论文部分内容阅读
摘要：随着我国经济的飞速发展，环境问题随之日益突出，所以尽快把绿色技术投入到机械设计生产中显得非常重要。绿色材料在机械产品结构、选材、工艺等方面的有重要运用，对机械设计有重要的指导意义，绿色设计是为了减轻环境污染、降低自然资源和能源的消耗，实现可持续发展。关键词：机械设计，绿色材料，材料选择
中图分类号：F416.44 文献标识码：A
引言：随着经济的发展和可持续发展战略的实施，以低碳环保为核心的绿色技术、低碳材料、绿色产品等已受到全世界的普遍关注，从而引发了一场绿色设计的浪潮。材料作为人类社会生产的物质基础，在保护环境方面起着主导地位，在生产生活中，低碳材料的选择变得尤为重要。将绿色融入机械不仅体现了设计者敢于创新的胆识，更体现了人们对自然、环境的重视，它的提出，是机械发展进程中一个重要的里程碑，完成了机械设计的一次历史性突破。
1、绿色设计
1.1绿色设计的概念
绿色设计源于人们对现代技术所引起生态和环境相关问题的思考，体现了设计者的道德意识，展现了人们对环境的重视。绿色设计是一个综合考虑环境和资源效率的现代化模式，它是可持续发展战略的重要体现。绿色设计通常分成三个阶段:(1)跟踪材料流，确保材料输入与输出之间的平衡度；(2)对特殊产品和产品种类分配的环境费用，确定相应的价值；(3 )对设计过程进行系统性、全方面的研究从产品的整体质量分析，绿色设计是以减轻环境污染、减少原材料和自然资源使用量的总称，绿色设计主要包括材料的选择与管理、绿色制造工艺、绿色包装技术及绿色处理技术。克服传统工艺设计的不足，使设计的产品满足绿色产品的要求是绿色设计的目的。它的关键在于不能等产品对环境产生了不良后果后再采取治理措施，必须要预先设计好的方案，设法防i1_产品对环境产生负面作用，确保无误后再制造，它要求在设计产品时必须按照环保意识来选用合理的原材料和加工工艺，尽量选用可再生资源，并在制造和使用中降低耗能量，不产生或尽量少产生负作用，最后要求产品易拆卸和同收并且能再用于生产。
1.2绿色设计的特点
绿色设计在现代社会中的运用越来越受到设计者的关注，随着环境问题逐渐被人们所重视，绿色设计便突出了它的优势。研究表明，产品性能的绝人部分是由设计阶段决定的，而设计本身的成本仅为产品成本的极少一部分。与其它的设计不同的是，绿色设计除考虑功能、性能、质量、成本等方面外，还要着重考虑环境因素。因此，要求绿色设计除考虑常规设计外，必须注入新的设计思想和方法，在产品制造过程中要充分考虑销信、使用和报废过程中对环境的影响，并通过重用、修理、再加工、同收等手段重新应用于新产品。绿色设计是为了兼顾产品的需求和环境的要求，在对环境污染最小的前提下达到最人的需求量。利用环境评价准则来限制在生产过程中的自目，使在现代的生产生活中达到节约资源和能源，从根本上防止污染的目的，进一步加强构建和谐自然与和谐社会。
1.3 绿色设计的关键技术
绿色设计为环境友善技术，这就要求设计者们必须在产品中融入新的、有新意的、创新的思维，突破传统设计的不足。绿色设计技术的关键包括绿色材料的选择性设计、同收性设计、可拆卸性设计及生命周期评价等，一个机械产品的成功诞生，从它的设计到生产、废弃、重复利用都要考虑它的各种环境属性。绿色设计对产品的要求提出了许多的关键技术：（1）设计的产品在环境中易光降解或者生物降解，使产品在废弃后纵然不能重复利用与同收，也可以自然地降解，减少对环境的污染；（2）尽量减少材料的种类，可以使用也可以不使用的材料就尽量不使用，但必须考虑产品的完整性与可用性，以种类最少的原材料制造出最完美的产品，少用或者不用有毒害、贵重稀缺的材料，做好材料的分类管理，生产后剩余或者废弃的产物要将它们分类，这样有利于废弃物的同收利用；(3 )在设计产品时采用模块化设计，将产品的各个部分有机的连接在一起，采用易于拆卸的连接方法，减少材料表面的涂镀；（4）在生产过程中简化流程，综合利用与同收再生，实现低排放及零排放；（5）采用可再生能源，提高能源的利用率，加强能源的综合利用及余热的同收；（6）环境与社会成本评估，包括:环境污染治理成本，环境恢复成本，废弃物社会处理成本等；（7）产品生产过程中要对废弃物减量化，尽量减少废弃物的产生，产品所用的材料也应该达到无害化。