机械产品中绿色设计方案

1、机械工程及技术创新机械产品中的绿色设计机械工程及技术创新结课论文目录1机械产品绿色设计的定义及其内涵21.1绿色设计的定义21.2绿色设计的实质与内涵 21.3绿色设计创新设计理念 21.4机械产品绿色设计三要素32机械产品绿色设计与传统设计的对比42.1机械产品传统设计42.2机械产品绿色设计42.3俩种设计方法的对比43绿色设计的主要内容53.1材料53.2 包装 53.3 可回收性 53.4 可拆卸性 64机械产品绿色设计中应考虑的主要因素 64.1产品的功能 64.2 环境保护 64.3 劳动保护 64.4 产品寿命周期成本 65机械产品基于绿色创新设计的实现 75.1 产品问题空间的

2、提出 75.2 寻找基于绿色的创新点 75.3 建立设计方案形态学矩阵 75.4 分析、求解和组合方案 75.5 形成产品最终设计方案 75.6 分析产品的技术和功能属性，实现基于绿色原型的创新设计 86机械产品绿色设计制造的方法 86.1精确成形工艺 86.2高速切削机床 86.3 工程机械绿色化 96.4 工作环境绿色化 97机械产品绿色设计应用实例 97.1 燃油喷射系统 - 柴油发动机之芯 97.2 洁净呼吸启动绿色制冷芯 107.3 西安煤机 118机械产品绿色设计对现代的影响 119机械产品绿色设计的发展趋势 1310对机械产品中绿色设计的体会与感受 13 参考文献： 141 1

3、机械产品绿色设计的定义及其内涵1.1 绿色设计的定义绿色设计(green design)又称为生态设计 (Ecological Design,ED、环境设计(Design For Environmental,DFE)、生 命周期设计(Life Cycle Design,LCD或环境意识设计(Environmental Conscious Design,ECD)等。它是一个综合考 虑环境影响和资源效率的现代制造模式，也是可持续发展战略在制造业中的重要体现。它是一个综合考虑 环境影响和资源效率的现代设计制造模式。其是指机械产品在产品设计、选材、生产、包装、运输、使用 到报废处理的整个生命周期的全部

4、过程中,充分的考虑产品对环境和资源的影响,既考虑功能、质量、开发周期和成本 ,同时也将可拆卸性、可回收性、可制造性等作为机械产品的设计目标,积极选择与环境友好的材料、机械结构和制造工艺 ,在使用过程中能耗最低 ,不产生或少产生毒副作用 ,使机械产品及其制造、使用 和报废后 ,对环境和资源的消耗影响减到最低。1.2绿色设计的实质与内涵从绿色设计的定义可以看出绿色设计GD(green design)是实现产品绿色要求的设计，是在世界“绿色设计”中诞生的一种全新的产品设计概念。因此，绿色设计是一种综合了面向对象技术、并行工程、寿命 周期设计等的一种发展中的设计方法，包含了产品从概念形成到生产制造、使

5、用乃至废弃后的回收、再利 用及处理的各个阶段，即涉及到产品的整个生命周期，是从“摇篮到再现”的过程。绿色制造实质上是人类社会可持续发展战略在现在制造业中的体现。其内涵是产品生命周期的全过程 均具有绿色性。由此可见，绿色制造的实质是人类社会可持续发展战略在现代制造业中的体现，是一种综 合考虑环境影响和资源效率的先进的现代制造模式。因此，绿色制造策略对人类社会的可持续发展在现代 制造业的体现，是制造业的发展趋势。而其本质上是一种对环境的影响和先进的现代制造模式的资源利用 效率综合考虑，是现代企业提高核心竞争力的必由之路。其基本的内涵有：1.2.1 在产品设计的全过程中，产品的基本技术性能属性与环境

6、资源属性、经济属性并重，且环境资 源属性优先。1.2.2 在设计阶段应充分考虑产品在使用废弃后的可拆性和回收利用性。1.2.3 提出了产品设计者和生产企业在环境保护、节约资源方面应承担的社会责任。即对大宗工业产 品，企业不但要生产产品，同时，还应在可能的范围内，承担产品回收和再利用的义务。1.2.4 它是对传统设计方法、设计理念的发展和创新，体现了人类对机械产品设计学科认识的深化。1.3绿色设计创新设计理念绿色设计指在产品整个周期内，着重考虑产品环境属性(可拆卸性、可回收性、可维护性、可重复利用性等 )，并将其作为设计目标，在满足环境目标要求的同时，保证产品应有的功能、使用寿命、品质 等。机械

7、产品的绿色设计原则有：安全的劳动条件。机器外观造型应比例协调、大方，给人以和资源利用率等，其评价指标体系如图所示。1.3.1生态效益最好原则：绿色设计强调不论是在产品制造过程中，还是在产品使用过程中，都要求产品对周围环境“零污 染”。这就要求在设计过程中尽量选择低污染的材料及零部件，避免选用有毒、有害和有辐射性的材料； 设计能源消耗少的产品，减少对材料和资源的需求，保护地球的矿物资源。噪声也是一种环境污染，影响 到人体健康。随着环保意识的增强，人们对环境要求越来越苛刻，低噪声设计日趋重要。从设计上就考虑 产品的生态平衡性，应用绿色设计理念，是一种从源头上控制污染的有效策略。1.3.2经济效益最

