淺析綠色設計在機械設計制造中的應用

王清源 徐環宇 李洋洋

摘 要：綠色設計理念是近幾年新興的一種新的設計理念，并在機械設計制造中得到了廣泛的應用。一方面，綠色設計理念可以緩解環境污染問題，改善環境質量；另一方面還能夠實現提高產品的質量，增強企業競爭力。本文將深入闡釋如何實現綠色設計的措施，以便更好地為社會以及經濟的發展服務。

關鍵詞：綠色設計；機械設計制造；

Application of Green Design Theory in the Mechanical Design and Manufature

WANG Qingyuan CUI Fuming CHEN Wei

（ Zhengzhou University， Zhengzhou 450000）

Abstract： Green design is the new design concept in recent years， and it has been wildly used in the Mechanical Design and Manufature. On the one side， green design can help us to alleviate environmental pollution； On the other side， it can also improve the quality of the product and enhance the competitiveness of the corporation. In this paper， the auther will explain how to implement green design measures， so as to serve social and economic development.

Keywords： green design； mechanical design and manufacture；

引言

在機械設計制造初期，人們片面地追求經濟效益和生產效率，忽略了對環境的保護， 至于導致了大量的資源浪費，以犧牲環境為代價來獲取眼前的利益。環境問題的日益嚴峻使得人們認識到了環境保護的重要性，綠色設計理念也受到了重視。綠色設計理念是以節約資源和保護環境為宗旨的設計理念和方法，它強調保護自然生態，充分利用資源，實現人與自然的和諧發展。綠色設計要求設計者必須將眼光放得更長遠將當前利益和長遠利益相結合傳統的機械設計追求的都是眼前的利益。

綠色設計的概念

綠色設計是指機械產品在產品設計、選材、生產、包裝、運輸、使用到報廢處理的整個生命周期的全部過程中，充分的考慮產品對環境和資源的影響，既考慮功能、質量、開發周期和成本，同時也將可拆卸性、可回收性、可制造性等作為機械產品的設計目標，積極選擇與環境友好的材料、機械結構和制造工藝，在使用過程中能耗最低，不產生或少產生毒副作用，使機械產品及其制造、使用和報廢后，對環境和資源的消耗影響減到最低。

其基本的設計原則有：

（1） 生態效益最好原則綠色設計強調不論是在產品制造過程中，還是在產品使用過程中，都要求產品對周圍環境“零污染”。這就要求在設計過程中盡量選擇低污染的材料及零部件，避免選用有毒、有害和有輻射性的材料；設計能源消耗少的產品，減少對材料和資源的需求，保護地球的礦物資源。

（2） 經濟效益最好原則設計的機械零件既要功能滿足客戶要求，又要成本低廉。設計上保證合理的原理方案，選用正確的材料；制造上考慮零件的加工工藝性和裝配工藝性。

（3） 安全可靠原則安全可靠是機械產品品質的保證，必須確定零件在強度、剛度、耐磨性、穩定性及熱平衡性上滿足設計要求。

綠色設計的意義

在機械制造生產過程中，機械設備在運行過程中會對環境產生一些危害，如有害氣體的排放等，而應用綠色設計理念，在“健康、可持續” 原則下進行機械設計制造，可以有效地降低有害物質的排放，減少對環境的破壞，進而促進機械制造行業的可持續發展。

機械產品的綠色創新設計不僅可以提高自身的學術水平，更主要是可以獲取較大的經濟效益和社會效益。主要的意義有：

（1）綠色設計的理念及產品，使得人們在生活當中不但要追求物質文明，而且要追求生態文明，是走可持續發展道路的重要方面。機械產品的綠色設計可將生態環境經濟社會聯結為一個協調發展的有機整體，使環境和資源既能滿足當前經濟發展的需要，而且還能滿足人類長遠生存的需要。

（2）綠色設計對產品的生命周期全過程進行主動控制，將廢物減量化、資源化和無害化，大大提高了產品的綠色程度，提高企業的市場競爭能力。

（3）使企業追求的效益目標從原來的單一經濟效益轉化為經濟效益和社會效益的協調優化，從而兼顧了環境效益和可持續發展效益。

綠色設計的發展與應用

（1）綠色材料

綠色材料主要是指在綠色制造的過程中，盡可能的選擇一些污染比較小或者無污染的材料進行使用，而且這些材料應該要有回收利用的價值，這樣才能達到綠色制造的基本要求。所以，我國應該對這種能夠多次使用或者回收使用的污染小的材料進行合理的研發，使得這些材料能夠滿足我國制造業的需求。同時，要對綠色材料開發的成本進行控制，不能夠盲目的對綠色進行研發而忽略了原始的成本。

（2）綠色設計

綠色設計應該充分的對制造產品進行綜合考慮，比如，產品的質量、產品的壽命、產品和環境的關系等方面。綠色設計使用的方法一般要包含以下幾種產品設計特性：綠色性、集成性以及并行性等，在綠色技術全部設計的過程都應該對產品周期關聯方面的原因進行充分考慮，在對產品的設計中要對產品各方面的功能進行合理改進，從而達到產品最優化的效果。

（3）綠色制造

綠色制造是指在對產品生產的過程中，有效的減少環境污染和節約資源。對綠色制造的合理使用要對節能環保的技術方面進行考慮，進一步對怎么樣降低產品的污染進行研究，還需要對怎么樣降低材料的使用、怎么樣減少廢棄材料的產生、怎樣減少對環境的影響等等進行充分的考慮。綠色制造的最終目標是要將產品的整個流水線以及其生命周期內產生的負面影響最小，但是資源的利用率要達到最高。簡單的說，綠色的機械制造就是要保證高質量、低成本、高度的可靠性以及完善的功能等各個方面都要達到一定程度的標準。

（4）綠色循環

綠色循環主要是指把一個在生產中廢棄的材料，通過合理有效的加工，讓其能夠在下一個產品生產中進行合理有效的運用，這種技術和資源循環利用的形式類似。所以在對產品進行設計的時候，就應該對產品的原材料和結構進行合理的分析，對再次使用技術進行合理有效的使用，從而實現產品功能升級的目標。

結語

隨著現代化科學技術的發展，機械產品已成為多學科交叉的科技密集性產品， 功能日益增多，它涉及信息、制造、計算機、控制、人工智能等各個領域，技術含量越來越高，市場競爭日益激烈，特別是中國融入國際市場后，對機械產品的綠色化會有更高的要求。機械產品采用綠色設計方法后所具有的特性說明，綠色設計具有非常良好的應用前景，可以達到機械產品整個生命周期的最優化控制。雖然綠色設計方法在不斷完善和發展的，但要真正要實現機械產品的綠色設計，還需要社會各界人士廣泛參與進行更多的試驗與探索。

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