【正文】 。金屬材料主要包括黑色金屬和有色金屬。對(duì)工程機(jī)械零件的設(shè)計(jì)不僅僅是結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì),還更多的是材料和工藝的設(shè)計(jì)。當(dāng)今環(huán)境的問題越來越突出和產(chǎn)品設(shè)計(jì)在新形勢(shì)下有了更高的新要求,設(shè)汁過程中的材料選擇問題也就比較明顯。理解和判斷出各種工程機(jī)械材料的特性,合理的選擇和使用材料及能夠分析出工程機(jī)械及零部件在使用過程中的一些材料問題,是對(duì)從事產(chǎn)品研發(fā)人員的基本要求。①?gòu)墓こ虣C(jī)械產(chǎn)品的結(jié)構(gòu)上進(jìn)行產(chǎn)品的功能結(jié)構(gòu)和產(chǎn)品材料結(jié)構(gòu)的分析,在達(dá)到相關(guān)規(guī)定和功能的條件下,要考慮選擇一些低碳材料以及要可能減少材料的種類。與此同時(shí)從產(chǎn)品的零部件上考慮產(chǎn)品在加工制造過程中的環(huán)保狀況。(2) 動(dòng)力裝置的綠色設(shè)計(jì)動(dòng)力裝置是工程機(jī)械的核也動(dòng)力。與此巧時(shí)內(nèi)燃機(jī)在使用當(dāng)中存在著一些突出的問題如帶來了廢氣污染,增加了熱排放量,消耗了大量的石油資源等。其次,通過改進(jìn)發(fā)動(dòng)機(jī)的一些結(jié)構(gòu),使得噴油器噴油霧化好、功率大,提高新技術(shù)的研發(fā)力度,加強(qiáng)相關(guān)充氣設(shè)施的建設(shè),減少二氧化碳和一氧化碳的排放,保護(hù)環(huán)境,進(jìn)一步解決當(dāng)今日益嚴(yán)重的環(huán)境問題。同時(shí)通過尋找節(jié)能、實(shí)效、環(huán)保的平衡點(diǎn),將三者結(jié)合起來,從而設(shè)計(jì)出集經(jīng)濟(jì)性能、技術(shù)性能和環(huán)保效應(yīng)為一體的低碳工程機(jī)械動(dòng)力裝置。在實(shí)際化活中,工程機(jī)械的使用給環(huán)境帶來了不小的破壞和污染,如由于液壓油的泄漏造成的工作介質(zhì)對(duì)外部環(huán)境的污染,液壓系統(tǒng)噪聲對(duì)工作環(huán)境的污染等。工程機(jī)械液壓系統(tǒng)的污染物分為裝配污染物、入侵污染物和生成污染物。根據(jù)液壓系統(tǒng)出現(xiàn)的問題,需采取以下措施來實(shí)現(xiàn)液壓系統(tǒng)的低碳設(shè)計(jì)。(2)在工程機(jī)械產(chǎn)品低碳設(shè)計(jì)的設(shè)計(jì)階段,應(yīng)考慮不但要符合產(chǎn)品自身的屬性還應(yīng)該符合相關(guān)的環(huán)境要求,W及考慮產(chǎn)品在報(bào)廢后的回收利用,加工處理,再利用等問題等,從而達(dá)到環(huán)境保護(hù)和資源優(yōu)化應(yīng)用的目的。(3)在工程機(jī)械液壓系統(tǒng)使用的過程中,要求使用符合規(guī)格的液壓油如采用無毒液壓油,進(jìn)一步的研發(fā)液壓油的回收再利用技術(shù),提升設(shè)備的質(zhì)量,從而減少液壓油的泄漏,要求通過相關(guān)的技術(shù)條件加快實(shí)現(xiàn)工程機(jī)械傳動(dòng)裝置的工作介質(zhì)綠色化的速度。