哈工大机械系统设计第9章

1时间1班11月8日（周日）上午8:30～10:002班+实验学院16-21号11月8日（周日）上午10:10～11:407班+实验学院23-34号11月8日（周日）下午1:30～3:008班+实验学院35-41号11月8日（周日）下午3:10～4:402地点：主楼地下室（靠近电机楼一侧）3每人必须买实验指导书，否则没成绩！（主楼116买指导书）4必须在指导老师处详细登记你的姓名、班号、学号实验安排第九章绿色设计简介2绿色设计(GreenDesign)是20世纪80末出现的一股国际设计潮流。绿色设计反映了人们对于现代科技文化所引起的环境及生态破坏的反思，同时也体现了设计师道德和社会责任心的回归。在很长一段时间内，工业设计在为人类创造了现代生活方式和生活环境的同时，也加速了资源、能源的消耗，并对地球的生态平衡造成了巨大的破坏。特别是工业设计的过度商业化，使设计成了鼓励人们无节制消费的重要介质，因而招致了许多的批评和责难，设计师们不得不重新思考工业设计的职责与作用。第九章绿色设计简介3一、绿色设计的概念绿色设计(GreenDesign)也称为生态设计(EcologicalDesign)，环境设计(DesignforEnvironment)基本思想：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—减少，Recycle—循环，Reuse—重新利用第九章绿色设计简介43R的含义“Reduce”，即在产品设计中尽量减少体积、重量，简化结构，去掉一切不必要的用材；在制造中减少能源消耗，降低成本；减少消费中的污染。“Reuse”，首先是产品部件结构自身的完整性；其次是产品主体的可替换性结构的完整性；再则是产品功能的系统性。“Recycle”，它包含了立法、建立回收运行机制、可回收的结构设计、利用回收资源再设计生产的一整套工程。第九章绿色设计简介5设计师的使命与责任1.关注产品设计—生产—消费—回收—再利用的方法和过程；2.有效地利用有限资源和使用可回收材料制成产品；3.从材料选择、结构功能、制造过程、包装方式、储运方式、产品使用、废品处理及再生利用等诸方面，全方位考虑资源的利用、对环境的影响以及解决的方法；4.必须把产品的性能、质量、成本与环境指数列入同等的设计指标，把降低生产能耗、易于拆卸运输、使材料和部件能够循环利用纳入设计应该考虑的范畴，从而设计出更多无污染的绿色产品来满足市场。第九章绿色设计简介6机械产品绿色设计是一种基于产品整个生命周期，并以产品的环境资源属性为核心的现代设计理念和方法，在设计中，除考虑产品的功能、性能、寿命、成本等技术和经济属性外，还要重点考虑产品在生产、使用、废弃和回收的过程中，对环境和资源的影响。第九章绿色设计简介7绿色设计将产品的生命周期拓展为从原材料制备到产品报废后的回收处理及再利用。第九章绿色设计简介8二、机械产品绿色设计的基本内涵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资源属性、经济属性并重，且环境资源属性优先。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。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。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。第九章绿色设计简介9三、机械产品绿色设计和传统设计的区别传统的机械产品设计侧重的是产品的性能、质量、成本等产品的基本技术与经济属性，对产品的考虑最多到产品使用报废为止。按传统的机械产品设计理念，在产品使用报废后，就成了一堆废铁和垃圾，与制造企业也没有任何关系，报废产品金属零件的回收利用主要采用回炉冶炼方式，很少直接利用因而是一种“从摇篮到坟墓”的过程。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。第九章绿色设计简介10第九章绿色设计简介第九章绿色设计简介今天面临的三大问题资源问题环境问题人口问题第九章绿色设计简介环境问题决非是孤立存在的，它和资源、人口两大问题有着根本的内在联系，特别是资源问题，它不仅涉及人类世界有限资源的合理利用，而且它又是环境问题的主要根源。制造业是将可用资源(包括能源)通过制造过程，转化为可供人们使用和利用的工业产品或生活消费品的产业。制造业一方面是制造人类财富的支柱产业；另一方面又产生大量废弃物(物料废弃物、能源废弃物、产品使用终结后的废弃物等)，对环境造成污染，是当前环境污染的主要源头。第九章绿色设计简介对机械产品来讲，设计是源头，建立绿色设计理念很重要。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”。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。第九章绿色设计简介15四、对报废产品的重新认识。原因：产品的有效寿命周期明显缩短，很多产品由于性能落后或仅仅由于外观老旧而报废。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。1）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。使现有产品、储备产品和研发产品之间有合理的技术继承和联系。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，为产品在报废后的再制造奠定技术基础。