8、好原则：设计的机械零件既要功能满足客户要求，又要成本低廉。考虑经济最佳性必须从设计和制造两个方面 上入手。设计上保证合理的原理方案，选用正确的材料；制造上考虑零件的加工工艺性和装配工艺性。1.3.3安全可靠原则：安全可靠是机械产品品质的保证，必须确定零件在强度、刚度、耐磨性、稳定性及热平衡性上满足设 计要求。对于重型机械，一般要求有自锁装置和保险装置，以确保操作员人身安全。1.3.4人机工程学原则：绿色设计倡导“以人为本”，进行人性化设计，实现对人体的良好保护。通过研究组成人机系统的 人和机器的相互关系，以提高整个系统的工作效率，并使“人一机器一环境”相互协调，以求达到人的能 力与作业活动要求

9、相适应，创造高效、舒适、 时代感和美感，色彩要和产品功能相适 应。如医疗器械要用浅色，给人以卫生、 安静感；冰箱、制冷器要用冷色，给人以 清凉感。绿色设计与传统设计的根本区别 在于：绿色设计要考虑产品的整个生命周 期，从产品的构思开始，在产品的结构设 计、零部件的选材、制造、使用、报废和回收利用过程中对环境、资源的影响，希 望以最小的代价实现产品“从摇篮到再 现”的循环。绿色设计综合考虑环境因素1.4机械产品绿色设计三要素绿色设计指的是在产品整个生命周期内，着重考虑产品对自然资源、环境影响，将可拆除性、可回收 性、可重复利用性等要素融入到产品设计的各个环节中去。在满足环境要求的同时，兼顾产品应

10、有的基本 功能、使用寿命、经济性和质量等。实现绿色设计至少需要满足以下三个方面的要素：1.4.1二次利用要求产品及其零部件和附件外包装能够被反复使用。这就要求设计师在对产品进行设计建模的过程 中，零部件结构要尽可能的简单化和标准化，这样，其用料不但少，节约了资源，而且由于是标准件，还 可以对其进行回收再利用。制造商应该尽量延长产品的使用期，而不是非常快地更新换代。1.4.2循环利用要求生产岀来的物品在完成其功能后能重新变成可以利用的资源，而不是不可恢复的垃圾。再循环 有两种情况，一是原级再循环，即废品被循环用来产生同种类型的新产品；另一种是次级再循环，即将废 物资源转化为其他产品的原料。从对这

11、两种循环的定义来看，原级再循环能够更好的节省自然资源，也是 绿色设计中提倡的方式。1.4.3节约能源产品传统设计方曙产昂規划II鮎便用 的设比 墓本上不 考克循环 再利用2点其强 调尊重既遵循已有 方注3主本上 依SE设计总 行设廿要求用较少的原料和能源投入来达到既定的生产或消费目的，进而从源头就注意节约资源和减少污 染。2 2机械产品绿色设计与传统设计的对比2.1机械产品传统设计产品传统设计方法，主要考虑产品的基本属性（功能，质量，寿命，成本）而较少的考虑环境属性，并且其仅涉及到产品寿命周期的市场分析、产品设计、工艺设计、制造、销售及售后服务等几个阶段，而且设计也是从企业本身的发展和经济利益

12、考虑，使机械产品如何满足用户的要求，满足产品的最基本属性，而几乎不考虑对环境的影响，其产品设计的指导思想是易于制造，同时达到要求的功能即可。按照传统设计生 产制造岀来的产品，在其使用寿命一结束以后，就成为了废弃物，回收率低，资源浪费严重。所以传统产品设计是从摇篮到坟墓的过程。多年以来，尽管这种传统设计方法曾经极大地推动了社会的经济发展，但它是以严重破坏自然环境、加速能源枯竭为代价的。22机械产品绿色设计绿色设计是在传统设计基础上发展而来的，包括了产品从概念形成到生产制造、使用至最终废弃后的回收、再制造、再使用及处理等各阶段，即涉及到产品的整个寿命周期 ，是从摇篮到再现的过程。绿色设计追求产品的

13、环境协调性 ，技术先进性和经济合理性的统一。产品在其生命周期全过程的设计中，在满足功能、质量、使用寿命和经济可靠的前提下，以产品的维修性、运输性、循环利用性、制造性、装配性、测 试性和环境友好等作为设计目标 ，从而达到缩短新产品上市时间、提高产品质量、降低成本、改进服务、加强环境保护，实现社会经济可持续发展。绿色设计具备如下特点：节约资源和能源，绿色产品设计从整体上优化了产品性能，使组成产品的零部件和材料得到充分、有效的利用，减缓了资源消耗。从源头上减少了环境污染，绿色产品设计减少了废弃物的产生，减少了处理大量垃圾所带来的种种难题。有利于生态系统的平衡和实现可持续发展是绿色设计的核心所在 色设

14、计积极将产品制造和使用对环境产生的负 面影响降到最低。2.3俩种设计方法的对比绿色设计与传统设计的根本区别在于设计 构思阶段，要以环境要素为考虑中心，脱离了 原有的简单线型设计程序，架构岀由中心向四 周发展的轮辐型结构，这样，有利于每一个设 计环节的细化，但要考虑到产品的能耗，再生 利用，保护生态等方面的问题，而传统的设计 方案单单以产品的性能，寿命，成本作为主要 的设计目标，等到在使用过程中岀现了问题以 后，才会考虑到解决的方法，显然，这种岀现 问题再解决问题的模式不能适应可持续发展的基于绿色原型的创新设计方法-J -提出新何题空何t分析环境 资浪関itTWJ新点建立形恣学矩阵分祈和求解方案