(4)液壓系統(tǒng)噪聲對(duì)于工作環(huán)境的污染來講破壞性是很大的。(1)選用適合工程機(jī)械的液壓油液壓油是工程機(jī)械設(shè)備重要組成部分,在工程機(jī)械液壓油系統(tǒng)中液壓油起著傳遞潤(rùn)滑、壓力、冷卻、密封的作用。應(yīng)按照產(chǎn)品說明中規(guī)定的型號(hào)選擇液壓油,不同型號(hào)的液壓油不能使用,否則會(huì)使得液壓油產(chǎn)生化學(xué)反應(yīng),影響機(jī)器的運(yùn)轉(zhuǎn)。對(duì)于一些變質(zhì)油要禁止使用。目前智能裝置被安裝了工程機(jī)械液壓系統(tǒng)上,它可以對(duì)液壓系統(tǒng)某些隱患提供一定的報(bào)警作用。(3)在實(shí)際中預(yù)防固體的物質(zhì)進(jìn)入到工程機(jī)械的液壓系統(tǒng)內(nèi)。液壓系統(tǒng)中是由許許多多精密的組件組成的,如一些精密的空隙或小孔等。液壓系統(tǒng)是高精度,高強(qiáng)度的系統(tǒng),為此需加強(qiáng)對(duì)液壓系統(tǒng)的管理和維護(hù),主要強(qiáng)調(diào)兩個(gè)方面:一方面,如果在通常的溫度和壓力下液壓的油含有容積化為6%~8%的空氣,壓力降低了里面的空氣就會(huì)散發(fā)出來,導(dǎo)致大量的氣泡裂開和噪聲的出現(xiàn),使得液壓元件嚴(yán)重?fù)p壞。另一方面,如果有大量的水分進(jìn)入到液壓系統(tǒng)內(nèi),液壓元件就會(huì)繡蝕,造成油液乳化變質(zhì),潤(rùn)滑油膜強(qiáng)度降低,使得機(jī)械磨損程度加大。(4)產(chǎn)品界面的綠色設(shè)計(jì)工程機(jī)械是衡量一個(gè)國(guó)家工業(yè)發(fā)法水平的重要因素么一。但是在現(xiàn)實(shí)中,目前國(guó)內(nèi)的一些王程機(jī)械仍然具有傻、大、笨、粗的特征,W及一直存在著的混乳的操縱界面。對(duì)于用戶要完成的任務(wù)和目標(biāo)來講,界面不但是明確的還應(yīng)該是非常高效率及舒適的,能讓人們有個(gè)很好的狀態(tài)進(jìn)行工作的,從而大大提高工程機(jī)械的工作效率,減少了由于誤操作導(dǎo)致的機(jī)械故障,保證了設(shè)備的完好率,提高了機(jī)械的使用壽命,所W也就是節(jié)省了資源,響應(yīng)了界面低碳設(shè)計(jì)的要求。(1)對(duì)用戶的生理和必理進(jìn)行系統(tǒng)化的研究在實(shí)際工程機(jī)械產(chǎn)品界面設(shè)計(jì)的過程中,首先要考慮用戶的也理因素及對(duì)其進(jìn)行客觀的分析。(2)在工程機(jī)械的界面設(shè)計(jì)中堅(jiān)持統(tǒng)一的理念。要求利用統(tǒng)一性理念在界面的一些風(fēng)格上要保持統(tǒng)一如顯示屏和操作按鈕的搭配。與此同時(shí)應(yīng)把使用不到的或者沒有價(jià)值的按鍵進(jìn)行去除,W免給操作者造成一定的視覺障礙,通過界面整體的簡(jiǎn)潔性和協(xié)調(diào)性使得操作人員不會(huì)受到自身技能和知識(shí)的限制。如果駁持統(tǒng)一性的理念,那么作為操作者就能夠很快的進(jìn)行工程機(jī)械的操作,降低了操作者操作時(shí)出現(xiàn)的出錯(cuò)率,大大節(jié)省了時(shí)間和減少了資源的浪費(fèi),符合綠色設(shè)計(jì)的要求。