机械制造与自动化节能设计理念分析

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机械制造与自动化节能设计理念分析:机械制造与自动化中的节能设计理念

摘要：机械自动化技术的应用与发展是机械制造业技术改造、技术进步的主要手段和技术发展的主要方向。就如何发展机械自动化的优势进行了阐述，并通过机械制造与自动化设计的过程进一步加深对节能设计理念的理解。

关键词：机械制造；自动化；节能设计

引言

各行的发展带动了经济的发展，随之而来的便是严重的能源浪费。在生产生活中，自动化和机械制造的结合，很好的推动了经济的发展。现在人们面临的是能源减少问题非常明显，然而对能源的需求却不断增加，在机械制造中加入相关的节能技术已经成为了制造业发展的必要。所以在发展制造业的同时必须保护好环境合理的进行发展。

一、机械制造自动化的优势

1、生产能力和工作质量高

机械制造自动化大多采用高精度、高灵敏度的机械化设备，由自动化控制系统进行生产过程的自动化控制，大大减少了因人为失误带来的产品质量不合格现象。在机械制造生产中，由自动化控制人员启动自动化控制系统，系统就会严格按照事先设定的生产流程进行自动化操作，大大提高了生产能力和生产效率，保证了最佳工作质量。

2、安全可靠性高

不论是自动化控制系统还是自动化设备，一般都自带事故报警、自动诊断处理等功能，当生产过程中遇到事故时，就减免了人身伤害的发生，提高了生产过程的安全性。另外，自动化设备多采用电子元器件，电子元器件相比于传统机械设备，它不存在机械磨损，使用寿命得到了大大提高，保证了自动化控制系统的可靠性。

3、改善行业的劳动形式

随着机械制造自动化程度的不断增加，人们逐渐从繁重的体力劳动转化为高知识、高技术性的脑力劳动，机械制造的产品也愈趋向于技术密集型，在改变机械制造行业的劳动形式的同时，也大大促进工业现代化的发展。

4、节约能源消耗

节约能源是我国可持续发展的重要战略目标。机械制造自动化的应用，在节约人力资源的同时，也大大提高了能源的利用率。

5、自动化技术应用面广

抛开机械制造自动化产品不谈，针对产品生产过程中使用的自动化控制技术，包括自动校验、自动保护、自动报警、自动处理等，不仅仅适用于机械制造业，同样可以应用在工业、农业、建筑业等领域，其优势也同样显著。

二、当下机械制造及其自动化发展状况

机械制造在我国发展以来，以非常快的速度在不断地发展。在我国的工业发展中起着越来越重要的作用。由于近年来随着计算机行业的发展，更多的将计算机集成技术运用到了机械制造业中，使机械制造很好的与自动化相结合，机械制造业的自动化，使其更加快速"安全地完成作业，极大地推进了机械制造业的快速发展，效率高成为现在机械制造及其自动化的一个代名词。机械制造及其自动化虽以极快的速度发展起来，并且起到了很好的带动作用，但是应当注意到，我国的机械制造及其自动化仍然处于初级阶段，需要从各方面去发展。另一方面，我国的机械制造与自动化起步比较晚，许多技术不是很成熟，与发达国家相比，存在很大的差距。需要在技术上去追赶，同样由于技术上的落后，产品质量往往不是很好，需要在产品质量上进一步加强。这是我国现阶段机械制造及其自动化的发展现状，应该看到进步，但更重要的应该是看到不足，进一步发展它的技术。

三、环保型材料的使用与节能

1、设计尽量采用可再生、可回收的材料和资源，降低资源消耗。在选取机械制造与自动化的相关材料时，应遵循可再生、能回收、易分解的原则，且这些材料在加工时不会排出有害物，无法对环境造成污染。特别是一些结构用零件，其结构设计一定要满足易装配与易分解的原则，杜绝有毒材料的使用，提高材料的循环利用率。