在产品中融入绿色设计的技术不仅可以打破传统设计模式的弊端，而且对环境也做出了巨大的贡献。
2、绿色材料
绿色材料（又称化学生态环境材料）是指生产、使用、废弃及同收处理再利用过程中，能够节约资源和能源，保护生态环境和人类本身，易同收且再生循环的材料和材料产品，其主要特点有：（1）材料本身的先进性；（2）材料使用的舒适性；（3）材料的绿色性。绿色材料与传统材料相比具有良好的使用性能，消耗的资源和能源少，对生态环境产生的污染小，再生利用率很高，从制造使用到废弃直至再循环利用的整个过程都符合环境的协调发展。
3、材料选择
一般选择材料主要考虑材料的技术性和经济性，而忽视材料对外部环境的影响。面向绿色制造的材料是一种全新的设计理念，它是技术性、经济性和环境性的综合，材料的选择是实施绿色设计与绿色制造的第一步，它是在产品设计和开发过程中最重要的设计策略，也是考虑环境问题最重要的因素。在绿色设计中，材料选择应遵循两个原则：一是尽可能使用人自然中的循环材料，并将自然循环应用到材料废弃与生产过程;二是尽可能少用或者不用那些不可循环的原材料。具體选择方法是：（1）选择绿色材料；（2）减少所使用材料的种类；（3）尽量选用废弃后能够自然分解与降解并为自然界吸收的材料；（4）选择不加任何涂镀的原材料；（5）选用可再生材料或可同收材料；（6）尽量选用无毒材料。
3.1选择绿色材料
选择绿色材料是从材料角度考虑，保证可持续发展战略，选择的绿色材料应该具有耗能低、成本低、种类多、污染少、易同收、可降解、具有环境协调性等特点。绿色材料是材料发展史上一个重要的转折点，并且己成为全球材料科学工作者追逐的热点，真正的绿色材料现在尚处在开发之中，预计在不久的将来会有很人的进展与突破.
3.2 减少所用材料种类
产品加工与报废后的材料，若易于同收、利用、再生，则不仅可减轻对环境的污染，而且有利于资源的循环利用在设计时尽量避免使用多种不同的材料或者采用易拆卸分离的结构设计方式，以便于产品的维修、同收、分类和再利用。
3.3选用废弃后能够自然分解与降解的材料
当产品没有任何使用价值而报废后，其废弃物材料若不易分解且难于被人自然吸收，将对环境产生极人的污染当今国内外均在研究能在生物作用或光合作用下自然分解的塑料，这种塑料废弃后，能在一定的时间内经过光合作用而降解成碎片，经自然界的侵蚀进入土壤而被微生物消化（即生化作用），使报废后的产物不对环境造成污染。
3.4选用易同收再生的材料
选择可同收的材料有利于节约资源、减少污染物、保护生态环境，有明显的经济效益。美国等发达国家在汽车等行业都强调易同收的设计理念，绿色材料的研究与应用对可持续发展战略意义重大。
4、结语
材料选择与应用是机械设计中重要的基础环节，面对不可再生资源的日益减少和枯竭，能源供需矛盾日益激化，在机械加工制造领域中用低碳材料制成的产品将会弥补资源的短缺。总之，绿色设计与制造是人类可持续发展战略的重要战略因素，也是每个企业家重点考虑的发展前景。绿色产品的兴起和发展呈现了一种不可逆转的发展趋势，是人类认识并从本质上解决环境、资源和可持续发展问题的正确方法，它将对人类未来的生存和发展产生深远的影响。
参考文献
[1]席俊杰面向绿色制造的材料选择研究[J]，材料报导一综述篇，2009(5):5-23.