當(dāng)設(shè)計(jì)工程機(jī)械界面的時(shí),要求界面能夠合理的布局,使界面看起來非常的直觀,簡(jiǎn)潔。要求使得用戶更容易理解和操作,加大了用戶對(duì)界面的識(shí)別度。機(jī)床在使用過程中不僅存在大量的物能消耗，還會(huì)直接或間接產(chǎn)生嚴(yán)重污染環(huán)境的三廢，因此綠色設(shè)計(jì)在機(jī)床設(shè)計(jì)與制造的應(yīng)用會(huì)越來越廣泛，機(jī)床設(shè)計(jì)與制造的綠色化是今后的發(fā)展趨勢(shì)。目前綠色設(shè)計(jì)在機(jī)床設(shè)計(jì)與制造中的應(yīng)用主要集中在機(jī)床設(shè)備的綠色化、機(jī)床加工工藝的綠色化、機(jī)床設(shè)計(jì)與制造過程相關(guān)分析與評(píng)價(jià)等幾個(gè)研究領(lǐng)域，如圖 所示?，F(xiàn)有機(jī)床80%的重量用于保證機(jī)床的剛度，而只有20%用于滿足機(jī)床運(yùn)動(dòng)學(xué)的需要，因此在滿足機(jī)床設(shè)備結(jié)構(gòu)剛度及性能的同時(shí)，應(yīng)該盡可能使機(jī)床設(shè)備及其相關(guān)零部件的重量有所減輕或體積有所減小，也可以盡量簡(jiǎn)化機(jī)床設(shè)備的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，減少不必要的零件數(shù)量。(2) 機(jī)床設(shè)備的模塊化模塊化設(shè)計(jì)廣泛應(yīng)用于各種工程領(lǐng)域，其中柔性制造系統(tǒng)中應(yīng)用模塊化設(shè)計(jì)最為顯著，模塊化設(shè)計(jì)中的各個(gè)單元的功能是相互獨(dú)立的，可以選擇不同的模塊單元進(jìn)行組合。組合機(jī)床就是一種機(jī)床設(shè)備模塊化的典型例子，該種機(jī)床可以隨著產(chǎn)品或工藝的改變而組裝成另外一種功能不同的機(jī)床。綠色設(shè)計(jì)在機(jī)床設(shè)備動(dòng)力系統(tǒng)中的應(yīng)用主要就是節(jié)能電機(jī)的開發(fā)以及電機(jī)工作時(shí)候的噪聲和電磁輻射等污染的降低與控制；在機(jī)床設(shè)備加工系統(tǒng)中的應(yīng)用主要集中于新型刀具材料的研制、加工效率的提高以及對(duì)加工系統(tǒng)噪聲的控制與改善；在機(jī)床設(shè)備潤(rùn)滑與冷卻系統(tǒng)中的應(yīng)用主要包括潤(rùn)滑劑和冷卻液污染排放及熱輻射的防治、各種干式加工技術(shù)的開發(fā)以及各種新型可生物降解的潤(rùn)滑劑和冷卻液的合成等；在車身主體中的應(yīng)用主要包括兩個(gè)方面，一個(gè)是機(jī)床設(shè)備車身新型材料的研制，如陶瓷、碳纖維、人造花崗巖及樹脂混凝土等復(fù)合材料，既能減少金屬等不可再生資源的開采，又可以提高機(jī)床設(shè)備的抗振性和穩(wěn)定性，目的是盡可能取代或減少機(jī)床的設(shè)計(jì)與制造對(duì)操作人員和環(huán)境的影響，另一個(gè)是車身主體的使用壽命評(píng)價(jià)，通過分析與評(píng)價(jià)延長(zhǎng)機(jī)床設(shè)備的使用壽命，即所謂的長(zhǎng)壽命設(shè)計(jì)。