2、在设计中尽量利用长寿命、低能耗、轻重量原则。一般情况下，产品的寿命得到延长就意味着机械生产产量的减少及其报废速度的降低，对原材料的消耗也有所减少。与此同时，产品能耗的降低也从另一方面减少污染，保护了环境；轻重量更是有助于降低对材料的能耗。此外，还应从减少对环境的负荷方面展开设计，让设计符合通用标准，实现机械构件的通用性，为此在设计中要从综合性考虑设计对象的具体功能，将结构强度、尺寸标准、材料选取综合的权衡，从而实现节能目标。

3、尽量考虑采用低环保负荷，并保证零件报废后的处理污染最小，综合成本最小化的材料机械制造与自动化设计中尽量不要使用氟利昂、含氯橡胶、树脂和石棉等材料。如非主要部位的零件应当尽量采用工程塑料或非金属材料，在设计中尽量开发和使用新型的环保材料，还要减少重金属的使用。另外，在材料选取的时候也要考虑到零件报废后的处理过程，做到处理简单、费用低、污染小等环保要求。零件的肢解、破碎等简单方便或者满足焚烧或者回收。

四、机械制造中环保型材料的使用

1、选择可回收、再生的资源或者材料，从而减少资源的浪费和消耗。在机械制造或者材料选取的时候，为了达到环保的目的，可以选择那些能够分解、再生、回收的材料，还应该保证材料在加工的时候，不能够产生大量的废气废水废渣。特别是在进行结构用零件生产的时候，一定要选取那些分解和装配都比较容易的材料，从而保证机械化过程中材料的可再生率。

2、在进行设计的时候应该遵守重量轻、能耗低、寿命长的原则。对于机械生产而言，提高寿命能够大大降低机械的报废量和产量，减少了材料的消耗的同时也能够减少其对环境的污染。此外在实际的时候，还必须考虑到怎样更好的减少环境的负荷，实现机械以及其构件的通用性，所以在设计的时候还必须考虑到综合性的问题，做好各方面的权衡，达到节能的目的。在设计的时候，还应该考虑到零件报废后的处理问题，尽量将成本降到最低，在进行自动化设计和机械制造的时候，最好不选去那些含氯橡胶、氟利昂、石棉以及树脂的材料。若是那些零件不是主要部位的，则应该尽量采取非金属的材料或者工程塑料，并且设计的时候，尽量使用那些环保效果比较好的新型材料，尽量减少使用重金属。此外，在选取材料的时候应该充分考虑到零件报废之后怎样进行处理，尽量保证处理的能够比较简单、使用的处理费用比较少、给环境造成的污染也比较少。

五、合理的设计制作工艺保证节能

1优化或改进产品设计

（1）前面已经提到了设计的优化，可见一般情况下，机构越简单，涉及的产品零件越少就可以在制造过程中减低能耗。另外，零件本身的形状对于制造过程中的能耗也有影响。所以应当发挥零件设计的优化的作用，即保证产品的基本性能的情况下，尽可能的简化零件、减小体积、优化产品的结构减少零件数量。

（2）根据生产的条件选用合理的材料，在前面已经详细的表述了材料选取的原则和实现的目的，在这里再次强调材料的适应性，即考虑实际生产过程不同材料对能源消耗的差异来选择低能耗的材料。

2、设计低能耗的工艺流程

对于同一种零件或者产品，在实际的生产过程中可以采用不同的工艺进行加工，但是不同的加工工艺消耗的能源是不同的，合理的设计加工工艺可以减少加工载荷的波动，即利用合理的工艺设计让设备达到最佳的运行载荷，尽量的让设备处在满负荷运转，避免出现能量的浪费。因此在保证生产效率和制造质量和经济性等前提下，降低制造工艺能耗。

（1）选择正确的加工方式

在一个零件的多种加工方式中，应当选择适合现场设备的最佳加工方式。例如：锻压，可以是冷锻压、温锻压、热锻压。其中冷锻和温锻的能量利用效率高于热锻压，但是冷锻压的工艺要求往往会造成环境的危害，所以采用温锻压将优于冷锻和热锻。