15、设计方案1価向绿d 原5!的设计2,面向产品 寿命出期的 Sit3, 应的 思堆方法，-ft系统与 程序化的思4,应用创造 原理謬找新 颖致特的创1方紅畦设计1 1r详细勺改进设计1 11F俩种设计方法的对比图2 需求。绿色设计要考虑产品的整个生命周期，从产品的构思开始，在产品的结构设计、零部件的选材、制 造、使用、报废和回收利用过程中对环境、资源的影响，希望以最小的代价实现产品“从摇篮到再现”的 循环。如图 2 所示。3.3.绿色设计的主要内容3.1 材料材料选择是机械产品绿色设计不可缺少的组成部分,是产品开发过程中的最早最重要的设计决策,同时又是一种重要手段 ,它可以使产品对环境的影响达到

16、最小。机械产品材料选择的技术性能主要包括机械性 能和工艺性能。在设计机械产品并选择材料时，由于机械性能是保证零件的工作安全可靠和经久耐用的先 决条件，所以是产品零件选材时的首先因素。材料是构成工程机械产品的基础，当前工程机械产品绿色化的一个重要发展方向是产品绿色材料的使 用比重不断提高。绿色材料义称环境协调性材料或生态材料，是指那些具有良好使用性能或功能，并对资 源和能源消耗少，对生态与环境污染小，有利于人类健康，再生利用率高或可降解循环利用，在制备、使 用、废弃直到再生循环利用的整个过程中，与环境协调共存的一大类材料。传统的材料选择方法已不能适 应绿色产品及绿色没计的要求，必须从更广泛的角度

17、考虑材料的选择，不仅应考虑基本性能要求，更要着 重考虑材料的环境属性。在现阶段，选择工程机械绿色材料的主要原则包括：3.1.1 材料本身性能的先进性；3.1.2 材料与环境协调相容性，选用新型环境材料，包括易加工、低毒害、污染小等；3.1.3 尽量采用不加涂镀工艺的材料以及易回收、可再生、分解或降解的材料；3.1.4 尽可能采用回收率较高的零部件和材料；3.1.5 尽量减少所用材料种类、数量。从全局的角度，充分考虑材料对产品全生命周期各阶段的环境影响以及产品性能、成本等因素的约 束，使得产品整体环境性协调优化。3.2 包装机械产品绿色包装设计应符合 4R1D 的标准 , 再填充、再利用、循环再

18、造、减少包装浪费、再降解,既在设计上无害于人体健康、废弃物不污染环境,且便于回收再用或再循环产品包装。3.3可回收性绿色机械产品的可回收性设计指在进行产品设计时充分考虑产品的各种材料组分的回收再用的可能 性、回收处理方法、回收费用等与产品回收有关的一系列问题,从而达到节约材料、减少浪费 , 并对环境污染为最小的设计方法。3.4可拆卸性机械产品绿色设计要求把可拆卸性作为产品结构设计的一种评价准则 , 使产品在报废以后其零部件能 够高效地不被破坏地拆卸下来 , 从而有利于零部件的重新利用或进行材料的循环再生, 从而达到节省和保护环境的目的。4 4机械产品绿色设计中应考虑的主要因素在机械产品绿色设计

19、中要考虑的因素很多，主要有以下几方面：4.1 产品的功能设计是人类为了实现某种特定的目的而进行的一项创造性的活动，它的核心领域是产品设计。产品是 为了满足人们的生产、生活的需要而被制造出来的，它是劳动的物化. 是认识的反馈。无论是绿色设计，还是传统设计，都必须考虑所设计的产品应能满足消费者所需求的功能、质量等基本属性。否则，产品根 本无法占领市场。4.2环境保护绿色设计中强调无论是在产品生产制造过程中，还是在产品的使用过程中，都应具有良好的环境保护 性。从源头上将废弃物数量降到最低限度，减少了大量垃圾处理所造成的棘手问题，有利于保护环境，维 护生态系统的平衡。4.3劳动保护倡导“以人为本”，实

20、现对劳动者 （包括生产者和使用者 ）的良好劳动保护。绿色设计时必须仔细考虑 所设计的产品在制造过程中应对生产者具有良好的劳动保护，同时.在使用过程中对使用者也应该具有良好的劳动保护。在产品整个寿命周期中对劳动者的危害应最小化.零危害是最佳状态。4.4产品寿命周期成本从控制理论上讲 . 传统设计考虑的方案是一个开环系统，而绿色设计考虑的设计方案则是一个闭环系 统。传统设计中通常所考虑的产品成本仅包括设计、制造和营销费用成本。未考虑消费者使用成本和产品 最终处理成本。而绿色设计中却考虑了产品的寿命周期成本（企业成本、用户成本和社会成本 ）。随着环境保护的法制化，企业对产品的整个寿命周期负责已逐步走

21、向规范化、法制化。因此，企业设计时不得不考 虑产品的维护和最终的处理成本。此外，产品要真正占据市场份额，企业设计时还得为顾客考虑，为用户 降低产品的使用成本。5 5机械产品基于绿色创新设计的实现5.1产品问题空间的提出应用列举法，分析产品对自然资源的消耗和可能对周围环境、人产生的影响及造成的危害。分析产品 环境属性就是在产品设计时着重考虑材料的选择、零部件的再使用、产品的拆卸及面向生命周期的评价 等。材料的选择应注意如下要点：尽量减少使用稀有昂贵原材料及有毒、有害材料；寻找稀有昂贵材料的 替代材料，多应用回收材料、废料及余料；减少所用材料的种类，采用相容性好的材料，以利于产品报废 后的回收与处