德國(guó)、美國(guó)及日本在機(jī)床再制造領(lǐng)域均取得了顯著成果，在德國(guó)從事機(jī)床再制造行業(yè)的機(jī)構(gòu)主要有專業(yè)改造廠（如 Lernstatt、FPS 及Huttelmaier 等公司）、二手機(jī)床銷售商（如 Hammer 公司）、機(jī)床廠（如 Ortech、Boehringer等公司）、數(shù)控裝置生產(chǎn)廠（如 AUTOCON、Siemens 等公司）以及各大高等院校和科研院所（如 Bremen 大學(xué)的技術(shù)與教育研究所、Dortmund 勞動(dòng)保護(hù)與人體工程研究協(xié)會(huì)等），在美國(guó)從事機(jī)床再制造的企業(yè)有 Dayton 機(jī)床公司、德寶集團(tuán)、Bertsche 工程公司以及 US 設(shè)備公司等，在日本從事機(jī)床再制造的企業(yè)有濱田工程公司、大限工程集團(tuán)、山本工程公司、崗三機(jī)械集團(tuán)等。 加工工藝綠色化(1) 機(jī)床加工新工藝及新技術(shù)的開發(fā)綠色設(shè)計(jì)在機(jī)床加工工藝中的應(yīng)用實(shí)際上就是在機(jī)床設(shè)計(jì)與制造過程中運(yùn)用各種綠色理論與技術(shù)盡可能合理并充分利用各種資源與能源，即想盡一切辦法使各種資源與能源的綜合利用率達(dá)到最高。(2) 機(jī)床加工工藝數(shù)據(jù)庫(kù)的優(yōu)化隨著計(jì)算機(jī)的快速發(fā)展，數(shù)據(jù)存儲(chǔ)技術(shù)和數(shù)據(jù)挖掘技術(shù)已廣泛應(yīng)用到各種數(shù)據(jù)和信息檢索等方面，而這些技術(shù)都是為數(shù)據(jù)中各種有價(jià)值的信息及知識(shí)提供技術(shù)支持的，為各種數(shù)據(jù)庫(kù)的建立及優(yōu)化提供有效幫助。機(jī)床加工工藝數(shù)據(jù)庫(kù)是機(jī)床工藝規(guī)劃系統(tǒng)的重要組成部分，傳統(tǒng)的加工工藝數(shù)據(jù)庫(kù)中幾乎沒有考慮資源與能源消耗及環(huán)境污染等問題，因此對(duì)機(jī)床加工工藝數(shù)據(jù)庫(kù)的優(yōu)化實(shí)際上就是在傳統(tǒng)的加工工藝數(shù)據(jù)庫(kù)中注入“綠色血液”，也就是開發(fā)機(jī)床的綠色加工工藝數(shù)據(jù)庫(kù)。具體而言主要有特定機(jī)床加工過程中工藝種類的決策、綠色加工工藝過程評(píng)價(jià)方法的選擇、原材料的消耗量、輔助物料與能源的消耗量以及加工過程中向環(huán)境排放的各種廢棄物污染量等相關(guān)數(shù)據(jù)的收集及量化。 綠色設(shè)計(jì)的應(yīng)用及發(fā)展(1) 綠色材料綠色設(shè)計(jì)中材料在一直扮演著十分重要的角色，材料是承載功能的載體，是汽車綠色設(shè)計(jì)的基本前提，對(duì)材料的篩選是綠色設(shè)計(jì)的第一步也是最重要的一步。綠色材料選取主要遵循回歸自然的人性化情懷，盡量選用自然的材料，生產(chǎn)對(duì)環(huán)境沒有污染的產(chǎn)品，從而最大限度地利用自然資源。對(duì)于目前市面上一輛典型的輕型汽車來說，鋼鐵材料約占重總重量的65％。