（2）选择合理的工艺参数

在确定加工方式后，恰当的工艺参数就是节能的另一个重要因素，如毛坯形状和加工余量等。比如对于直径相差较大的阶梯轴类零件,可以采用直径棒料作毛坯,也可以采用精锻毛坯,但在毛坯制备方面所消耗的能量却相差很大,因此应综合考虑,优化选择。

（3）选用可以节能的冷却工艺

在机械制造与自动化的过程中一般都需要使用到冷却液，因此在加工中冷却液的选择也是工艺性节能的重点考虑层面。在原则上应尽量少用或者不用油冷却。

（4）进行合理工序改进和设计

在节能设计时,不仅要正确选用合理的节能工艺,还应合理地安排加工工序。

结束语

在经济发展的过程中，机械制造和自动化发展的速度都很快，但是在经济发展的同时，还必须考虑到能源的节约和环境保护的问题。能源危机已经出现了一段时间，并且解决起来也比较困难，所以在机械制造的过程中必须注意节能，在经济发展的同时，保护好能源和环境。

机械制造与自动化节能设计理念分析:浅议节能设计理念在机械制造与自动化中的应用

摘 要 在目前的制造业中，能耗较高的产业是机械制造和其自动化，在机械制造过程中引入相关节能设计的理念具有较大的意义。在机械制造和自动化过程中引入相关节能设计的理念可以从以下这几方面入手：对其材料进行合理的选择、对设计进行优化并对其工业进行有效的改进。只有在这几个环节中融入节能设计的理念，才能达到节能的目的。本文对节能设计理念在机械制造与自动化中的应用进行了分析，为制造业中的节能减排提供有利的条件。

关键词 节能设计理念 机械制造 自动化

机械制造和其自动化的有效结合虽然使各行各业得到了迅速的发展，但也造成了许多资源的浪费。随着相关资源、能源不断的衰竭，对机械制造及其自动化的发展造成了一定的限制。因此，制造企业应该进行节能设计，将绿色的节能技术用于机械制造和自动化中，这样可以让企业的资源、能源得到最大限度的节约，从而使其生产成本得到减小，促进其经济效益和社会效益的提升。

1目前机械制造和自动化的发展状况

国内自发展机械制造业以来，其发展的速度是十分迅速的，这促进了国内工业的不断发展。因为近些年计算机技术的发展，促使机械的制造和自动化有机的结合，使制造业更加安全、快速地进行作业，让高率高成为了机械制造和自动化中的代名词。自从机械制造和自动化发展以来，其在各行各业中起到了带动的作用，但国内机械制造和自动化的起步相对较晚，很多的技术还不够成熟、完善，和发达国家比较还有很大的差距存在。需在其技术方面去追赶，但同样因技术落后使产品的质量比较差，产品的质量也需要进一步的改进。这是国内目前机械制造和自动化的发展状况，相关企业应该对其进行有效的改进，这样才能使机械制造和自动化发展的前景更加广阔。

2机械制造和自动化中节能设计优势

在机械制造业中进行节能设计可以使其资源得到节约，节能设计可以理解为环境意识的设计、生态设计、自然环境的设计等。内涵主要在于对机械产品进行制造时所需的各种资源循环的利用，使其对环境造成的影响可以得到减少。对机械产品进行设计的时候应该满足可拆装、可回收的相关要求，这是进行节能设计的新条件。传统的产品是从其功能、寿命等基本的属性来进行考虑，在对产品进行设计、开发时，先对市场情况进行分析，再进行图纸设计和制定方案，除此之外还应该对其设计理念及方案进行不断的修改、审定，之后才可以真正进行生产。传统的机械制造设计理念使其设计、制造的周期都显得较长，产品生产之后的拆卸工作比较困难，且回收难度也十分大，有的产品报废后无法进行回收利用，这就对能源、资源造成了较大的浪费，更有甚者还会对环境造成严重的污染。因此，相关企业应该不断推广节能减排的设计理念，节能设计可以根据对原料、自然环境等进行合理的选择来进行，这不但可以让传统设计优势得到较好的发挥，还能达到节能降耗的目的，使资源得以有效、合理、科学的利用，还有利于对废弃物进行回收利用，从而达到持续发展要求。