22、理；选用再生材料，形成一个有效使用资源的良性循环。采用系列化、模块化的设计能够有 效地保证零部件的再使用。产品的拆卸应可能不损坏原有零部件的功能，并使拆卸过程方便。其是产品回 收再利用的前提，已在汽车、机床和计算机等产品中得到广泛应用。面向生命周期的评价是分析产品对人 和周围环境的影响，着重考虑环境污染和资源消耗方面。分析产品环境资源属性集中在控制能源消耗和无 效排放，从而达到节约能源和保护环境的目的。5.2寻找基于绿色的创新点从用户期望出发，分析设计产品的技术功能属性，寻找新颖的创新点是基于绿色原型的创新设计的核 心内容。寻找创新点需要设计者掌握很强的创造原理，充分发挥创新性思维，应用工程数

23、据库和工程知识 库等技术支持平台，完成产品创新概念设计。通过设计者的直观感觉和他人的启发，产生自由联想，能够 寻找出新颖的设计方案。通过前一阶段产品环境资源属性的深入分析，将初始系统解构，以新的方式重 组，在其中加入创造性资源，以此来获得有价值的创新点。5.3建立设计方案形态学矩阵在这一阶段，以建立形态学矩阵为基础，对创造对象进行因素分解，找出因素可能的全部形态，并进 行方案综合，以得到方案的多种解。通过建立形态学矩阵，把创新变成一种系统搜索和程序化的思考过 程，能够避免仅凭创新性思维而导致的容易丢掉或忽略某些很有价值的设计方案的出现，以实现系统的创 新设计。5.4分析、求解和组合方案在分析、

24、整理和求解方案中，根据绿色设计方法与理念，设计者预先制订出一套选优标准，将形态学 矩阵中的所有方案进行组合，去除不符合要求的组合方案，最后得到满足要求的方案可能有多个。组合方 案的目的是寻找其中可能的合理的设计方案，为设计者提供了评选最优方案的基础。5.5形成产品最终设计方案这里最终方案指的是进行一次设计所实现的“最终”，任何成熟产品的设计都是经过反复多次修改而 完成，是一个不断改进、循环的设计过程，同时也是一个面向产品全寿命周期的设计过程。除分析产品使 用过程中的影响外，产品生产过程中对周围环境和人的影响也是考虑的重点。此阶段需在产品制造工艺性 的基础上，分析满足要求方案的产品的生产工艺性，

25、应用绿色设计的评价指标体系作参考，由此筛选出符 合要求的、合理的产品设计方案。5.6分析产品的技术和功能属性，实现基于绿色原型的创新设计绿色设计的核心是要实现“产品人一环境一社会”的生态平衡，避免对环境的污染和资源的过多消 耗。虽然在整个设计过程中，始终贯穿着绿色设计理念，并由此提出很多的可能设想和解决方案，但缺乏 系统整体的考量，分析样品的各种技术和功能属性，得出产品设计的评价结论。6 6机械产品绿色设计制造的方法机械产品绿色设计制造技术是指在保证产品的功能、质量、成本的前提下，综合考虑环境影响和资源效 率的现代制造模式。它使产品从设计、制造、使用到报废整个产品生命周期中节约资源和能源，不产

26、生环 境污染或使环境污染最小化。环保型制造技术是指在制造过程中最大限度地减少环境污染，创造安全、舒 适的工作环境。包括减少废料的产生及废料有序地排放；减少有毒有害物质的产生及有毒有害物质的适当 处理；减小振动与噪声；实行温度调节与空气净化；对废料的回收与再利用等。其下简要介绍一些绿色制 造技术。6.1 精确成形工艺精确成形工艺，亦称少无切屑加工，它主要是通过精铸、精锻、冷挤、粉末冶金等加工方法来获得 零件或精坯。 20 世纪以来，人们开始探索各种减少切削或不切削的精密成形新方法和新材料，以减少工 时和材料耗费。例如，采用挤压、冷镦、搓丝等工艺生产螺栓、螺母和机械配件，使材料利用率大大提 高，有

27、时列完全不需要切削；采用金属模压力铸造制造铝合金件。与普通铸造相比，制件质量提高，且 可基本不用切削加工；采用粉末冶金方法可制造高强度、高密度的机械零件，如精密齿轮等；工程塑料的 压塑和注塑件强度高、成型容易，基本上没有加工余量；通过提高传统铸造、锻压工艺的精度也能减少加 加工余量，实现毛坯精化。总之，精确成形工艺具有显著的技术经济效益，能实现多种冷、热工艺综合交 叉、多种材料复合选用，把材料与工艺有机地结合起来，是机械制造技术的一项突破。对轻工机械制造业 来说，不仅可以节约传统毛坯制造时的能耗、物耗，也大大减少了产品的制造周期和生产费用。6.2 高速切削机床我们知道，机械干式加工在切削区域会

