【摘要】机械节能不只可以节省生产成本，还可以有效的减少其产生的污染问题，在提倡环保的今天，机械设计节能是其必经的发展途径。根据在生产中使用的机械特点可以看出其所造成的大气、水、土地等污染是其在节能设计中首先需要解决的问题，降低其污染物排放量，提高机械性能，增强机械及能源的使用效率。本文对于机械设计可以在生产中起到的节能效果进行分析，并从设计原理的角度来研究如何可以降低机械生产成本，达到节能的目的。
【关键词】机械设计;节能;原理;应用
在工业化的生产环境下，机械设计往往更注重其所产生的经济效益及生产效率，因此在能源节约及环境保护上难免有所忽略。而在现阶段我国能源短缺及环境问题愈发突出的形势下节能减排的理念已经开始逐渐渗透到各个领域。而在机械设计阶段进行节能研究可以为之后机械的生产使用提供可行保障，而对其基本原理的分析则是为设计工作的进行提供基本方向，增强节能设计实施的有效性。
1机械节能的背景
我国在发展时期大力推进工业进程，受当时技术水平的影响及经济结构的特殊性，节能减排并不在机械设计的范围内，并且当时机械在生产的过程中其对能源的使用率并不高，产生大量的“三废”，所造成环境污染问题日趋严重。而目前可持续发展是我国长期坚持的理论政策之一，在生产中追求经济效益的同时开始注重环境所带来的利益。由于现今我国固有资源较为短缺，再加上能源使用效率较低致使成本增高，工业废弃、废物、废水这“三废”的产出带来严峻的生态破坏问题。为此在节能设计的原理中探索机械的特点及设计要求是现今社会对机械使用的新要求。
2机械设计节能的原理
在节能设计基本原理中主要通过机械的力学特性应用周期函数对机械的功率、输出、运行等进行分析，之后根据机械使用效能及能源消耗来进行改进，其具体的设计原理以下进行了基本介绍。
2．1动能
动能可以说是机械运行的基础条件，在进行设计的过程中通常是将机械的加工及使用作为设计的重点，因此在动能的设计中主要是将其对机械生产所产生的影响进行设计及调整。而在设计中对动能转化为输出功率过程中所产生的能量损失有所忽略，因此致使机械设备的生产中会产生一定的动能浪费情况。而在机械设计节能中就需要将此部分作为重点之一，将机械生产中动能的损失作为改善重点，提高机械在运行过程中对动力能量的回收及使用，提高机械开发程度。
2．2输出
机械的输出力关系着其能源的耗费情况，其节能设计的要点就是在满足机械生产的需求下将输出力压缩在最小的范围内。首先，确定机械使用方向及使用类别，根据使用要求来进行输出力的设计;其次，制定机械输出力波动的周期函数变化曲线，根据其波动幅度来确定最小的输出力数值。
2．3降低无用功
此部分的功率浪费主要是受摩擦力等阻力的阻碍产生作用力之间的抵消。首先，在设计中对机械各部分零件的精度有精确的控制，确保零件之间的咬合不存在明显缺陷;其次，减少零件之间的摩擦，降低零件之间阻力的产生，提高机械使用中的功率;最后，根据周期函数的计算数值来将零件中各项运行阻力参数降到最小范围内。
3机械设计节能浪费因素
3．1缺少节能理念
由于机械所产生的价值主要体现在其运行生产的能力上，因此为了使机械产生的经济价值最大化，在设计中主要是增强机械载荷量、生产量及运行速度，并根据使用需求来进行设备生产安全性及稳定性的设计，从而保证产品质量，在此设计过程中并不具备节能设计的基本原理要求，可能为了提高生产效率使能源的消耗量更大，无法满足机械节能降耗的要求。
3．2设计人员没有节能意识
现今在设计行业中多数会将机械节能设计作为一项单独的类别来进行研究，这也导致了许多设计师没有相应的节能理念，并且对节能设计学习的兴趣不高，因此不具备相应的节能设计理论。此种情况也决定了设计师对机械性能运行、使用了解不充足，无法从设计的层面实现节能的需求。
3．3设计水平不满足工程需求
造成此种现象的主要因素我国在此领域的研究时间较短、投入较少，因此实际的设计水平无法将节能理论与机械运行进行很好的融合，再加上成本等因素的影响，造成节能设计的实际使用率不高。
4机械设计节能的应用
4．1使用环保发动机和环保材料
目前在材料市场中有很多环保材料可以应用于机械设计中，因此根据机械性能要求及质量标准来选择无污染的高新材料，以便之后的回收处理。机械设备设计中发动机是主要污染源，能够极大程度上促进污染排放的减少，发动机需要合理应用环保水冷增压柴油机，上述设备具备使用时间长、排放低、耗油低的特点，在一定情况下，也可以选择电控长、寿命高、性能好的发动机。
4．2精确化控制电子系统
人工进行电子系统的控制难免会出现人为误差，因此可以应用信息技术及计算机程序来制定精确的控制参数，保证机械运行可以按照控制参数执行命令，这样可以确保机械按照制定的最低参数标准准确的完成程序下达的生产要求，在能源消耗上起到有效控制的目的。
4．3液压系统的防渗漏和清洁
液压系统运行过程中污浊物会提高腐蚀和破损机械设备的程度，液压系统渗漏会严重浪费资源，所以，机械设计节能中液压系统是重点分析工程。例如，设计过程中安装高精准度和高效率的设备，可以降低磨损机械的程度和过滤相应杂物，依据改变零件结构或者使用防渗透材料来处理泄漏位置。
4．4新技术的应用
根据设计需求引进先进的技术理论及技术成果，在设计中大胆尝试，同时也要注意技术的合理性，不可以为了适应技术而不考虑机械的整体性能需求，同时在机械设计中需要不断尝试和创新，积极把新技术引入到机械设计中。如，机械设备中应用太阳能发电技术来为系统提供动力，并且也应该适当应用动力系统，尤其是在设计小型机械的时候，存在一定可操作性。
4．5应用在加工设备中
加工设备中应用机械设计节能理论，加工设备属于必备日常生产用品，合理分析牛头刨，具备比较大惯性主轴，可以确保顺利运行机械设备，由于存在降低输入功率，依据机械设计节能理论来处理上述设备，保证能够提高二倍功率，以便于全面提高机械功率。
5结语
不少企业为了自身利益，往往会忽视机械设计的节能设计，不重视保护环境，导致环境污染变得十分严重，国内社会经济不断发展的时候，机械制造行业占据很大比例，对社会整体发展造成影响。本文主要分析了机械设计节能理论以及应用问题，就是把节能理念融入到机械设计过程中，发展和改进传统机械设计方式，建立满足时展需求的机械设计技术，机械设计中应用节能理念，能够在一定程度上降低污染、减少成本、节约能源和资源。
参考文献:
［1］于洋，范本正．机械设计节能基本原理的分析与应用［J］．中国机械，2014(7):272～273.
作者:吴文旭 单位:沈阳远大铝业工程有限公司