3机械设计中节能理念的应用

机械设计最关键的是前期设计方案的制定，节能机械的设计内容包含其产品设计的相关理念，应以先进的理念、技术作为主要的依托，且需与自然环境相适应，做到节约资源及可持续的发展。目的是从综合角度对其经济性、实用性、环境性等进行考虑。要想让以上的节能设计要求得到满足，节能机械设计应从下面几方面来进行。

3.1对节能机械的产品成本的需求进行分析

对机械产品进行制造的时候，必须做好前期科学、合理的设计工作，特别是在产品初期，必须将其回收再利用考虑到设计中，这样才可能达到节约资源的目的。因此，对节能设计理念下机械产品的成本进行分析时，必须将污染处理、产品回收再利用、代替等因素全部考虑到设计中，才能设计出节能的机械产品。

3.2对机械产品可拆装及再利用的设计进行分析

要设计出比较节能的机械就必须对其可拆装性进行改善，要想节约成本和降低对资源的浪费，应该将其可拆装性、可回收性充分考虑到设计中，在进行设计时将这两个特点也设计进去，从而让机械制造实现对资源进行充分利用及实现节能设计。

3.3对节能机械的设计数据库进行完善

数据库是对设计数据进行充分掌握的一种有效方式，设计人员可以在数据库里将其制造时所需的全部数据做好相应的备份，对设计数据进行分析和存储，这样就可以把机械设计的开支、资源选用等以数据化的方式呈现出来，并将此当作节能设计的基础。

4对节能加工的工艺进行优化

4.1优化现有的产品结构

机器的结构简单，所需的设计零件也就会越少，其制造的过程中耗能也就会越少。机械设计过程中的零件形状对其制造过程中的耗能也有重要的影响，因此，在进行设计的时候不仅要让产品的基本性能得到保证，而且还要对其零件尽可能地进行简化，对其产品结构进行优化，减少零件的数量。

4.2因地制宜并根据外部环境对加工工艺进行选择

对单个零件进行加工的时候，应该充分考虑其现场设施的匹配，如零件锻压工艺的锻压方式有热锻压、温锻压、冷锻压。其中，热锻压的能源利用的效率比温锻压、冷锻压的都要低，但采用冷锻压对环境带来的危害却比温锻压、热锻压的危害高出许多，因此应该多使用温锻压工艺。

4.3合理安排工艺工序

在进行节能设计时，应该合理的调整其加工工序，对其工艺方法进行有效的优化，才能让节能设计目标得以实现。如对冷轧薄板进行生产时，因为冷轧时钢板需经受塑性的变形，所以必须要通过退火处理之后才可以进行繁杂成行的加工。在加工的环节中必须对所有工序的环保功能进行优化，让能源的利用率尽可能增强。

5选用环保的材料来达到节能

5.1选用可回收和可再生的资源

在对机械制造和自动化材料进行选择时应该遵循可回收、可再生、易分解的原则，这类材料、资源的使用可以让其所排放出的有害物质大大的减少，且对环境造成的危害较小。此外，还必须杜绝使用一些有毒的材料，应该努力让环保材料、资源的循环利用效率得以增强。

5.2对零件报废后污染处理的成本进行考虑

在对机械制造和自动化进行设计时还要对其零件报废后污染处理的成本进行考虑，可以采用综合成本较小、环保的材料，应尽量避免对含有石棉、氟利昂、树脂、氯橡胶等的材料。

6机械制造和自动化未来的发展趋势

机械制造和自动化的技术发展主要受到计算机技术水平发展的限制，现在，机械制造和自动化技术的应用在不断的大规模化、国际化，这要求和自动化相关的网络技术、计算机集成技术必须全面的发展，必须跟上世界的步伐及和国际接轨。必须将节能环保的设计理念引入到机械制造和自动化中，这样机械制造和自动化相关技术的运用才会更加的全面，产品的质量才会得到不断的增强，进而做到节能减排及促进其经济效益的提升。