28、产生大量的切削热，如果不及时散热，会使机床受热不均而 产生热变形，这个热变形就成为影响工件加工精度的一个重要因素，因此机床应配置循环冷却系统，带建 切削热量，并在结构上有良好的隔热措施。实验表明，干式切削理想的条件应该是在高速切削条件下进 行，这样可以减少传到工件、刀具和机床上的热景。干切削时产生的切屑是干燥的，这样可以尽可能的将 干切削机床设计成立轴和倾斜式床身。工作台上的倾斜盖板用绝热材料制成，在机床上配置过滤系统排出 灰尘，对机床主要部位进行隔离。现在切削加工已朝着高速、超高速方向发展，高速切削机床的发展给千 切削的实现创造了良好的条件，对于精密切削机床，可在机床上装上监控系统，以检测切

29、削区域的温度变 化、切削力的变化以及刀具的磨损，井配以机床补偿装置。6.3 工程机械绿色化实现工程机械生命周期的绿色化，对工程机械实行绿色使用也是必不可少的。工程机械大部分是露 天作业，作业地点经常变动，所以其性能受到作业场地的温度、污染、路况及天气等因索的影响很大。如 果在施工现场采取有效措施，采取绿色使用策略，通过绿色保养、维修是可以有效防止机械故障，保证设 备的完好率。相应减少了废弃排放物对环境的危害，提高机械寿命，也就是节省了资源，比如设备维修技 术以最少的资源消耗，保持、恢复、延长和改善设备的功能，实现材料利用的高效率，减少材料和能源消 耗，从而提升经济运行质量和效益。一般说来。通过

30、维修恢复一种产品的性能所消耗的劳动量和物质资 源，仅是制造同一产品的几分之一，甚至十几分之一，这种消耗的减少就意味着对环境污染的减少而有利 于社会的持续发展。6.4 工作环境绿色化工作环境设计，即研究如何给劳动者提供一个安全、舒适宜人的环境。舒适宜人的工作环境包括作 业空间足够宽大；作业面布置并然有序；工作场地温度与湿度适中；空气流畅清新；没有明显的振动与噪 声；各种控制机构、操作手柄位置合适，工作环境照明良好、色彩协调等。机械制造中各种机床设备照明 系统如果设计成可调。工件装卸时照明功率大，切削加工时照明功率小，这样既能保证工作环境照明良 好，又能节省电能。7 7机械产品绿色设计应用实例7.

31、1 燃油喷射系统 - 柴油发动机之芯在汽车的行进过程中，发动机是汽车的心脏，为汽车提供动力，柴油发动机在进气行程中，吸入纯 空气，压缩行程接近终了时，柴油经喷油泵将油压提高到 10MPa 以上，通过喷油器喷入气缸，在很短时 间内与压缩后的高温空气混合，形成可燃混合气。由于柴油机压缩比高，柴油在喷入气缸后，在很短时间 内与空气混合后便立即自行发火燃烧。气缸内的气压急速上升到6-9MPa，温度也升到 2000-2500K。在高压气体推动下，活塞向下运动并带动曲轴旋转而作功，废气同样经排气管排入大气中。传统的柴油机通过喷油泵，喷油器和调速器等对柴油发动机进行燃料的供给，由于柴油机混合气形 成时间极短

32、，使得燃烧室各处的混合气成分很不均匀，导致了大家印象中的冒黑烟，大噪声的出现，因而 柴油发动机燃油经济性的优势也被埋没。在目前日益严苛的环保标准下，柴油车要摘掉大污染的帽子，实现节能减排，就需要柴油发动机的 燃油供给系统拥有良好的匹配，随着电控喷射技术，高压共轨直喷技术的出现，柴油车具有比以往更高扭 矩、高功率、高可靠性以及更低油耗、低排放、低震动、低噪音的特性。目前，采用先进燃油喷射系统的 柴油发动机已经能比同排量的汽油发动机节油超过30%，在有害气体的排放方面，对于无法通过其他回收装置解决的日益严酷的二氧化碳排放，柴油发动机可以比汽油发动机减少近45%，数据非常可观。燃油喷射系统的绿色：7

33、.1.1电控燃油喷射系统，满足欧山排放标准的利器传统的直燃式机械泵全部为机械装置，而欧山及欧山以上电控燃油喷射系统则主要是由电子控制的，和直燃式机械泵几乎是两个完全不同的概念，发生了脱胎换骨的改变，技术含量非常高。由于国外燃油喷射巨头长期对此项技术进行垄断，而我国受诸多条件的制约，始终无法突破欧山的关键技术，只能依赖进口，价格非常昂贵。电子控制的现代柴油机已经成为我国汽车工业当前在大批量、低成本生产中解决 环保与节能双重压力最有效和最经济的手段。柴油机电控燃油喷射系统涉及传感器、执行器、电磁阀、芯 片、软件、车载总线系统等众多产业，是汽车电子产业链的核心，也是我国发展自主品牌汽车需要重点突 破

34、的关键技术与产品之一。国家发展和改革委员会在20052769 号文件中将其列为 2006 年高技术产业化重点支持工程。7.1.2 单体泵，高压共轨喷射技术，油耗降低的保证 在油耗方面，燃油喷射系统的精确喷油，更高的喷射压力，才能保证柴油的更充分燃烧。普通 柴油机由发动机凸轮轴驱动，借助于高压油泵将柴油输送到各缸燃油室。这种供油方式要随发动机转速的 变化而变化，做不到各种转速下的最佳供油量。亚新科的燃油喷射系统，在油耗方面，也做了相应的改 进。欧山阶段的产品全部采用了单体泵，单体泵的喷射压力较传统的喷油泵更高，高压喷入的燃油在极短 的时间内与气缸内空气混合后，发动机的燃烧将更充分，再加上通过电子

