在提倡人與自然和諧發展的今天，我們越來越重視節能減排問題。機械設計也是節能減排的重要領域，本文分析了機械設計節能基本原理，提出了相應的措施。

　　《機械科學與技術》(月刊)曾用刊名：(機械設計)創刊于1981年，由西北工業大學主辦，從2004年開始為月刊，大16K，每期正文128頁，向國內外公開發行。辦刊宗旨：力求反映機械科學與技術的研究成果及其在生產實踐中的應用成果。讀者對象為從事機械科學技術的研究、設計、實驗、開發、應用與教學的科技工作者、管理干部、情報人員及理科院校師生。

　　引言

　　環境和經濟一直以來都是人們關注的重點問題，尤其是在當我國當今社會條件下，經濟迅猛發展的同時忽視了對環境和資源的保護，環境污染，資源短缺問題又制約著社會的進步和經濟的發展。正確的處理經濟與資源環境的關系，關乎國家的穩定發展和社會的和諧穩定。節能減排是實現健康可持續發展的基本要求，機械設計節能作為其中的重要環節，也逐漸成為設計人員重要的研究方向。這就要求機械設計人員詳細了解機械設計節能的基本原理，再運用到設計工作的實踐中去，從企業的角度來說，對降低企業的生產成本，增強企業信譽和影響力，實現更大的效益都具有重要意義。因此，做好機械設計節能基本原理及其應用探索工作勢在必行。

　　一、機械設計節能的背景分析

　　機械設備是人民日常生產生活中所必不可少的，特別是在工業生產中機械設備占據了重要地位，這也是我國經濟發展的重要支柱。然而大量機械設備的使用必然會造成巨大的能源浪費，除了用于正常的機械運轉之外還有很多能源是被浪費了，這與我國推行的“節能減排”政策嚴重的不符。為了積極響應國家“技能減排”的號召，我們必須從機械設備的制造、使用環節做好其節能工作，其中設計環節的節能工作是最根本也是最有效的方式。

　　目前，在我國的需要使用大量機械的設備的行業經常會發現能源浪費的問題，例如動能轉化率低、摩擦導致機械能損失、發動機與設備功率不匹配等都會造成能源的浪費。機械使用單位為了降低生產成本、提高機械的使用效率，同時由于設計環節造成的機械設備能耗高的問題不同于使用環節的能源浪費，通常很難在實際應用中進行彌補，這就使得更加樂于購買節能的機械設備，這就導致了傳統的機械設計和制造方法即將被淘汰。隨著技術的進步以及制造理念的轉變，機械制造商逐漸認識到了機械節能設計的重要性，并且通過不斷的研究與創新已經取得了初步的進展。

　　二、機械設計節能原理及應用分析

　　機械設計節能原理又稱之為平衡節能原理，平衡理念是節能設計的主要指導思想。機械節能設計應當從改進動力源、減小摩擦、功率匹配節能這三個方面入手，充分考慮機械設備在實際應用中所存在的能耗問題，盡量在設計環節就加以改善，從源頭上減少能源的浪費。

　　(一)動力源

　　動力源通常指的是機械設備的發動機，在節能設計的過程中要求盡量的減少發動機的輸入功率，同時盡可能增大其輸出功率，簡單的說就是提高機械設備電能與動能、勢能、熱能等的轉化率。在實際的應用中這一設計理念體現在機械設備的啟動、減速停止的這兩個階段中。例如在停止設備的動力輸入之后由于慣性的因素機械設備還會運行一小會兒，通過合理的設計將這一部分動能或者勢能儲存起來，在機械需要發動的時候提供一部分初始動力。

　　(二)在設計過程中減小摩擦

　　發動機所產生的動力必須通過齒輪、動力傳送柱、動力傳動帶等傳遞給機械設備需要作用的部位，在這個過程中難以避免的會產生摩擦，損失一部分動能。

　　因此需要在設計的過程中盡量較小各個組件之間的摩擦。例如在“機械手”的設計環節，對于其關節處都會采用光滑的圓柱、軸承和液壓柱進行連接，同時在使用的過程中還會定期的用油進行潤滑。目的就是為了減少機械設備活動處的摩擦，減少動力的損失。

　　(三)功率匹配節能, 合理運用節能等

　　合理的分析不同應用環境下所需要的功率大小，有依據的設計機械設備的標準功率。例如飲品加工傳動帶所需的功率就遠遠小于裝卸工廠所用的傳動帶的功率。為了節約機械的購買費用還可以利用汽車發動機的原理，設置不同的檔位，根據實際功率需求進行調節。