综上所述，当前国内机械制造中的能源浪费情况较为严重，只有将节能设计的理念运用到机械制造的设计中，使用环保型、节能型的材料对其工艺进行科学合理的制造。这样才能让机械制造的高效性、稳定性得到提高，从而提高材料的环保性能及降低设备的耗能，使机械制造和自动化的整个过程更加节能。

机械制造与自动化节能设计理念分析:机械制造与自动化中的环保节能设计理念

摘要：工业文明的进步带动了经济的快速发展，然而随之而来的便是严重的能源浪费。在生产生活中，自动化和机械制造的结合，很好的推动了经济的发展。现在能源减少问题已经非常明显，然而人们对能源的需求却还在不断增加，在机械制造中加入相关的节能技术已经成为了制造业发展的必然趋势。机械制造业对世界各国的工业生产都有着非常重要的作用,本文从机械的优化设计与节能、机械材料使用与节能、设计制作的工艺与节能等方面进行分析研究，并对节能设计的理念内容进行阐述，把节能设计的理念融入进机械制造与自动化的设计及生产作业过程中，使系统的设计具有高效性，节能性，并使材料更加环保，设备的能耗更低，让整个机械制造与自动化的过程更加合理。

关键词：机械制造 自动化 节能设计

机械制造与自动化是高能耗的一个产业，也是使用计算机和计算机的外围设备，协助工程人员优化完成产业的产品设计与制造的一项新技术。在机械制造与自动化中加入节能设计理念，主要是加入机械优化设计、机械材料使用、设计制作的工艺三者在节能方面的优化和改善，这样不仅能减少废气及废物对环境的污染，也能节约能原材料，还能增加机械的使用年限。

一、机械的环保节能与优化设计

（1）低公害发动机的选用

发动机作为工程机械系统中的最大部件，对环境有着很大的影响。因此，采用噪声低、排放量低、油耗低的环保型发动机有助于缓解环境的压力，提高机械的加工效率。

（2）液压系统的设计

液压系统一定要保持清洁，这样才能有助于液压的有效传动，这就要求设计师们对液压系统进行精心设计，将油液中的磨损物以及微尘垃圾杂质进行彻底清除，使故障发生的几率减小，从而延长其使用寿命，减少配件的更换次数，增加换油的时间间隔，严格控制污染。渗漏是港口机械液压系统在运行过程中常见的现象，会对周围的环境造成极大的污染，因此，液压管的设计常使用密封优良、防老化能力突出、耐腐蚀性强的优质管路。此外，为了有效降低软管的损坏与废弃量，还应在设计过程中尽可能以硬管代替，减少由于管道破裂而造成不必要的环境污染。

（3）环保安全关怀型驾驶室的设计

如采用防紫外线辐射玻璃的全密封整体式、经减震降噪处理的“安全环保型”驾驶室，室内配置无氟环保型冷暖空调，并设计FOPS及POPS驾驶室以确保驾驶员的安全；充分运用人机工程学设计原理，如司机座椅可全方位调节、功能集成的单操纵手柄、可调式转向驱动器、全自动换挡装置、电子监控与故障自诊断系统，再辅以合理美观的颜色搭配，可大大改善司机的工作环境，缓解疲劳，提高作业效率。

（4）配备自动加脂装置

通常情况下，以传统手动方式来进行润滑脂的加注工作往往既耗时又费力，同时，溢出的油液还会对周边的环境造成污染。因此，应给机械系统配备自动加脂系统，实现对各个设备的定时加脂，比如集中润滑系统，该系统能对各铰销定时加注黄油，其油量已于事前计算并设定好，在保证销轴充足油量的同时还不会造成油液溢出浪费，方便又环保。此外，小型机械出于对设计成本的控制，可使用新型轴套材料与密封性的销轴，或者安装二级防尘装置，有效防止内部油脂排出以及外部异物进入，使润滑油加注的时间间隔得以延长，从而降低环境污染。

（5）系统可靠性设计

尽量运用高可靠性的成熟技术和借用经市场考验后的成熟系列零部件可延长各关键系统或零件的使用寿命，减少更换次数。例如降低制动元件的更换频率就相当于减轻了对周围环境的破坏与污染。尽可能使用硬管，以免软管发生破裂而造成油液的流出，进而对环境造成污染。

