浅析人性化的绿色环保机械设计

冯国华+谢杰+钟鑫

摘 要：随着制造业的迅速发展，各种机械制品越来越多，制造机械产品所带来的资源消耗，污染排放等问题也越发严重，已经大大超出了环境的负荷。这一问题引起了人们的高度重视。当前能源趋紧，环境污染日益加重，绿色、环保、节能的机械产品的研发已是迫在眉睫，它不仅能做到人机和谐，还可以实现可持续发展，促进人与自然和谐相处。

关键词：人性化；环保；绿色产品；机械设计

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

古代的机械产品是简易的、死板的，例如锄头，铁锹等。它们没有复杂的功能，也没有考虑人的使用情况，废弃了就丢掉。近现代的机械产品多了很多的设计，功能增多，用处变大，但是也很少能够考虑使用者的舒适情况，产品损坏后也只是进行简单的处理后丢掉，由于所用的材料变多，废弃后污染也增大很多。现如今机械设计发展了几百年，很多设计在原理上已经定型，要做的就是进行绿色设计和人性化设计，做到降低能耗，提高操作者安全性和舒适度，废弃后零件可再利用，减少污染等。本文从不同角度对绿色机械设计和人机交互设计进行了简单的探讨，希望能给相关从业人员一些建议和启示。

1 绿色环保材料的选择

材料的选择对于产品的性能至关重要，在保证产品质量的前提下，尽量使用绿色材料，可以有效减少污染，增强发展的可持续性。在绿色环保材料的选择上有以下几点需要注意：

（1）选择绿色材料应尽量选择那些可以回收、容易分解、能够再生而且在加工过程中对环境无污染的材料。尤其是在机械结构件的设计上，应该尽可能采用容易拆分和装配的、有足够强度的、无毒的材料，要把提高机械材料的再生率放在首位。

（2）材料的选择要本着延长产品使用寿命，减轻产品重量的原则。产品寿命延长了，也就减少了产品的生产和报废，对环境的污染也就随着减少。减轻产品质量减少了材料的损耗，同时产品越轻便，驱动起来也越节能，污染排放越小。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。

（3）有些产品不可避免的要选择污染型材料，例如塑料制品，合成橡胶制品等。这些产品要尽可能减少污染型材料的使用，并且加大研究力度，研发出可替代的新型无污染材料。

（4）处理废旧产品，要做好分类，针对不同材料采用不同的处理方式，不要简单焚烧，要变废为宝，对材料实行最大程度的再利用。

2 绿色环保机械设计

2.1 发动机的选择

发动机作为提供动力的设备，在动力充足的前提下，要选择低油耗、低排放、低噪声、高效率的发动机，这样可以降低能耗，减少污染。同时可以对发动机的燃料进行处理，减少污染物的排放；对发动机自身可以采用涡轮增压等方式，提高效率。

2.2 降低机械产品的振动和噪音

机械产品的振动和噪音，看似是很无所谓的，其实往往影响整个产品的使用。而且除了对功能的影响，振动和噪音还会降低用户的体验度和舒适性。例如在汽车、火车上都有减震装置，在颠簸时可以很好的保持平稳，给乘客一个舒适的环境。噪音是一种新型污染，过高的噪音会让人很不舒服，但是机械产品的本身噪音就很大，因此必须想办法降低产品的噪音。例如采用液压的方式驱动，就可以很好的降低噪音，或者采用好的隔音材料来做机罩，吸收机械产品所产生的噪音。为了更好的以人为本，还可以把操作室和其他驱动设备隔开，实现密封减震，隔音降噪的目的。

2.3 液压系统的清洁和防渗漏

机械设备中很多采用液压装置，液压泵驱动液压油来实现特定运动。因此液压油的清洁对于整个液压系统非常重要。如果液压油中混有杂质，很可能会堵塞油路，造成崩管，也会使系统产生振动和噪音，做好液压系统的清洁可以降低液压油在工作时的温升，延长换油时间，提高油的利用率。在液压系统的机械设计阶段就要设计好管路和连接装置，这样可以减少部件的磨损，延长部件寿命，还可以降低液压油的更换频率。此外对于液压油箱，要做好密封，防止灰尘、水分进入油箱，保持油的清洁度。在油管的选用方面要采用耐腐蚀、防老化、具备优良密封性能的优质胶管作为液压管道，尽可能多使用硬管，对于必须使用的软管要进行优化设计，防止油的泄漏导致环境污染。

3 人性化的设计

机械产品不仅要做到绿色设计，还要始终坚持以人为本，实现人性化设计。无论是机械设备还是机械产品，都是为了给人使用，必须保证人的安全性和舒适度。人性化的设计主要包括：

（1）在驾驶室的设计过程中，要充分利用人机工程学的原理，设计合适可调节的座椅，防强光和紫外线的玻璃，便于操作的操纵杆或方向盘等，有条件的情况下还可以安装空调，最大程度提高操作员的舒适度。

（2）对于多个需要润滑的设备，可以集中采用润滑系统，研制定时加注润滑油设备，精确计算润滑油供给量，环保方便，减轻人工添加润滑油对人体的伤害。

（3）机械产品也有一定外观要求。产品的颜色、外形、大小等都会对人心理产生影响。柔和的颜色，精致的外形，合适的大小会给人以美感和亲切感，更容易实现人机和谐。

（4）机械设计要多实现自动控制，减少人工的劳动量。

（5）所设计的产品可靠性要好，避免经常更换元件，否则不仅增加污染，也会增加工人劳动负担。

4 结语

现如今，机械产品的绿色设计和人性化设计必将是机械设计界的两大理念，也是未来的发展趋势，必须牢牢把握好这一趋势，才能设计出符合环境要求和人们需求的好产品。

参考文献：

[1]王恒东.基于人性化的绿色环保机械设计研究[J].工业c，2016（08）：00138.

[2]殷秋菊.基于人性化的绿色环保机械设计研究[J].中国新技术新产品，2016（05）：141.

[3]卢雪红.人性化的绿色环保机械设计探讨[J].河北农机，2012（04）：59-60.

作者简介：冯国华（1979-），男，浙江诸暨人，本科，部长，研究方向：电站鍋炉尾气处理、环保机械。endprint