基于人性化的綠色環(huán)保機械設計研究

魏香林

（廣東創(chuàng)新科技職業(yè)學院，廣東 東莞 523960）

隨著科技水平的提升，現(xiàn)代工業(yè)發(fā)展速度呈現(xiàn)出較快的發(fā)展趨勢，機械生產(chǎn)設備被成功研發(fā)。較之于傳統(tǒng)設備，新型設備結(jié)構(gòu)的復雜性與精密性特征更明顯且操作簡單，實際生產(chǎn)精簡性與高效性優(yōu)勢逐漸突顯出來。但生產(chǎn)設備運行期間，所消耗的能源量也卻隨之提高，廢水與廢氣等均使環(huán)境受到嚴重影響，而最主要的原因就是設計、生產(chǎn)設備期間的考慮不到位所致。此外，現(xiàn)代企業(yè)的環(huán)保思想也不及其對于企業(yè)經(jīng)濟效益的關(guān)注，一定程度上制約了設備科學與人性化開發(fā)。為此，在后期機械設計與研發(fā)過程中，作為企業(yè)的經(jīng)營者以及設計工作人員，仍需與時俱進，以環(huán)保為切入點，在設備科技和資金方面加大投入力度，不斷增強設備自身的節(jié)能環(huán)保性與人性化特征。由此可見，深入研究并分析基于人性化的綠色環(huán)保機械設計具有一定的現(xiàn)實意義。

1 機械設計人性化設計理念概述

機械設備設計的人性化逐漸成為現(xiàn)代機械設計工作的發(fā)展趨勢，由于機械產(chǎn)品均由人負責設計，并為人們提供服務，所以其優(yōu)劣的評定也需根據(jù)機械和人的協(xié)調(diào)程度進行判定。

長期以來，伴隨機械化的發(fā)展，人們始終未發(fā)現(xiàn)機械“物”形態(tài)中所含有和人生理、心理存在關(guān)聯(lián)的因素，所以很多機械產(chǎn)品的設計均存在影響人類使用的缺陷，被淘汰的概率逐漸提高。在這種情況下，為進一步改善這一狀況，人性化設計理念應運而生?；谌藱C工程學以及設計美學的進步，人性化設計也成為現(xiàn)代最關(guān)鍵的設計理念，促進了現(xiàn)代機械歷史的發(fā)展，一定程度上實現(xiàn)了人適應機械、產(chǎn)品向機器、產(chǎn)品適應人的轉(zhuǎn)變。在人性化設計過程中，將人為設計當作核心，并在使用、可靠性、安全性、心理感受、環(huán)境與操作等多個方面，綜合考慮并構(gòu)思工業(yè)機械設備與產(chǎn)品，為人與機械設備、產(chǎn)品協(xié)調(diào)發(fā)展的設計提供了有價值的參考。

眾所周知，美學與人機工程學屬于獨立學科，而在設計產(chǎn)品的過程中，兩者卻存在不可分割的聯(lián)系。所以說，美學與人機工程學的發(fā)展目的均為創(chuàng)造方便使用且舒適的產(chǎn)品。其中，方便使用指的是功能，而舒適則蘊含了審美因素，不管是舒適亦或是方便，均屬于主觀感受，也是人們對于產(chǎn)品以及機械設備感性方面的要求。雖然感性要求具有表層性，但會直接影響人的生理與心理。

除此以外，任何機械產(chǎn)品均屬于實用品，在使用期間要求方便且舒適，能夠?qū)C械功能充分發(fā)揮出來，具備安全性、可靠性且性能要穩(wěn)定，這也正是人們對于產(chǎn)品以及機械設備理性方面的要求。

所謂的人性化設計理念，具體指的就是在機械設計中有效融合感性與理性需求，以保證機械設備功能、外觀、結(jié)構(gòu)以及材料工藝等多方面因素與人的需求相適應，確保機械和人的協(xié)調(diào)發(fā)展。