35、控制喷油时间，在适当的时机供 油，汽车的油耗将会随之降低。对于欧山标准，使用单体泵的燃油喷射系统已可以达到，采用单体泵加上后处理技术，欧W标准 将能满足，对于要求更高的欧V标准，则需要更精确的高压共轨喷射技术以及后处理，这项技术在亚新科 目前还处于研发阶段。高压共轨喷射技术，相对单体泵来说，喷射更加的灵活，单体泵有时受位置的限制 对喷油有些影响，而高压共轨技术将不受这些限制，并且当车在低速的时候仍能保持很高的喷射压力。因 此，油耗，排放将会更低，更加的环保。7.1.3 三维设计，保证燃油喷射系统部件的精密 燃油喷射系统属于十分精密的部件，除了繁杂的机械装置，还有复杂的油路，电路等，要在体积不大

36、的空间内，实现对柴油喷射的时间，压力，位置的控制，做到各个部件的紧密配合，对精度，配合 度以及稳定性的要求非常高。在传统的设计过程中，设计图纸，制造样机，调试，改进，再制造再调试，往往花费大量的人力 物力财力以及时间，并且，由于喷射系统零件多，在制造方面，需要开模，浇铸，如果进行了改进设计又 需要重新开模，种种这些，使产品的开发周期被拉的很长。除了使用 Solidworks 进行三维设计，亚新科公司还充分利用了 Simulation 对燃油喷射系统进行仿 真分析，设计人员可以通过一系列的有限元分析，断裂分析，运动仿真，模拟喷油系统的运动轨迹，对喷 油系统进行分析验证以及调整优化，使喷油更加的精

37、确，减少了实际实验的次数，降低了成本。在制造方面，由于产品的特性要求，需要开模，再浇铸成型，在过去需要使用图纸等外出加工开 模，在使用 SolidWorks 后，可以直接建立三维模型，来进行开模，过程更加的直观，加工更加的精确，确 保了产品的精度。7.1.4 模块化，易维护，燃油喷射系统的可持续发展 众所周知，燃油喷射系统做为发动机的核心部件，需要与发动机厂商进行匹配，其结构，电路等应分别与相应型号的发动机做好对接。在这个过程中，当发动机厂商同样选用SolidWorks 进行三维设计时，双方可以很方便的将图纸进行整合调整，而不需要再转换成其他的格式，节省时间，并且减少了软件 转换之间的错误。由

38、于产品型号较多，亚新科公司在设计阶段采用了模块化的方式，将产品系列化，标准化，在 结构上，采用通用的零部件，只要使用的油泵型号相同，其余主要零部件皆可通用，并且拆装方便，一来 节约了成本，避免了采用过多的零部件，造成开发以及生产的浪费，二来配件通用，如果发生了故障，在 全国的 400 多家服务站中可随时更换，节约了维修成本与时间。7.2洁净呼吸启动绿色制冷芯 采用专用凸头活塞专利技术，当活塞运行到上止点时，活塞顶端的凸头进入阀片的排气孔，减小此 处 的 余 隙 容 积 ， 有 效 地 提 高 了 容 积 效 率 ， 提 高 COP 值 。另外，在产品设计过程中通过使用直接吸气消音腔，并同时采用

39、吸气钢丝网、玻纹管，其中吸气玻纹管 采用可收缩的氟橡胶，并用嗽叭口作为收集口，可以最大程度收集弥散在壳体中的制冷工质，还能直接从 吸气管吸取外界温度较低的气体，由于氟橡胶耐高温耐腐蚀且与油不发生反应，因此氟橡胶在压缩机工作 寿命长，与玻纹管和新型的钢丝网配套使用后，具有降低吸气密度，减少启动噪音和防止液击吸气阀片的 作用，极大提高了 COP值。7.3西安煤机7.3.1 煤层开采远程控制 煤炭开采远程控制技术，可以对采煤机运行状态实施远程在线实时监测、故障诊断及远程控 制。西安煤机负责这一系统研发的专家说，以前客户的采煤机出现故障，公司的技术人员赶到，至少也要 在路上花费 10 多个小时，而现在

40、通过这套系统，不用到现场，通过视频画面几分钟就可能发现故障并予 以排除。产品远程监控系统大大提高了大型综采设备的可靠性，避免了非计划性停机。同时，从该中心， 西安煤机可以对公司销售出的分布于全球的任何一台采煤机进行实时监控，采煤机的技术数据、工作状 态、早期失效、故障预警等信息通过数据流、音频、视频信号的采集与传输，通过国际互联网系统同步到 达监控中心，供专家进行技术分析，并及时反馈给用户，确保机器在井下的正常工作，保证用户产量的稳 定。7.3.2 记忆截割的智能控制 采煤机是综采工作面的主要设备，它的正常运转决定着综采工作面的生产效率。由于综采工作 面煤炭产量大，推进快，由此引发的各种不安定

