綠色機械產品創(chuàng)新設計

鄭斯?jié)?張靜(鄭州大學機械工程學院,河南鄭州 450001)

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綠色機械產品創(chuàng)新設計

鄭斯?jié)?張靜
(鄭州大學機械工程學院,河南鄭州 450001)

【摘 要】隨著我國經濟的飛速發(fā)展,現代化建設對制造業(yè)的需求越來越高,我國的制造業(yè)工業(yè)增加值也已經位居世界前列,個別工程機械也領先世界水平。但是機械制造的總體水平與發(fā)達國家還是有不小的差距。現在都在倡導可持續(xù)發(fā)展,綠色環(huán)保的機械設計得到了廣泛關注,相應的研究也成為了機械行業(yè)的熱點。

【關鍵詞】機械制造 可持續(xù)發(fā)展 綠色環(huán)保

1 綠色機械創(chuàng)新設計內涵

(1)綠色設計是技術先進、環(huán)境協(xié)調性好和經濟性好統(tǒng)一的設計方法。它具有：可拆卸可維修、節(jié)能環(huán)保、報廢后可以回收再利用、無毒無害、簡單便宜。

(2)創(chuàng)新設計就需要機械設計人員發(fā)揮創(chuàng)造性思維，融合最新的科技成果，結合現代的設計理念和方法，考慮產品的實用性、易用性等因素，設計出具有市場競爭力的機械產品。原創(chuàng)設計、變異設計和反求設計是機械產品創(chuàng)新設計的三種主要形式。機械產品的創(chuàng)新并不是單純的指產品本身，從產品概念到產品銷售整個過程是需要有創(chuàng)新思維。

(3)綠色機械產品創(chuàng)新設計很明顯就是綠色設計與創(chuàng)新設計相結合，生產出既節(jié)能環(huán)保，又充滿特色的產品。現實中，很多產品雖然具有創(chuàng)新，但是并不環(huán)保，而有的考慮了環(huán)保特點，產品本身卻沒有什么新意。機械產品一定要充分兼顧綠色環(huán)保特點和創(chuàng)新特點，相互融合，構成一個完整的綠色機械產品。

2 綠色創(chuàng)新設計原則

2.1 安全可靠

安全可靠始終是一切產品的首要原則。對于機械產品而言，零件的機械強度、剛度、熱平衡性、穩(wěn)定性和耐磨性都需要滿足要求。在設計上要保證科學合理，材料選取要正確，加工工藝和裝配都需要滿足安全可靠的原則。

2.2 生態(tài)效益

我們產品的最大特色就是綠色環(huán)保，生態(tài)效益自然是不可或缺的原則。我們強調的綠色環(huán)保不單單是產品生產過程中環(huán)保，在今后的使用過程中也需要對周圍環(huán)境無污染。我們在零部件選擇的時候就要選取無毒、無害、無輻射的材料。還有盡可能減少對材料和能源的需要。材料的選取完成后，機械產品本身也需要考慮污染問題，期中噪聲是重要的因素。機械產品工作時發(fā)出的聲音是噪聲的一個很大的污染源。長期處在這樣的環(huán)境下，對人的健康有很大的危害。低噪聲設計成為了機械設計一個重要的原則。所有我們在機械產品設計上就要考慮生態(tài)平衡的需求，堅持綠色設計理念。

2.3 人機工程學

現在的設計更注重“以人為本”的原則。我們在機械產品的設計中，要充分考慮人和機器的關系，使得人-機器-環(huán)境三者相互協(xié)調，人的工作能力與機器的作業(yè)需求相適應，營造出舒適、高效、安全的工作條件，最終提高整個系統(tǒng)的工作效率。除了這些之外，機械產品的外形、顏色也要與產品本身定位和環(huán)境協(xié)調好，比如冰箱應該用冷色的，給人清涼的感覺，醫(yī)療器械用淺色，給人安靜衛(wèi)生感覺。產品外形也要比例合適，讓人看著大方，美觀。

2.4 經濟效益

我們生產的畢竟是機械產品，目的還是要為企業(yè)帶來更多的利潤，所以經濟效益是我們不得不考慮的問題。機械產品既要滿足客戶的要求，還有盡可能成本低廉。為了達到經濟最佳性，產品的設計和制造都該考慮在內。

3 綠色創(chuàng)新設計的特點

(1)能體現綠色環(huán)保的理念。機械產品設計者以綠色環(huán)保為前提，利用創(chuàng)造原理，發(fā)揮創(chuàng)新思維，充分尋找產品的創(chuàng)新點。綠色機械產品的創(chuàng)新重點放在在制造、使用到回收利用都要考慮其可能對環(huán)境造成污染和對資源的浪費的點。

(2)傳統(tǒng)的機械產品設計更看重的是產品的使用功能屬性，缺乏環(huán)保意識。綠色機械產品設計考慮的是產品的全周期。

(3)強調程序化思考和創(chuàng)造原理。機械產品創(chuàng)新不僅依賴創(chuàng)新性思維，還要應用創(chuàng)造原理。有時直覺思維、邏輯思維和抽象思維等不能滿足設計要求的時候，就需要建立設計方案形態(tài)學矩陣，讓創(chuàng)新變成程序化的思考過程，這樣克服了經驗總結設計的不足，更容易生產創(chuàng)造性的產品設計思路。

4 綠色創(chuàng)新設計的方法

4.1 逆向設計法

逆向設計是相對正向設計而言，其基礎是應用逆向思維，利用事物的對立面。如對立、對立并存、對立綜合等，從原理逆向、大小逆向和屬性逆向等方面進行綠色創(chuàng)新設計。①簡化。簡化產品結構。如減少部件的數量，以便于裝備、拆卸、減少緊固件數量等；簡化拆卸過程。如結構設計時，采用易于拆卸的連接方式，減少緊固件數量等；簡化回收工藝：廢舊產品的回收工藝技術應簡單可行。②極小化。朝極小化方向思考：如產品的輕、薄、短、小化。③極大化。朝極大化方向思考：如采用新技術、新原理、新材料等構思功能極大化的結構簡單、材料少、體積小、重量輕、可靠性高、壽命長的產品。④廢舊產品的回收利用。利用新構思、新技術、回收利用廢舊產品。回收資源、減少環(huán)境污染，如對全塑汽車的回收利用。

4.2 移植法運用其它領域綠色設計和創(chuàng)新設計的理論、方法和技術,研究本領域綠色設計和創(chuàng)新設計中存在的問題,開發(fā)具有綠色特點的新產品

①原理移植。如將太陽能炊具的集熱原理移植到雨傘上，研制成雨天擋雨，晴天能燒水或做飯的新型多功能傘。

②結構移植。如將機床滑動摩擦導軌的摩擦面置于滾子間，則得到牽引力小，傳動效率高，潤滑系統(tǒng)簡單，維修方便的滾動摩擦導軌。這種新型導軌是平面滾動軸承結構方式的一種移植。

③材料移植。如將工業(yè)陶瓷用于發(fā)動機氣缸，可大幅度提高熱效率，降低燃料消耗，是材料的創(chuàng)造性移植。

④方法移植。如突變論→材料的突變論→新型綠色材料。

綠色產品的創(chuàng)新設計可以說是一項重大的設計，他既創(chuàng)新了機械產品又保護了環(huán)境，它可以從機械產品德形狀，材料，結構，工藝等方面經行綠色設計。

參考文獻:

[1]張春林.機械創(chuàng)新設計.北京:機械工業(yè)出版社.

[2]申永勝.機械原理.北京:清華大學出版社.

[3]劉光復.綠色設計與綠色制造.機械工業(yè)出版社.