2 基于人性化的綠色環(huán)保機械特征與原料節(jié)能環(huán)保性基本要求闡釋

2.1 基于人性化的綠色環(huán)保機械特征

在機械設備設計、制造、封裝、運輸直到淘汰的整個過程中，盡可能地降低其對于環(huán)境的不良影響，充分提高資源的利用率，能夠更好地達到現(xiàn)代企業(yè)經(jīng)濟效益和社會效益的協(xié)調(diào)發(fā)展。而在機械運行的過程中，需始終踐行并行工程原則，具體指的就是在基本功能得到保障且數(shù)量與成本合理的基礎上，充分利用生命周期各環(huán)節(jié)的資源與能源。

2.2 機械設備制造原料節(jié)能環(huán)保性基本要求

在選擇機械設備制造原料的過程中，原材料要盡量無毒無害，且在設計方面要確保質(zhì)量，有效地發(fā)揮材料性質(zhì)的作用，更好地滿足節(jié)能與環(huán)保等方面的要求。為此，在實際選擇原材料時，應盡量遵循以下標準要求：

（1）無毒安全。通常情況下，機械設備制造選用原材料均通過化工產(chǎn)品合成獲得，而原料中所含石棉與甲醛等物質(zhì)的毒性較強，會直接危害人體健康。所以，選擇原材料時，一定要盡量規(guī)避上述物質(zhì)材料，若無法避免，也要盡可能選擇毒物含量偏小的材料。

（2）耐用節(jié)能低重量。選擇機械設備制造原材料的過程中，也要強調(diào)其本身的質(zhì)量與耐用性，以確保降低原材料生產(chǎn)的成本，盡量減少機械設備返廠重修幾率，全面優(yōu)化機械設備生產(chǎn)的性能，進一步提高其工作質(zhì)量及效率。對于低重量而言，就是盡量減少材料與資源實際消耗量。所以，在設計期間，要在滿足主機各項性能參數(shù)達標的同時，盡量減輕主機、附屬作業(yè)裝置重量以及體積，并全面增強動力傳動系統(tǒng)內(nèi)部零部件強度以及耐久性，致力于機械系統(tǒng)效率的提升與重量的減輕。

（3）可回收。為了更好地踐行綠色環(huán)保思想，需充分利用既有資源。為此，選擇機械設備加工原材料的時候，要盡量選用能夠回收再次利用的材料，以免浪費。同時，在選擇期間，還要強調(diào)材料性質(zhì)以及特點，尤其是在分解大塊材料時，一定要具備再造性。對于零散材料而言，其再造性并不高，因而要選用大塊的材料，不僅可以使材料回收利用率不斷提高，同樣也規(guī)避了對生態(tài)環(huán)境的影響，減少資源浪費問題的出現(xiàn)。

（4）低污染。若設備出現(xiàn)損壞且有必要回收利用，一定要確保設備拆卸便捷，可以二次或者是多次利用且盡量保留。而在焚燒廢棄設備零件時，要全面控制燃燒所排放的氣體，降低大氣污染程度。另外，應科學規(guī)劃廢棄物處理工作，進而達到規(guī)避廢棄物污染環(huán)境的目的。

（5）低環(huán)境負荷。機械設備各個部件材料的選擇應盡可能不含有石棉、含氯橡膠、樹脂等危害性較強的材料。而在生產(chǎn)儀表、蓄能電池與散熱器時，要盡量降低對鉛的使用。使用主機附屬零部件的過程中，要選擇使用全新且科技環(huán)保性能較強的材料。

3 綠色環(huán)保機械設計具體內(nèi)容

設計綠色環(huán)保機械的過程中，主要涉及的設計工作就是選擇發(fā)送機、有效降低機械產(chǎn)品振動與噪音、清潔液壓系統(tǒng)并強調(diào)防滲漏作用、節(jié)能設計四方面。為不斷增強機械設備的設計效果，優(yōu)化設計自身性能，就應從上述4 個方面進行設計，以下將展開重點研究與分析。

（1）發(fā)動機選擇要點。機械設備處于運行狀態(tài)下，噪聲污染是最常見的污染形式，而最主要的渠道即發(fā)動機運行聲音。所以，為更好地滿足節(jié)能環(huán)保設計需求，就應當在發(fā)電機安裝環(huán)節(jié)，對其節(jié)能性與綠色環(huán)保性要求給予高度重視，并且盡量選用低耗油量且運行狀態(tài)下噪聲不大的發(fā)動機。除此以外，所選用的發(fā)動機應為環(huán)保產(chǎn)品，污染排放量要盡量小。