二、机械制造中环保节能型材料的使用

1、选择可回收、再生的资源或者材料，从而减少资源的浪费和消耗

在机械制造或者材料选取的时候，为了达到环保的目的，应该选择那些能够分解、再生、回收的材料，还应该保证材料在加工的时候，不能够产生大量的废气、废水、废渣。特别是在进行结构用零件生产的时候，一定要选取那些分解和装配都比较容易的材料，从而保证机械化过程中材料的可再生利用率。

2、在进行设计的时候应该遵守重量轻、能耗低、寿命长的原则

对于机械生产而言，提高寿命能够大大降低机械的报废量和产量，减少了材料的消耗的同时也能够减少其对环境的污染。此外在实际的时候，还必须考虑到怎样更好的减少环境的负荷，实现机械以及其构件的通用性，所以在设计的时候还必须考虑到综合性的问题，做好各方面的权衡，达到节能的目的。在设计的时候，还应该考虑到零件报废后的处理问题，尽量将成本降到最低，在进行自动化设计和机械制造的时候，最好不选去那些含氯橡胶、氟利昂、石棉以及树脂的材料。若是那些零件不是主要部位的，则应该尽量采取非金属的材料或者工程塑料，并且设计的时候，尽量使用那些环保效果比较好的新型材料，尽量减少使用重金属。此外，在选取材料的时候应该充分考虑到零件报废之后怎样进行处理，尽量保证处理的能够比较简单、使用的处理费用比较少、给环境造成的污染也比较少。

三、合理的设计制作工艺保证节能

1、优化或改进产品设计

（1） 前面已经提到了设计的优化，可见一般情况下，机构越简单，涉及的产品零件越少就可以越多的在制造过程中减低能耗。另外，零构件本身的结构形状对于制造过程中的能耗也有影响。所以应当发挥零构件设计的优化的作用，即保证产品的基本性能的情况下，尽可能的简化零构件、减小体积、优化产品的结构减少零件数量。

（2） 根据生产的条件选用合理的材料，在前面已经详细的表述了材料选取的原则和实现的目的，在这里再次强调材料的适应性，即考虑实际生产过程不同材料对能源消耗的差异来选择低能耗的材料。

2、设计低能耗的工艺流程

对于同一种零件或者产品，在实际的生产过程中可以采用不同的工艺进行加工，但是不同的加工工艺消耗的能源是不同的，合理的设计加工工艺可以减少加工载荷的波动，即利用合理的工艺设计让设备达到最佳的运行载荷，尽量的让设备处在满负荷运转，避免出现能量的浪费。因此在保证生产效率和制造质量和经济性等前提下，降低制造工艺能耗。

（1） 选择正确的加工方式

在一个零件的多种加工方式中，应当选择适合现场设备的最佳加工方式。例如：锻压，可以是冷锻压、温锻压、热锻压。其中冷锻和温锻的能量利用效率高于热锻压，但是冷锻压的工艺要求往往会造成环境的危害，所以采用温锻压将优于冷锻和热锻。

（2） 选择合理的工艺参数

在确定加工方式后，恰当的工艺参数就是节能的另一个重要因素，如毛坯形状和加工余量等。比如对于直径相差较大的阶梯轴类零件,可以采用直径棒料作毛坯,也可以采用精锻毛坯,但在毛坯制备方面所消耗的能量却相差很大,因此应综合考虑,优化选择。

（3） 选用可以节能的冷却工艺

在机械制造与自动化的过程中一般都需要使用到冷却液，因此在加工中冷却液的选择也是工艺性节能的重点考虑层面。在原则上应尽量少用或者不用油冷却。

（4） 进行合理工序改进和设计

在环保节能设计时,不仅要正确选用合理的节能工艺,还应合理地安排加工工序。

四、结束语

机械制造自动化作为先进技术的重要组成部分，既是机械制造业的重点应用技术，又是机械制造技术的发展方向。近年来，我国机械制造自动化技术得到了快速发展，机械制造的总规模和产品的总产量不断增加，中国已成为世界前三的机械制造强国。