41、因素多，因而建立自动化综采工作面则可以减少作业人 数，提高生产效率。因此采煤机就必须具有采高自适应调整功能。“记忆截割 ”是一种自动识别煤岩分界的技术。工作原理为：由采煤机司机操纵采煤机沿工作面煤层 高低起伏条件先割一刀，控制系统将行程位置与对应的截割高度等信息存入计算机，以后在下一行程位置 的截割高度均由计算机根据存储器记忆的工作参数自动调整。如煤层条件发生较大变化，由采煤机司机调 整（作为位置程序的微调），并自动记忆调整过的工作参数，作为下一刀滚筒调高的参数。运行轨迹的修 正可跟机或在远方通过监控电视完成。7.3.3 三维软件，采煤机快速通往“无人”的桥梁“集约、高效、绿色、安全采煤 ”已

42、成为我国煤炭产业发展的趋势，因此这两项技术的成功研制 可以大大提升其在整个煤机行业的影响力和竞争力，带来更多的客户。然而面对更多的订单更复杂的产品 功能，每研发一台机型就得生产出 2 台样机，进行实地实验，待使用一段时间暴露出问题后再进行改进， 对西安矿机而言无疑是既浪费了成本又可能会延长交货期。而在引入SolidWorks2008 后，建立了产品的数字化功能样机，可以在计算机上进行大型装配的干涉检查，并根据工况情况施加一定的力，进行有限元分 析，当发现设计的薄弱点后便一步修改到位，而无需再进行实验了，大大缩短了产品的开发和制造周期， 节约了成本。8 8机械产品绿色设计对现代的影响机械产品绿色

43、设计改变人类的生活方式。人类社会生活中的高能耗、高物耗及产生的大量废弃物! 严重地破坏了人类自身的生存环境 , 而且 , 这种生活方式是不可能持续的。绿色设计的理念及产品, 使得人们在生活当中不但要追求物质文明 , 而且要追求生态文明 , 也就是具有一种“ 绿色的生活方式”。 同时促进 技术进步与技术创新。过去在评价技术进步与否时主要根据它所带来的经济效益 , 而对其环境和生态相应 则考虑得较少。绿色设计要求同时考虑社会、经济和生态效益 , 要达到三者的协调和统一 , 这就对产品的设 计提出了更高的要求 , 从而推动技术的进步与创新 , 满足人类社会经济可持续发展的需求，适应国际贸易的 要求。

44、绿色产品具有节约能源 , 不使用有害化学物质 , 有合理的包装 ! 产品使用后易子分解等特性。所以 , 发展绿色设计理念指导下的绿色产业的最大意义在于环境保护。在国际贸易中 不符合环境标准的商品被禁止进出口已成为一项国际准则。运用绿色设计的思想所制造出的产品可以更好 地适应国际标准 , 使我国的绿色产品能进人更广阔的国际市场 , 增强产品的竞争力 。想法决定生活，理念决定设计。理念或观念的进步对社会发展有巨大的推动作用，理念虽然不是具体 的方法，但理念可以为具体方法的研究指引方向，而具体的设计方法，是建立在一定的设计理念之上的， 理念是具体方法的基础。纵观人类机械产品设计理念和产品设计技术的进

45、步历程，不难看出，设计理念的 进步给产品设计带来的巨大影响。从机械设计学科的角度，近代设计方法学的发展主要体现为：“功能思 想”的提出； “人机学”思想的形成； “工业设计”学科的发展和成熟。在这三项近代机械设计学科的核心技术中，对后来机械产品设计的影响，都首先体现在由于它们出现 而带来的设计理念的进步，其次才是具体的方法，所有先进的具体设计方法如：优化设计、可靠性设计、 CAD等等，都是为实现设计理念服务的。例如：以美国人麦尔斯“顾客购买的不是产品本身，而是产品所具有的功能”为标志的“功能思想” 的提出，并逐步为人们广泛的理解和接受后，使设计者认识到：可以采取不同的原理、结构来实现同样的 功

46、能，它所带来的是人们在设计思想上的一次革命，大大地拓展了设计人员的视野，在此之前，人们在设 计时，更多的是用数学、力学的方法来研究机械的设计，用更合理的结构设计去完善已能完成某种功能的 机器，忽视了作为产品本质的“功能”的研究。正是在功能思想的指导下，涌现出了大量采用新的功能原 理的产品，如电子手表、激光打印机、喷墨打印机以及现在的数码相机等。绿色设计作为一种新的设计方法，出现的时间并不长，还远没有达到完善的程度，很多具体的方法还 有待研究，但绿色设计作为一种新的设计理念，它的出现，使人们看到了过去设计思想方法的不足，意识 到了在过去长期的设计活动中，所忽视的产品设计与环境资源之间的关系和产品

47、设计对环境、资源的影 响。绿色设计理念的提出，是机械设计学科发展历史上一个重要的里程碑，是机械设计理念的一次革命和 飞跃，它对现代机械设计学科所带来的革命性影响主要表现为：8.1 第一次从人类整体利益的高度，强调了设计者、生产企业在人类社会可持续发展和环境资源保 护方面应该承担的社会责任。这种责任一方面可以通过国家法律的形式强制企业承担，如汽车尾气的排放 法规、锅炉的尾气排放法规、工业废水的排放法规等，而更重要的是作为设计者和生产企业，必须主动意 识到自己应承担的社会责任，在企业的产品开发、生产和企业发展过程中，能进行自我约束，不能仅仅为 了实现自己企业商业利益的最大化，而置社会利益于不顾。当