（2）機械產(chǎn)品振動與噪音的降低。在機械設計過程中，整機噪音的降低十分關(guān)鍵，不僅能夠真實地彰顯環(huán)保思想，同時也蘊含著極為深刻的人性化內(nèi)涵。在設計裝載機方面，動力裝置選擇使用的是雙向減振懸掛系統(tǒng)，這樣一來，即可以使整機動力傳動系統(tǒng)和車架間存在的噪聲與共振被有效克服，同樣也避免了動力系統(tǒng)因疲勞所造成的破壞。在設計后橋方面，將其設計成為中心擺動結(jié)構(gòu)，可以確保后橋的擺動中心和動力輸入中心有效重合，規(guī)避了附加力矩相對于傳動系統(tǒng)所帶來的連續(xù)沖擊而形成的噪音以及振動，與此同時，在崎嶇不平的道路行駛中，也可以避免整機內(nèi)各個部件沖擊而引起的噪聲。在此基礎上，在設計主機結(jié)構(gòu)與系統(tǒng)方面，同樣能夠使減震降噪的效果不斷增強，尤其是使用液壓馬達驅(qū)動手段，即可對發(fā)動機的驅(qū)動冷卻風扇進行替代，更好地達到噪聲降低的目標，并且在液壓管路排列得以優(yōu)化的同時，使液壓泵、油管與閥節(jié)流振動生成的噪聲有效降低，甚至可以將吸音與隔音材料等粘貼在覆蓋件的位置。要想將人性化的核心理念充分地彰顯出來，也可以在駕駛室設計中采用全密封整體式形式，進而達到降音降噪與密封減振的目標。

（3）清潔液壓系統(tǒng)并強調(diào)防滲漏作用。在機械工程中，液壓系統(tǒng)的重要性逐漸突顯出來，所以要注重液壓系統(tǒng)清潔的作用。設計機械設備的過程中，有必要對工程機械的液壓系統(tǒng)進行精細化的設計，以充分發(fā)揮油液微塵垃圾與機械磨損物等諸多雜質(zhì)的作用，降低部件發(fā)生磨損和故障的概率，使得部分部件使用時間得以延長，規(guī)避液壓油的頻繁更換。通過全面清潔液壓系統(tǒng)，也可以規(guī)避液壓油工作狀態(tài)下的溫度過速提高，降低污染程度，使得換油的時間得以縮短。在此基礎上，對增壓液壓油箱加以利用，能夠使泵吸油的效果明顯改善，保證設備使用壽命的延長，以免油箱內(nèi)進入外部的灰塵或者是水分，確保液壓系統(tǒng)的清潔性。另外，液壓系統(tǒng)防滲透工作的作用不容小覷，如果發(fā)生滲漏的情況，將對生態(tài)環(huán)境造成不可估量的影響，污染程度加重。所以，液壓管道的材料應選擇使用優(yōu)質(zhì)膠管，通過其密封性良好、防老化與耐腐蝕性能的發(fā)揮，即可有效降低軟管廢氣量。而且，在設計過程中，應盡量選擇硬管，如果有必要使用軟管，則需事先優(yōu)化處理，以免發(fā)生滲漏污染的問題。

（4）節(jié)能設計。在機械設計過程中，最關(guān)鍵的就是減少能源消耗。所以，在整體設計方面，需高度重視高效節(jié)能設計的重要性。通常來講，選擇設備型號的過程中，要盡量選擇使用效率高且節(jié)能的發(fā)送機，將雙泵合流技術(shù)、靜液驅(qū)動技術(shù)以及液壓負荷傳感技術(shù)合理地引入其中，更好地實現(xiàn)高效節(jié)能發(fā)展目標。

