振动、阀节流和油管振动产生的噪声，还可以在机罩等覆盖件处设计粘贴吸音隔音材料。为了更好地体现人性化的宗旨，可以设计全密封整体式驾驶室，实现密封减振，隔音降噪的目的。

2.3 液压系统的清洁和防渗漏

机械工程的液压系统至关重要，因此要注意保持液压系统的清洁。在机械设计阶段要精心设计工程机械液压系统，这样可以起到去除油液中微尘垃圾、机械磨损物等杂质的作用，还可以减少部件的磨损与故障，延长一般部件的使用寿命，降低液压油的更换频率。做好液压系统的清洁还可以避免液压油在工作中温度升得过高过快，减少污染，延长换油时间。此外，还可以通过采用增压液压油箱，改善泵的吸油效果，延长使用寿命，防止外界灰尘和水分进入油箱，达到保持液压系统清洁的目的。同时还要做好液压系统的防渗透工作，因为一旦渗漏，造成的环境污染是非常大的，因此，要采用耐腐蚀、防老化、具备优良密封性能的优质胶管作为液压管道，要减少软管的废弃量，设计时尽可能使用硬管，对于必须采用软管的设计要提前进行优化，防止渗漏污染。

2.4 节能设计

降低能耗是机械设计的一个重要理念，因此，在对系统进行整体设计的过程中，一定要做好高效节能设计。一般在设备选型的时候可以选用高效节能发动机，同时采用双泵分合流技术、液压负荷传感技术和静液驱动技术等设计方式来达到高效节能的目的。

3 人性化的设计

在贯彻机械设计的环保理念时，还要始终坚持以人为本，贯彻人性化的设计策略。人性化设计旨在提高操作人员的安全性和舒适度，甚至可以将体验的理念融入到机械设计当中，实现绿色机械设计的个人化。人性化的设计主要包括：

在设计驾驶室的过程中，要充分利用人机工程学设计原理，设计防紫外线的封闭式玻璃安全环保驾驶室，在充分保证驾驶员安全的前提下，加装各种装置来方便操作，并且提高驾驶室的舒适度，改善从前生产一线的恶劣工作环境，以提高工作效率。

集中润滑系统的配置，要改善过去手动加注润滑脂的状况，研制自动定时加注润滑脂的设备，比如集中润滑系统，精确计算后自动定量加油，环保方便。对小型机械可以采用密封的销轴或使用新型材料的特殊轴套、或设计二级防尘结构以降低成本，防止油脂排出和异物进入。

个性化外观设计，未来的机械行业将会和IT产业一样，个性化的产品将会赢得更多的市场份额，因此，要注重产品外观的设计，包括造型、颜色、识标牌等等，给人以美感和亲切感，实现人机和谐。

自动化控制的人性化设计，要采用计算机智能控制技术，实现自动判断，自动配置，通过自动控制和操纵提高舒适度。

可靠性设计，要提高整机的可靠性，采用已经成熟的技术元件，避免过多地更换元件，否则不但会增加污染，同时也不符合人性化的设计原则。

4 结语

人性化设计理念和环保设计理念是当前工业设计界的两大理念，机械工程设计也一定会沿着这一趋势前行，因此，从以人为本的角度开发研制环保型节能机械是机械工程产品今后的发展趋势。

[1]刘杰，李朝峰，孙伟，闻邦椿.基于现代综合设计法的产品广义质量评价研究［J］.机床与液压，2007（10）.

［2］谢敏，张学召.现代机械行业未来前景探讨［J］.魅力中国，2010（28）.

［3］唐勇军，郭钟宁.机械工程专业本科毕业设计关键问题探讨［J］.现代商贸工业，2008，20（5）.