[2]余显方，汪永超，谈丁丁，等基于LCA绿色材料的探讨[J]，机械设计与制造，2009(9).
[3]刘尚荣，机械零件选材的探讨[J]，煤矿机械，2004(9).
中图分类号：F416.44 文献标识码：A
引言：随着经济的发展和可持续发展战略的实施，以低碳环保为核心的绿色技术、低碳材料、绿色产品等已受到全世界的普遍关注，从而引发了一场绿色设计的浪潮。材料作为人类社会生产的物质基础，在保护环境方面起着主导地位，在生产生活中，低碳材料的选择变得尤为重要。将绿色融入机械不仅体现了设计者敢于创新的胆识，更体现了人们对自然、环境的重视，它的提出，是机械发展进程中一个重要的里程碑，完成了机械设计的一次历史性突破。
1、绿色设计
1.1绿色设计的概念
绿色设计源于人们对现代技术所引起生态和环境相关问题的思考，体现了设计者的道德意识，展现了人们对环境的重视。绿色设计是一个综合考虑环境和资源效率的现代化模式，它是可持续发展战略的重要体现。绿色设计通常分成三个阶段:(1)跟踪材料流，确保材料输入与输出之间的平衡度；(2)对特殊产品和产品种类分配的环境费用，确定相应的价值；(3 )对设计过程进行系统性、全方面的研究从产品的整体质量分析，绿色设计是以减轻环境污染、减少原材料和自然资源使用量的总称，绿色设计主要包括材料的选择与管理、绿色制造工艺、绿色包装技术及绿色处理技术。克服传统工艺设计的不足，使设计的产品满足绿色产品的要求是绿色设计的目的。它的关键在于不能等产品对环境产生了不良后果后再采取治理措施，必须要预先设计好的方案，设法防i1_产品对环境产生负面作用，确保无误后再制造，它要求在设计产品时必须按照环保意识来选用合理的原材料和加工工艺，尽量选用可再生资源，并在制造和使用中降低耗能量，不产生或尽量少产生负作用，最后要求产品易拆卸和同收并且能再用于生产。
1.2绿色设计的特点
绿色设计在现代社会中的运用越来越受到设计者的关注，随着环境问题逐渐被人们所重视，绿色设计便突出了它的优势。研究表明，产品性能的绝人部分是由设计阶段决定的，而设计本身的成本仅为产品成本的极少一部分。与其它的设计不同的是，绿色设计除考虑功能、性能、质量、成本等方面外，还要着重考虑环境因素。因此，要求绿色设计除考虑常规设计外，必须注入新的设计思想和方法，在产品制造过程中要充分考虑销信、使用和报废过程中对环境的影响，并通过重用、修理、再加工、同收等手段重新应用于新产品。绿色设计是为了兼顾产品的需求和环境的要求，在对环境污染最小的前提下达到最人的需求量。利用环境评价准则来限制在生产过程中的自目，使在现代的生产生活中达到节约资源和能源，从根本上防止污染的目的，进一步加强构建和谐自然与和谐社会。
1.3 绿色设计的关键技术
绿色设计为环境友善技术，这就要求设计者们必须在产品中融入新的、有新意的、创新的思维，突破传统设计的不足。绿色设计技术的关键包括绿色材料的选择性设计、同收性设计、可拆卸性设计及生命周期评价等，一个机械产品的成功诞生，从它的设计到生产、废弃、重复利用都要考虑它的各种环境属性。绿色设计对产品的要求提出了许多的关键技术：（1）设计的产品在环境中易光降解或者生物降解，使产品在废弃后纵然不能重复利用与同收，也可以自然地降解，减少对环境的污染；（2）尽量减少材料的种类，可以使用也可以不使用的材料就尽量不使用，但必须考虑产品的完整性与可用性，以种类最少的原材料制造出最完美的产品，少用或者不用有毒害、贵重稀缺的材料，做好材料的分类管理，生产后剩余或者废弃的产物要将它们分类，这样有利于废弃物的同收利用；(3 )在设计产品时采用模块化设计，将产品的各个部分有机的连接在一起，采用易于拆卸的连接方法，减少材料表面的涂镀；（4）在生产过程中简化流程，综合利用与同收再生，实现低排放及零排放；（5）采用可再生能源，提高能源的利用率，加强能源的综合利用及余热的同收；（6）环境与社会成本评估，包括:环境污染治理成本，环境恢复成本，废弃物社会处理成本等；（7）产品生产过程中要对废弃物减量化，尽量减少废弃物的产生，产品所用的材料也应该达到无害化。在产品中融入绿色设计的技术不仅可以打破传统设计模式的弊端，而且对环境也做出了巨大的贡献。