2）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。3）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，以提高产品使用性能的设计方法。第九章绿色设计简介16五、绿色设计的内容1绿色产品设计的材料选择与管理有害与无害材料的分离；报废产品有用材料要充分回收利用；报废产品不可用材料的处理方法。2产品的可回收性设计考虑材料的回收可能性、回收价值的大小，回收处理方法等3产品的可拆卸性设计设计结构易于拆卸，维护方便，产品报废后能重新回收利用第九章绿色设计简介17六、绿色设计的方法1模块化设计在功能分析的基础上，划分并设计出一系列功能模块，通过模块的选择和组合可以构成不同的产品，满足不同的需求。模块化设计既可以很好的解决产品品种规格，产品设计制造周期和生产成本之间的矛盾，又可为产品的快速更新换代，提高产品的质量，方便维修，有利于产品废弃后的拆卸，回收，为增强产品的竞争力提供必要条件。2循环设计循环设计即回收设计(DesignforRecovering&Recycling),即在进行产品设计时，充分考虑产品零部件及材料回收的可能性，回收价值的大小，回收处理方法，回收处理工艺性等与回收有关的一系列问题，以达到零部件及材料资源和能源的充分有效利用，环境污染最小的一种设计的思想和方法。第九章绿色设计简介18三绿色设计的方法3其他方法如组合设计，可拆卸设计，绿色包装设计等等，其基本的内涵也是大致如上所述。第九章绿色设计简介19第九章绿色设计简介七、绿色设计的原则绿色设计的目的就是利用并行设计的思想，综合考虑在产品生命周期中的技术、环境以及经济性等因素的影响，使所设计的产品对社会的贡献最大，对制造商、用户以及环境负面影响最小。1技术先进性原则（技术创新性原则、功能先进实用原则）2环境协调性原则（资源最佳利用原则、能量最佳利用原则、污染极小化原则）3安全宜人性原则4综合效益最佳原则201技术先进性原则技术先进性是绿色设计的前提。绿色设计强调先进的技术，保证安全、可靠、经济地实现产品的各项功能和性能，保证产品生命周期全过程具有很好的环境协调性。技术创新是绿色设计的灵魂，绿色设计面对的是以前从来没有解决过的新问题，设计者们要善于思考，敢于想象，大胆创新。功能先进实用原则是绿色设计的根本原则，绿色设计的最终目标是向用户和社会提供功能先进实用的绿色产品。产品功能先进实用是设计的首要目标。功能先进性意味着产品应采用先进技术来实现产品的功能。同样的功能，用先进技术来实现不仅容易，产品的可靠性也会增强，产品会变得更加实用，功能的扩展也更容易。功能实用性意味着产品的功能能够满足用户要求，并且性能可靠、简单易用，同时它排斥了冗余功能的存在。目前国际上兴起的“低价位”产品热正好反映了制造厂家观念的改变。第九章绿色设计简介212环境协调性原则绿色设计强调应用各种先进的绿色技术和措施使得产品在生命周期的各个阶段具有节能降耗、保护环境和人体健康等特性资源最佳利用原则（1考虑资源的再生能力，尽可能选择可再生资源。2尽可能保证资源在产品的整个生命周期中得到最大限度的利用，对于确因技术限制而不能回收再生重用的废弃物应能够自然降解，或便于安全的最终处理，以免增加环境的负担）。能量最佳利用原则（1应尽可能选用可再生能源，优化能源结构，尽量减少不可再生能源的使用。2力求使产品全生命周期中能量消耗最少，以减少能源的浪费。同时，减少由于这些浪费的能量造成的环境污染。）污染极小化原则彻底抛弃传统的“先污染、后治理”的末端治理方式，在设计时就充分考虑如何使产品在其全生命周期中对环境的污染最小；如何消除污染源，从根本上消除污染。产品在其全生命周期中产生的环境污染为零是绿色设计的理想目标。第九章绿色设计简介223安全宜人性原则绿色设计不仅要求考虑如何确保产品生产者和使用者的安全，而且还要求产品符合人机工程学、美学等有关原理，以使产品安全可靠、操作性好、舒适宜人。也就是说，绿色设计不仅要求所设计的产品在其全生命周期过程中对人们的身心健康造成伤害最小，还要求给产品的生产者和使用者提供舒适宜人的作业环境。4综合效益最佳原则经济合理性是绿色设计中必须考虑的因素之一。一个设计方案或产品若不具备用户可接受的价格，就不可能走向市场。与传统设计不同，绿色设计中不仅要考虑企业自身的经济效益，而且还要从可持续发展观点出发，考虑产品全生命周期的环境行为对生态环境和社会所造成的影响，即考虑设计所带来的生态效益和社会效益。以最低的成本费用收到最大的经济效益、生态效益和社会效益。第九章绿色设计简介23八、机械系统绿色设计准则由于绿色设计是对现有设计的继承和发展，其设计内涵较现有设计更加丰富。现将绿色设计的设计准则总结如下：1绿色设计中材料选择2面向制造阶段的绿色设计准则3面向包装运输的绿色设计准则4面向使用阶段的绿色设计准则5面向拆卸回收阶段的绿色设计准则第九章绿色设计简介241提高产品的环保性能（1）降低产品尺寸（2）减少重量（3）减少包装材料（4）用可辨识材料（5）减少材料种类（6）少用有害、有毒材料（7）减少产品说明书（8）用可生物分解材料（9）考虑废弃物处理方式第九章绿色设计简介九、机械产品绿色设计中的一些具体措施252提高产品回收性能(1)避免材料复杂(2)采用回收价值高的材料(3)可辨识回收物(4)用可回收包装(5)易更换、易修复零件(6)易拆解第九章绿色设计简介263提高产品易于拆解性能（1）易松开、少固定件（2）少用焊、胶结法（3）考虑拆解顺序（4）易拆解工作（5）用相同扣件、固定零件（6）减少零、组件数目（