而在2017年之后，更加嚴(yán)格的節(jié)能減排相關(guān)規(guī)定將出臺(tái)，鋼鐵可能被輕量級(jí)的材料比如鋁、鎂，甚至超輕型碳纖維所替代。目前很多大型汽車制造商都在尋求新的材料開發(fā)綠色汽車市場(chǎng)，未來通過利用新型材料來減少能源的消耗還有很大的發(fā)展空間。這就造成地球資源過度開采，急速消耗，呈現(xiàn)浪費(fèi)嚴(yán)重的趨勢(shì)。意大利的菲亞特公司做過這樣一項(xiàng)估計(jì)：如果意大利汽車按照平均使用壽命 12 年來算，全國(guó)每年將報(bào)廢 160 萬輛汽車，這么大一批報(bào)廢車如果不進(jìn)行回收處理，將占用很大的城市空間，而且在自然條件下經(jīng)過風(fēng)吹雨淋，很快就失去了回收利用的價(jià)值，變成一堆廢鐵，所以對(duì)于綠色汽車產(chǎn)品材料回收也非常重要?！蹦壳翱茖W(xué)技術(shù)條件下要想實(shí)現(xiàn)整車的直接再循環(huán)難度較高且資金耗費(fèi)也較多，很可能得不償失，比較起來零部件的回收實(shí)施起來容易而且也能帶來一定的收益。如馬自達(dá)“HRX”型汽車（圖 ）的車身全由高碳聚纖維塑料做成，從外殼到駕駛室，均可以循環(huán)再利用。德國(guó)政府要求汽車制造商在汽車報(bào)廢時(shí)，回收其所生產(chǎn)的汽車并盡可能重用所有的材料：在美國(guó)三大汽車制造廠（福特、通用和克萊斯勒）都在制定計(jì)劃相應(yīng)的設(shè)計(jì)和制造規(guī)范，以設(shè)法重用從生產(chǎn)線上淘汰下來的不合格產(chǎn)品零件，以便符合有關(guān)的法律法規(guī)要求。(3) 可拆卸性產(chǎn)品的拆卸是回收的重要前提和基礎(chǔ)，易于拆卸有利于零部件的重新利用或進(jìn)行材料循環(huán)再生。簡(jiǎn)潔是工業(yè)生產(chǎn)的靈魂，所以在滿足功能要求的前提下，盡量減少產(chǎn)品零部件的多樣性，采用功能集成的配件，選擇盡可能少的材料，對(duì)通用零件要盡量實(shí)行國(guó)際化、標(biāo)準(zhǔn)化，“精簡(jiǎn)結(jié)構(gòu)和造型，去掉繁瑣的裝飾，采用易于拆卸的連結(jié)方法，盡量采用相同緊固措施，減少緊固件數(shù)量，易接近拆卸點(diǎn)或破壞性切斷點(diǎn)，盡量避免零部件拆卸方向和移動(dòng)的復(fù)雜性，避免在塑料部件中嵌入金屬部件保證拆卸的安全，減少拆卸工作量，明確拆卸的部件，使不同材料更好的分類回收”。在德國(guó)的巴伐利亞汽車制造廠，對(duì)于拆卸再利用這方面已經(jīng)取得了卓越的成果，并合理地進(jìn)行了再利用為其帶來巨大的商業(yè)利潤(rùn)。以汽車行業(yè)來說，制造商為了促進(jìn)汽車消費(fèi)，加快了汽車的更新?lián)Q代，把汽車的使用壽命設(shè)計(jì)在 10 年左右。不過，這是在不犧牲安全性能的前提下來說的，如果不計(jì)后果第延長(zhǎng)生命周期也不利于產(chǎn)品安全。除此之外汽車產(chǎn)品的外形也會(huì)對(duì)環(huán)境保護(hù)也會(huì)產(chǎn)生間接的影響。(5) 減少設(shè)計(jì)產(chǎn)品的“小量化”是把復(fù)雜臃腫的附加結(jié)構(gòu)從產(chǎn)品的基本結(jié)構(gòu)中去掉，把多余的功能也精煉到一塊去，這樣的小型化、簡(jiǎn)潔化設(shè)計(jì)實(shí)際