4 基于人性化的節(jié)能環(huán)保機械設計路徑與未來發(fā)展趨勢

在節(jié)能環(huán)保機械設計工作開展過程中，人性化的重要性逐漸突顯出來。所以，在實際設計期間，有必要高度重視人性化設計方法的應用，并正確認知人性化設計的未來發(fā)展趨勢，為機械領域的全面可持續(xù)發(fā)展提供有價值的參考依據(jù)。

（1）設計路徑。在設計機械設備與產(chǎn)品的過程中，環(huán)保理念應始終貫穿其中，并踐行以人為本的理念，科學合理地采用人性化設計措施。其中，人性化設計的核心就是不斷地優(yōu)化操作工作人員的舒適度以及安全性，可以在設計中引入體驗理念，進一步增強綠色機械設計個人化特征。

通常來講，人性化節(jié)能環(huán)保機械設計主要體現(xiàn)在以下幾個方面：一方面，對駕駛室進行設計的過程中，要對人機工程學的設計原理進行利用，將其設計成能夠有效預防紫外線照射且封閉式的駕駛室，安全且環(huán)保。這樣一來，不僅可以確保駕駛工作人員的安全，而且裝置的加裝操作更方便，一定程度上優(yōu)化了駕駛室舒適程度，使得一線工作環(huán)境得以改善，為工作質(zhì)量與效率的提高奠定了堅實的基礎。另一方面，科學配置集中潤滑系統(tǒng)。為了對傳統(tǒng)手動加注潤滑脂方式進行轉(zhuǎn)變，需要對自動定時加注潤滑脂設備進行深入研究與探索。在實踐中，集中潤滑系統(tǒng)的應用可以通過精確計算，實現(xiàn)自動且定量加油的目的，不僅環(huán)保性明顯且便利。如果是小型的機械設備，則要選用密封銷軸亦或是全新材料特殊的軸套，也可以對二級防塵結(jié)構(gòu)進行設計，以保證成本投入得以減少，以免有異物進入內(nèi)部，也規(guī)避油脂的排出。

（2）未來發(fā)展趨勢。在個性化設計未來發(fā)展中，機械行業(yè)的外觀設計將與IT 產(chǎn)業(yè)相同，生產(chǎn)更多個性化產(chǎn)品并占據(jù)更大市場比重。為此，在后期設計工作中，應強調(diào)產(chǎn)品外觀設計的重要作用，特別是標識牌、造型以及顏色等方面，能夠給人一種親切感以及美感，更好地實現(xiàn)人機和諧發(fā)展的目標。另外，人性化設計也將實現(xiàn)自動化控制，通過對計算機智能控制技術(shù)的合理運用，能夠確保判斷的自動化，在配置方面也更具自動化。在自動控制與操縱方面，進一步優(yōu)化機械設備的舒適程度。

綠色環(huán)保機械人性化設計更加可靠，為不斷優(yōu)化整機可靠程度，需選擇使用成熟技術(shù)元件，盡量減少元件的更換頻率，以免使污染程度增加，也避免與人性化設計原則相背離。

機械設備設計的目的就是為人類提供服務，而科學技術(shù)的發(fā)展重點同樣以人為中心。所以，在綠色環(huán)保機械設計中合理地融入人性化設計理念，能夠不斷地增強工作人員的積極性。但仍需注意的是，不管是機械設備的操作安全性設計抑或是舒適性設計，均需將安全因素放在首位。只有這樣，才能夠在發(fā)揮機械設備作用的同時，為人們提供所需服務。

5 結(jié)語

綜上所述，基于人性化的綠色環(huán)保機械設計先進性特征明顯，通過對現(xiàn)代化機械設備的合理運用，能夠加快企業(yè)的進步與發(fā)展速度。而在設計機械方面，設計工作人員需在設計過程中合理地融入節(jié)能環(huán)保思想，盡量規(guī)避機械運轉(zhuǎn)期間對于周邊環(huán)境的負面影響。而在機械制造方面，則要嚴格審核原材料，保證材料選擇符合標準要求，充分利用既有資源，減少生產(chǎn)與制造成本的投入，不斷創(chuàng)造可觀的經(jīng)濟效益。在未來發(fā)展中，人性化綠色環(huán)保機械也將實現(xiàn)跨越式發(fā)展，更好地實現(xiàn)人機和諧相處。