2、绿色材料
绿色材料（又称化学生态环境材料）是指生产、使用、废弃及同收处理再利用过程中，能够节约资源和能源，保护生态环境和人类本身，易同收且再生循环的材料和材料产品，其主要特点有：（1）材料本身的先进性；（2）材料使用的舒适性；（3）材料的绿色性。绿色材料与传统材料相比具有良好的使用性能，消耗的资源和能源少，对生态环境产生的污染小，再生利用率很高，从制造使用到废弃直至再循环利用的整个过程都符合环境的协调发展。
3、材料选择
一般选择材料主要考虑材料的技术性和经济性，而忽视材料对外部环境的影响。面向绿色制造的材料是一种全新的设计理念，它是技术性、经济性和环境性的综合，材料的选择是实施绿色设计与绿色制造的第一步，它是在产品设计和开发过程中最重要的设计策略，也是考虑环境问题最重要的因素。在绿色设计中，材料选择应遵循两个原则：一是尽可能使用人自然中的循环材料，并将自然循环应用到材料废弃与生产过程;二是尽可能少用或者不用那些不可循环的原材料。具體选择方法是：（1）选择绿色材料；（2）减少所使用材料的种类；（3）尽量选用废弃后能够自然分解与降解并为自然界吸收的材料；（4）选择不加任何涂镀的原材料；（5）选用可再生材料或可同收材料；（6）尽量选用无毒材料。
3.1选择绿色材料
选择绿色材料是从材料角度考虑，保证可持续发展战略，选择的绿色材料应该具有耗能低、成本低、种类多、污染少、易同收、可降解、具有环境协调性等特点。绿色材料是材料发展史上一个重要的转折点，并且己成为全球材料科学工作者追逐的热点，真正的绿色材料现在尚处在开发之中，预计在不久的将来会有很人的进展与突破.
3.2 减少所用材料种类
产品加工与报废后的材料，若易于同收、利用、再生，则不仅可减轻对环境的污染，而且有利于资源的循环利用在设计时尽量避免使用多种不同的材料或者采用易拆卸分离的结构设计方式，以便于产品的维修、同收、分类和再利用。
3.3选用废弃后能够自然分解与降解的材料
当产品没有任何使用价值而报废后，其废弃物材料若不易分解且难于被人自然吸收，将对环境产生极人的污染当今国内外均在研究能在生物作用或光合作用下自然分解的塑料，这种塑料废弃后，能在一定的时间内经过光合作用而降解成碎片，经自然界的侵蚀进入土壤而被微生物消化（即生化作用），使报废后的产物不对环境造成污染。
3.4选用易同收再生的材料
选择可同收的材料有利于节约资源、减少污染物、保护生态环境，有明显的经济效益。美国等发达国家在汽车等行业都强调易同收的设计理念，绿色材料的研究与应用对可持续发展战略意义重大。
4、结语
材料选择与应用是机械设计中重要的基础环节，面对不可再生资源的日益减少和枯竭，能源供需矛盾日益激化，在机械加工制造领域中用低碳材料制成的产品将会弥补资源的短缺。总之，绿色设计与制造是人类可持续发展战略的重要战略因素，也是每个企业家重点考虑的发展前景。绿色产品的兴起和发展呈现了一种不可逆转的发展趋势，是人类认识并从本质上解决环境、资源和可持续发展问题的正确方法，它将对人类未来的生存和发展产生深远的影响。
参考文献
[1]席俊杰面向绿色制造的材料选择研究[J]，材料报导一综述篇，2009(5):5-23.
[2]余显方，汪永超，谈丁丁，等基于LCA绿色材料的探讨[J]，机械设计与制造，2009(9).
[3]刘尚荣，机械零件选材的探讨[J]，煤矿机械，2004(9).