48、今所面临的环境污染和资源短缺等问题，并 不是由于个别企业或某一行业的行为造成的，而是整个社会在一段时间内共同行为的累计结果。所以，绿 色设计理念反映了人们对现代生产方式和生活方式所引起的生态和环境破坏的反思，从道德层面上提高了 对设计师和企业素质的要求，代表了一种新的设计文化，反映了人类道德认知水平的提高，这种提高和认 识的深化，必将从更高的层次上，推动社会文明的进步和实现所追求的人类社会可持续发展的理想。绿色 设计所代表的是“以人为本，实现人与自然和谐相处”的现代设计文化。所以，如果说“功能思想”的提 出是在技术层面上推动了设计学科的进步；而“绿色设计理念”的提出是在人的思想道德和设计文化的

49、层 面上推动了设计学科的进步，它体现了：“地球环境与资源保护是大家的共同责任”的崇高思想。8.2 对机械产品来讲，设计是源头。今天所面临的主要由工业设备、工业产品制造与使用所造成的 环境污染、资源浪费等问题，除受当时时代的科学技术发展水平的限制，对可能引起的问题预见、认识不 够有关外，还在很大程度上与一些传统落后的产品设计理念有关。例如：在过去的设计理念中，几乎不考 虑环境问题，也不考虑产品的回收利用问题，并将烟囱林立、浓烟滚滚、污水横流、机器轰鸣等看成是工 业化的标志就是最典型的代表。对所制造和销售的产品与企业和设计人员的关系，现在很多设计人员仍认 为“产品过了保修期就与自己和企业没有关系了

50、”。所以，必须改变产品设计的传统观念，要树立“今天 的产品，就是明天的废品”的产品设计理念，从产品的性能、材料选择、制造、使用、合理的产品寿命、 报废回收的整个过程来看待现在正进行的产品设计，尤其是考虑产品报废后的回收性，进行综合平衡和决 策，树立全新的绿色产品设计理念。8.3 对报废产品的重新认识。当今社会，科学技术发展很快，新产品层出不穷，产品的有效寿命周 期明显缩短，很多产品不是因为不能使用，而是由于性能落后或仅仅由于外观老旧而报废。虽然可以花钱 买新的，但被废弃的不仅是报废的产品，而且还有废弃产品中所包含的资源。所以，绿色设计强调对“物 理报废”和“性能报废”产品的回收和再利用。为此，

51、要在产品设计的各个环节上综合考虑对产品整个寿 命周期的影响，对产品技术的发展有科学的预测，在现有产品、储备产品和研发产品之间有合理的技术继 承和联系，充分考虑由于产品款式、技术升级等因素引起的产品报废，使产品具有合理的使用寿命，而不 一味地追求产品的经久耐用。同时，在设计中，广泛运用现代的设计技术，如采用系列化、模块化和标准 化设计技术，在产品设计中考虑产品零部件的技术和结构的继承性 8 ，为产品在报废后的再制造奠定技术 基础。运用面向拆卸的设计技术，注意考虑产品的装拆结构设计，方便装拆。同时，还应考虑对一些产量 大、使用时间长的产品，在技术进步后，如何对已销售的产品进行合理的、较为经济的改装

52、，以提高产品 使用性能的设计方法，例如像家用空调、电冰箱等产品就是属于这种情况。由于技术进步，现在产品的耗 电量较前几年已经明显降低，如前几年普通电冰箱 24h 耗电量为 1kWh 左右，但现在可以达到 0.4kWh 左 右，与现在新的节能型电冰箱相比，大量还在使用的老电冰箱就像电老虎一样每天都在大量地消耗宝贵的 电力。但由于这些老冰箱不能以较为方便的方式和用户能接受的价格实现节能方面的改装，依然会在若干 年内继续使用这些弃之可惜的冰箱，并为它们多使用的电付钱，造成社会资源的巨大浪费。从政府的角度 讲，如何在政策上大力鼓励和扶持对报废产品的再制造是值得研究的。9 9机械产品绿色设计的发展趋势机

53、械产品绿色设计从社会、经济和环境的复杂系统出发,采用科学技术手段 , 实现三者之间的有效协调平衡。绿色设计降低了成本 ,提高了产品质量 ,同时增加了产品的附加值 ,甚至可以带动企业或整个行业的振 兴与全面发展。绿色设计已成为我国机械行业实现可持续发展的有效途径之一 ,具有极其广泛的应用前 景。可是 ,由于绿色设计涉及的学科领域较多 ,范围大 ,属于多种学科交叉研究的范围 ,目前还处于不断发展完 善期。为此 , 绿色设计的实施还需要企业、社会和研究机构共同努力,协同研究。机械产品绿色设计的发展趋势主要表现为以下几个方面：全球化特性，随着近年来全球化市场的发展和我国加入WTO绿色产品的市场竞争将面向全球化。社会化特性,绿色设计的研究需要全社会的共同努力和参与,以建立绿色设计所必需的社会支持体系。集成化特性 ，现在产品设计与材料选择系统的集成、用户需求与产品使用的集成、绿色制 造的过程集成等集成技术的研究将成为机械产品绿色设计的重要研究内容。并行化特性，绿色设计今后的一个重要趋势就是与并行工程相融合 ，从而实现并行式的绿色设计。1010对机械产品中绿色设计的体会与感受通过在对机械产品中绿色设计相关资料的查找，我对中国及国际上机械产品制造有了一个更加深刻了 解与认知。自从第一次工业革命以来，人类社会快速发展。而然在我们迅速发展的同时却也在肆意的挖掘 着我们的能源与地球上