机械制造与自动化节能设计理念分析:基于机械制造与自动化中节能设计理念的研究

摘要：本文从机械的优化设计与节能、机械材料使用与节能、设计制作的工艺与节能等方面进行分析研究，并对节能设计的理念内容进行阐述，把节能设计的理念融入进机械制造与自动化的作业过程中，使系统的设计具有高效性，节能性，并使材料更加环保，设备的能耗更低，让整个机械制造与自动化的过程更加合理。

关键词：机械制造 自动化 节能设计理念

1、前言

机械的制造与自动化是高能耗的一个产业，也是使用计算机和计算机的外围设备，协助工程人员优化完成产业的产品设计与制造的一项新技术。在机械制造与自动化中加入节能设计理念，主要是加入机械优化设计、机械材料使用、设计制作的工艺三者在节能方面的优化和改善，这样不仅能减少废气及废物对环境的污染，也能节约能原材料，还能增加机械的使用年限。

2、机械制造与自动化中的节能设计理念

机械制造与自动化属于高能耗类型的产业，在其产业中增添节能设计的理念，具有重要的现实意义。在机械制造与自动化的环节中增添节能理念需要从三个方面进行，也就是优化设计，合理选材和改进工艺，只有把节能设计理念融进这三个关键的环节中，才可以实现节能，达到节能和减排目的。

2.1机械的优化设计与节能

2.1.1设计环保安全性高的驾驶室

安全环保型的驾驶室的设计，应满足以下条件：防紫外线辐射性质的玻璃，全密封的整体样式和经过减震降噪的处理；在室内配置一个无氟环保类型的冷暖空调；设计FOPS和POPS的驾驶室，为了保证驾驶员安全；采用人机工程学的设计原理对其进行设计，如可全方位地调节司机的座椅、功能集成性的单操纵的手柄、驱动器具有可调动转向的功能、全自动的换挡装置、电子监控和故障自动诊断的系统，再加上美观性的颜色搭配。这种环保安全的关怀驾驶室的设计，大大改善了司机工作的环境，并能缓解司机的疲劳，从而提高其作业的效率[1]。

2.1.2选用低公害的发动机

发动机是工程的机械系统中最大的部件，它产生的噪音等环境污染影响很大。因此，在选择发动机的时候，需要采用噪声较低、排放量较小、耗油量少、效率高的环保类型的水冷增压型柴油机，这样能缓解环境污染的压力，并能提高机械加工的效率。

2.1.3设计高效节能的液压系统

保持传动的液压油等的清洁，对工程机械液压的传动起到非常大的帮助，因此设计师们精心地设计机械的液压系统就显得很有必要，清除油液中的微尘垃圾和机械的磨损物等垃圾杂质，能大大减少机械中液压元件的故障和磨损，从而延长机械中常用的液压元件使用寿命，降低了液压油更换的频率，并延长了换油的间隔时间，减少工作时对周边的环境的污染，同时也能节省人力、物力和财力。液压系统发生渗漏将对周围的环境造成污染，这已经是港口的机械在运行中经常存在的情况，液压管路需要使用耐腐蚀强、防老化比较突出、具备优良的密封性能等优点的进口优质的胶管；并且为了有效地减少软管损害度和废弃量，设计时，应尽可能地用硬管取代软管，避免出现采用容易破裂的软管时，油液流出对环境造成巨大的污染。

2.1.4配备能自动加脂的系统装置

一般情况，以传统的手动方式实行润滑脂加注工作，具有耗时又费力的缺陷，

而且溢出来的油液会造成周边环境污染。如果给机械配备能自动加脂的系统，并实现其对相应设备进行定时加脂的效果，如集中润滑的系统，此系统可以对各铰销进行定时地加注黄油，而且家住的优良油量事前已经计算出来，并设定完好，不仅能保证销轴的充足油量，也能保证油液不溢出来，造成资源的浪费，这样很方便、环保。另外，出于对小型机械设计的成本控制，可应用新型的轴套材料和密封的销轴（或者安装一套二级的防尘装置），能有效地防止内部的油脂排出，也能杜绝外部的异物进入，使润滑油在加注时间的间隔上得以延长，达到减少环境污染的目的。

