汽车工业中的绿色设计PPT课件

1、本讲目录：一、绿色设计的概述二、绿色设计在汽车工业中的应用三、绿色设计的展望第1页/共27页1 1、绿色设计的背景及概念一、绿色设计的概述 随着车辆工业的发展，许多社会难题也随之产生。致命的石油危机、交通状况的恶化、惊人的车辆垃圾、城市环境污染等。国际车辆专家认为，车辆工业的可持续发展课题变得越来越重要，绿色设计应运而生。 绿色设计在重建人类良性的生态家园的过程中发挥关键性的作用。同时，绿色车辆也将成为本世纪世界车辆市场的主导产品，受到了消费者的青睐。因此，探讨车辆的绿色设计，不但是未来文明社会发展的需要，也是企业提高自身产品竞争力的需要。第2页/共27页 所谓绿色设计是指在产品及其寿命周期全

2、过程的设计中，要充分考虑对资源和环境的影响，在充分考虑产品的功能、质量、开发周期和成本的同时，更要优化各种相关环境因素，使产品及其制造过程中对环境的总体负影响减到最小，使产品的各项指标符合绿色环保的要求。 其基本思想是：在设计阶段就将环境因素和预防污染的措施纳入产品设计之中，将环境性能作为产品的设计目标和出发点，力求使产品对环境的影响为最小。 对工业设计而言，绿色设计的核心是“3R”，即Reduce,Recycle,Reuse,不仅要减少物质和能源的消耗，减少有害物质的排放，而且要使产品及零部件能够方便的分类回收并再生循环或重新利用。第3页/共27页2 2、绿色设计与传统设计的区别对比项对比项

3、目目传统设计传统设计绿色设计绿色设计设计依据根据用户对产品提出的功能、性能、质量及成本要求来设计产品根据环境属性和产品的基本属性来设计产品设计人员基本上不考虑产品的环境属性在产品构思和设计阶段考虑降低能耗，资源重复利用等环保要求设计工艺再制造和使用过程中很少考虑产品及零件的回收，仅仅考虑珍贵材料的回收在制造和使用过程中考虑产品及其零部件的可拆性，可回收性，可降解性和无毒性设计目的为用户的需求而设计为用户的需求和保护生态环境而设计，满足可持续发展要求最终产品传统产品绿色产品及具有绿色标志的产品第4页/共27页3 3、国内外绿色设计的发展状况为了推行“绿色设计”，美国环保局已于1992年复季开始执

4、行“能源之星”计划，德国政府也颁布了 电子设备废弃法”，法国则制定了“国家环境”法规。加拿大的“环境清洁法”，日本的“绿色行星计划”，我国的环境标志图案等的确定都大大促进了“绿色设计 的过程，并在各国初见成效。第5页/共27页4 4、绿色设计的主要内容生命周期评价材料选择与管理产品的可回收性设计产品的可拆卸性设计 此外，还有绿色产品的成本分析、绿色产品设计数据库等。第6页/共27页二、绿色设计在汽车工业中的应用第7页/共27页1 1、绿色设计对汽车工业的意义l 实现资源和能源的循环利用，节能减排；l 设计中兼顾生产规模，提高原材料利用率，降低污染物排放；l 设计产品资源利用率高能耗利用率低；l

5、 延长产品使用周期，减少设计环节的能源浪费和环境污染；l 零部件重利用高，废弃少，经济效益最大化；l 选用绿色材料，降低生产成本，易于实现可持续发展。第8页/共27页 所谓绿色汽车是指节约能源、对环境污染极小或是零污染的汽车，即环保节能型汽车。绿色产品是绿色设计的最终体现，是产品绿色程度的载体。绿色设计应该是面向产品全生命周期的设计，是以节省资源和保护环境为指导思想的一种新的工业设计方法。在设计汽车时，从材料的选择、汽车的结构功能、生产加工过程、汽车使用乃至废弃后的处理等，都必须考虑节省资源和保护环境这两个因素，实现资源利用率最大、废弃资源最小，最终达到环境污染最小的目的。 目前的绿色汽车主要

6、由以下几种： 1、电动汽车 2、混合动力驱动汽车 3、氢动力汽车 4、太阳能汽车 2 2、绿色汽车第9页/共27页初步设计详细设计改进设计运用生命周期评价LCALCA方法，分析待设计汽车产品生命周期各个阶段可能出现的环境影响因素，运用并行设计的原理，完成产品的初步设计。运用LCALCA模拟追踪所设计的产品生命周期过程，评估设计方案的绿色特性，在此基础上完成详细设计：材料选择、拆卸回收、再制造。根据评估结果，找出绿色产品的特性问题所在，进行改正设计，并从产品生命周期的角度出发，对产品绿色设计进行整体优化。3 3、汽车工业中的绿色设计方法3.13.1 概述 汽车的绿色设计过程需要考虑的因素很多，主

7、要有以下几个过程：第10页/共27页生命周期：是指一种产品自开发成功和上市销售，在市场上由弱到强，又由盛转衰，再到被市场淘汰所持续的时间。第11页/共27页生命周期评价：即LCA（Life Cycle Assessment），它是绿色设计的分析基础，是指针对产品的环境协调性（如能源、资源的消耗，产品对生态环境和人体健康的影响），运用系统的观点，对汽车产品生命周期的各个阶段（材料制备、设计开发、制造、包装、发运、安装、使用、最终处理及回收再生）进行详细的分析或评估，从而获得产品相关信息的总体情况，为改进产品性能提供完整、准确的信息。 LCA的普通标准己于1997年完成，并编制在ISO14040中