　　三、機械設計能源浪費的原因分析

　　(一)缺乏節能設計理念

　　傳統的機械設計理念是盡可能的提高機械設備的生產能力，設計人員在設計的過程中首先考慮到了就是如何提高機械設備的載重量、運轉速度等，其次便是機械設備的穩定性和可靠性。卻完全忽略了節能設計，甚至為了提高之前的兩方面性能而使得設計能耗更高。

　　(二)設計人員專業水平低

　　機械設計工作都是由專門的設計人員完成的，部分設計人員的理論知識匱乏，固步自封、不愿意學習新的知識，導致與先進的新型設計方式脫節。同時，很多設計人員長期忙于設計工作，不愿意深入基層考察設備的使用情況，導致理論脫離實踐，設計出的機械設備不具有可實現性。

　　(三)技術水平無法滿足設計需要

　　受到現有技術水平的限制很多設計思想很難得到實現，及時勉強得以實現也會大大增加機械設備的制造成本。所以，處于經濟效益的角度考慮，很多機械制造商并不愿意完全按照設計要求引入相應的節能技術。

　　四、如何做好機械設計節能

　　(一)選用環保型材料和環保型發動機

　　從設計環節入手，在滿足設計要求時，優先選取環保型的材料，材料盡量能夠做到可回收、易處理、無污染，比如含有氟利昂、石棉、鉛等有害物質的材料制作機械零部件。發動機是機械設備的主要污染源之一，對減少污染物排放具有重要的意義，比如可以選用環保型水冷增壓柴油機作為發動機，此發動機具有油耗低、排放低、使用壽命長等優勢，條件允許的話，電控高性能長壽命節能型發動機也是不錯的選擇。

　　(二)電子控制系統的精確化控制

　　利用電子計算機和無線網組成的控制系統，實現對機械的精準控制是機械節能的又一項措施。智能化終端可以依據設定的程序對機械的運行情況實行實時監控，做出智能化判斷，控制發動機的輸出功率等，已達到減少消耗的最佳標準，同時，其自我檢測還能及時發現、處理問題，延長機械的使用壽命。

　　(三)做好液壓系統的清潔和防滲漏工作

　　液壓系統的污濁物加快機械設備的磨損和腐蝕，液壓系統滲漏直接浪費了寶貴的資源，因此，機械液壓系統也是機械節能設計時要重點考慮的問題之一。比如加裝一個高效率、高精準度的過濾裝置就可以過濾掉大部分摻雜物，降低雜物與機械的物理磨損。采用防滲透的新材料或改變零部件結構，如密封的銷軸等防止滲漏。

　　(四)引入新的技術

　　機械設計節能的實現離不開技術的支持，在設計的過程中不能脫離實際的技術發展水平。但是又不能完全禁錮設計思想，要大膽的進行創新與嘗試，積極的將各種先進的新型技術應用到設計中去。例如利用太陽能發電技術為機械設備提供動力，再外加傳統的動力系統以備不時之需，特別是對于小型機械設備，具有很強的可操作性。

　　結語

　　機械設計節能基本原理是在機械設計基本原理的基礎上融入節能理念的新型機械設計原理，是對傳統設計原理的完善和發展，符合社會可持續發展的要求。應用機械設計節能基本原理進行生產可以降低成本、減少污染、節約能源，其實踐意義重大，值得全面推廣。值得注意的是，我們還必須采取進一步的措施，解決實踐中存在的一些問題，使該理論發揮更大的作用。

　　參考文獻

　　[1]車勝創. 機械設計節能基本原理的分析與應用[J]. 長安大學學報(自然科學版),2011,03:95-101.

　　[2]車勝創. 基于有勢力系的振動機械設計節能原理[J]. 筑路機械與施工機械化,2007,08:59-61.

　　[3]葛修潤. 抗滑穩定分析新方法——矢量和分析法的基本原理及其應用[A]. 中國巖石力學與工程學會.巖石力學與工程的創新和實踐：第十一次全國巖石力學與工程學術大會論文集[C].中國巖石力學與工程學會:,2010:19.

　　[4]談亮鴻. 淺析食品機械設計與普通機械設計的對比研究[J]. 科技致富向導,2014,14:282+296.

　　[5]趙海暉,王志剛,王惠藝,于世軍. 論工業設計與現代機械設計的辯證統一[J]. 現代企業教育,2006,11:139-141.

　　[6]張超. 計算機輔助設計在機械設計教學中應用的探究[J]. 課程教育研究,2013,14:250.