2.1.5设计可靠性高的系统

在设计系统的时候，尽量使用可靠性较高、较成熟的技术，并使用在市场中经受过考验的成熟零部件，可延长各处关键系统（或零件）使用的寿命，从而减少更换的次数。如降低制动的元件更换频率，间接地减轻其对周围环境造成的破坏和污染。

2.2选择机械的材料与节能

选择的材料尽量是环保类型的，以减少对环境的污染，同时延长材料的使用寿命。

2.2.1采用环保负荷低、成本少、污染小的材料

机械制造与自动化的设计中不要采用原料是氟利昂、树脂、石棉以及含氯的橡胶等的材料。除主要部位外的零件尽量用工程塑料（或非金属材料），设计时尽量开发并使用环保型材料，并减少使用重金属的数量。此外，材料选取时，也需考虑零件报废之后的处理细节问题，对材料的处理做到简单化、低费用、少污染等的环保要求。

2.2.2采用可再生和回收的材料与资源

选取和机械制造与自动化相关的材料，必须采用可再生和回收，而且易分解的材料，而且需保证选取的材料，加工前后都不会排出某些有害的物质或气体，对环境不会造成污染。尤其是某些结构的零件，其设计应满足容易装配、容易分解的条件，防止使用有毒的材料，从而提高材料循环使用的效率。

2.2.3选材需遵循长寿命、轻重量、低能耗的原则

延长产品寿命，就表示机械生产的产量得到减少，机械报废的速度也会降低，原材料消耗也会相应地减少。同时降低了产品的能耗量也就意味着环境污染也得到减少，间接地对环境起到保护作用；轻重量就会降低运输成本，也会减少运输的次数，从而减少运输车排放的废气；从减少环境负荷方面进行设计，符合通用的标准，并让机械的构件符合通用性，就能降低能耗量，设计时也需综合性思考设计对象所具有的功能。将结构材料的强度、尺寸的标准、材料的选取等都考虑周到和全面，才能选到优质、耐用、少污染的好材料[2]。

2.3设计制作的工艺与节能

2.3.1设计优化的产品

优化（或改进）产品的设计，可从以下几点入手：（1）发挥产品零件设计中的优化作用，就是在保证产品基本的性能后，再简化零件、减小零件体积、优化产品结构，减少零件的数量；（2）根据生产条件，选用比较合理的产品材料，并由于实际生产中不同材料均对能源存在消耗差异，因此，可根据这差异选择低能耗材料。

2.3.2设计能耗低的工艺流程

同种零件（或产品），在实际生产中可采用工艺不同的流程进行加工，但不同的工艺流程，所消耗能源有很大的不同，对加工工艺进行合理的设计，能减少加工的载荷波动，尽量让设备处于满负荷的运转，避免能量浪费。

具体的方式有：（1）改进与设计工序：节能设计时，要选用节能的工艺，并合理安排加工的工序。（2）选择最佳加工方式：对于零件的加工方式，应选择与现场设备相适合的最佳方式。如冷锻、温锻能量的利用效率都比热锻压高，但冷锻压工艺会造成环境危害，因此，可采用温锻压方式；（3）选择较理想的工艺参数：选择理想的工艺参数能产生节能效益。如直径差值大的阶梯轴一类零件，既可选择直径棒料为毛坯，也可采用精锻为毛坯，但毛坯制备上两者消耗能量差异较大，应综进行优化选择；（4）选用节能性强的冷却工艺：机械制造与自动化中会用到冷却液，因此，选择冷却液时也应侧重于节能方面，也可少用（或不用）油冷却[3]。

3、结束语

随着国家经济的快速发展，国内机械制造与自动化产业也在蓬勃兴起。机械制造与自动化的发展，带来的不仅仅是经济的利益，也有对环境的污染等，因此，在其中注入节能的设计理念，才能使机械制造与自动化产业更上一层楼，使国家的制造业经济也能长久持续地发展下去。