8、。LCA原理如下图：第12页/共27页第13页/共27页生命周期评价过程： 确定目标与范围 清单分析影响评价分析 1）建立某类产品的参考标准 2）识别某类产品的改善潜力 3）用于概念设计时的方案比较 4）用于详细设计时的方案比较包括数据的收集和处理，目标和范围确定以后，就可以模拟（对产品设计分析）或追踪（对产品性能评估）产品的整个生命周期，详细列出各个阶段的各种输入和输出清单进行分析，为下一阶段进行各种因素对目标性能的影响评价作准备。根据清单中的信息，定性或定量分析其对生态系统、人体健康、自然资源及能源消耗等产生的影响。图片1.png第14页/共27页3.2 3.2 面向生命周期的绿色设计面向

9、产品生命周期各（某）环节的设计（Design for X）的缩写是DFX。主要有：面向采购的设计（Design for Procurement，DFP）；面向制造的设计（Design for Manufacture，DFM）；面向装配的设计（Design for Assembly，DFA）；面向维修的设计（Design for Service/Maintain/Repair，DFS）；面向拆卸的设计（Design for Disassembly，DFD）面向回收的设计（Design for Recovering & Recycling，DFR）等。 第15页/共27页3.3 3.3 面

10、向材料选择的绿色设计1 1）设计步骤：第16页/共27页2 2）材料的选用原则原则环境协调性原则能源最佳利用原则污染最小原则材料的经济性原则尽可能采用清洁型可再生能源（也称绿色能源），材料生命周期能量利用率最高原则，即输入与输出能量的比值最大。尽量避免选择对环境有害的材料对人体健康的损害最小，通常应注意材料的辐射强度、腐蚀性、毒性材料的成本效益分析材料的供应状况尽量选择绿色、可再生、可回收的材料，尽量选择具有相容性的材料 。减少使用材料的种类。 材料选择时应尽可能考虑材料的利用率。 对不同材料进行标识第17页/共27页3.43.4面向拆卸回收的设计 1 1）基本思想：以方便维修、方便更换、方便

11、回收，达到节约资源和能源目标而进行可拆卸设计。可拆卸设计准则明确拆卸对象减少拆卸工作量。增加易拆卸性能。增加易处理性，增加易分离性。减少零部件的多样性。第18页/共27页2 2）拆卸工艺设计 主要要考虑下列问题： （1）拆卸类型（2）拆卸信息 产品拆卸工艺设计所需的信息如图所示。 第19页/共27页3 3）拆卸深度拆解深度与经济效益关系，如下图所示拆解深度初始拆解中度拆解深度拆解资源回收价值较大，拆卸也较容易，相应的拆卸费用也较低，单位资源拆卸效益高。单位资源的回收价值减少，拆卸难度增加，单位资源的拆卸效益下降继续拆卸，则拆卸效益为负，拆卸的总利润减少因此，从经济角度出发，拆卸工艺设计时，应尽

12、量寻找最优拆卸深度。第20页/共27页3.53.5面向再制造的绿色设计1 1）再制造定义 再制造是指以产品全寿命周期理论为指导，以废旧产品性能实现跨越式提升为目标，以优质、高效、节能、节材、环保为准则，以先进技术和产业化生产为手段，对废旧产品进行修复和改造的一系列技术措施或工程活动的总称。简言之，再制造就是废旧产品高技术维修的产业化。 第21页/共27页产品清洗：清除产品尘土、油污、泥沙等脏物；目标对象拆卸：确定目标对象的拆卸路径，完成目标对象拆卸；目标对象清洗：选择合适的设备、工具、工艺和清洗介质进行清洗；目标对象检测：确定目标对象的技术、性能状态；再制造零部件分类：根据其几何形状、损坏性质

13、和工艺特性的共同特性来分类；再制造技术选择：根据再制造企业的技术水平、目标对象的损坏情况以及各种再制造技术的技术、经济和环境特性选择适宜的再制造技术。 2 2）再制造过程 包括产品清洗、目标对象拆卸、清洗、检测、再制造零部件分类、再制造技术选择、再制造、检验等八个步骤，如图所示：第22页/共27页再制造：根据所选的再制造技术，进行目标对象的再制造。检验：对再制造后的目标零件进行检验，看是否达到技术要求。3)3)再制造技术选择 废旧零部件再制造技术很多，主要包括喷涂法、粘修法、焊修法、电镀法、熔敷法、塑性变形法及机械加工修理法等。第23页/共27页热喷涂技术：热喷涂技术是一种用专用设备把某种固体材料熔化并加速喷射到机件表面上，形成一特制薄层，以提高机件耐蚀、耐磨和耐高温等性能的新兴材料表面科学技术。堆焊修复技术：借用焊接手段对金属材料表面进行厚膜改质。胶接修复技术：胶接就是通过胶粘剂，将两个或两个以上的同质或不同质的物体连接在一起。在再制造中的应用越来越受到人们的重视。特种电镀技术：根据基材和各种镀层的性能，然后按照零件的服役条件及使用性能要求，选用相匹配的镀层。激光修复技术：常用的激光修复技术有：激光焊接；激光表面熔敷；激光相变硬化等。4)4)再制造相关技术阐述第24