机电产品绿色设计与工程实例

第1章 绪论

1.1 产品设计模式的进化

1.1.1 产品开发模式的发展

1.1.2 产品设计在产品开发中的地位

1.2 绿色设计的概念与内涵

1.3 绿色设计的研究与应用成果

1.3.1 绿色设计研究机构与学术成果

1.3.2 企业绿色设计应用成果

1.4 产品绿色设计的实施

1.4.1 实施的障碍

1.4.2 实施的关键

1.5 本书编写的目的

第2章 绿色设计理论与方法基础

2.1 绿色产品及其内涵

2.2 产品生命周期设计理论

2.3 产品并行设计理论

2.3.1 并行设计基本概念

2.3.2 绿色产品并行设计

2.4 模块化设计方法

2.4.1 基本概念

2.4.2 模块化设计的分类

2.4.3 模块化设计关键技术

2.5 TRIZ设计方法

2.5.1 TRIZ简介

2.5.2 TRIZ的理论基础

2.5.3 TRIZ的分析工具

2.5.4 知识数据库

2.5.5 绿色创新设计方法

第3章 绿色材料选择设计

3.1 基础知识

3.1.1 绿色材料

3.1.2 绿色材料选择的影响因素

3.1.3 绿色材料选择原则

3.1.4 材料选择方法

3.2 案例分析

3.2.1 FA206B型梳棉机锡林绿色材料设计

3.2.2 减速器高速轴的绿色材料选择设计

3.3.3 洗碗机内胆材料选择设计

第4章 结构减量化设计

4.1 结构减量化设计概述

4.2 结构减量化设计准则

4.3 结构减量化设计方法

4.3.1 采用轻量化材料实现减量化

4.3.2 结构优化实现减量化

4.4 高速机床工作台的减量化设计

第5章 可拆卸结构设计

5.1 设计准则

5.2 可拆卸设计方法概述

5.3 可拆卸设计信息模型

5.3.1 基本定义

5.3.2 基于连接元的可拆卸设计信息模型构建方法

5.3.3 注塑机合模装置的可拆卸设计信息模型

5.4 串行拆卸序列规划方法

5.4.1 拆卸序列规划问题的粒子群模型

5.4.2 粒子适应度

5.4.3 完全拆卸序列规划方法及案例分析

5.4.4 目标驱动递归推理法

5.4.5 目标选择性序列优化方法及案例分析

5.5 并行拆卸序列规划方法

5.5.1 问题描述

5.5.2 基于分枝定界法的并行拆卸序列规划方法与案例分析

5.5.3 基于遗传算法的并行拆卸序列规划方法与案例分析

5.5.4 基于模糊粗糙集的并行拆卸序列规划方法

5.6 可拆卸性评价与反馈

5.6.1 多粒度层次可拆卸性评价模型

5.6.2 评价方法与步骤

5.6.3 波轮式洗衣机的可拆卸评价案例分析

5.7 可拆卸结构设计案例分析

5.7.1 静电涂油机的可拆卸结构设计

5.7.2 Power Mac G4 Cube的嵌入式拆卸设计

5.7.3 转盘式双色注塑机合模装置的可拆卸结构设计

第6章 再制造设计

6.1 再制造工程概述

6.1.1 再制造的内涵

6.1.2 再制造工程主要研究内容

6.1.3 再制造加工方法

6.2 再制造设计方法

6.2.1 再制造设计概述

6.2.2 基于准则的再制造设计方法

6.2.3 面向全生命周期的再制造设计方法

6.2.4 基于评价工具的再制造设计方法

6.2.5 基于拆卸分析的再制造设计

6.2.6 再制造结构优化策略

6.3 再制造设计案例分析

6.3.1 手持军用红外热像仪的再制造设计

6.3.2 柯达相机的再制造设计

6.3.3 QR轿车变速箱的再制造设计

第7章 产品低碳设计

7.1 低碳设计概述

7.1.1 低碳设计的概念与内涵

7.1.2 低碳产品

7.1.3 产品碳足迹及其量化

7.2 低碳设计方法

7.2.1 产品碳排放结构单元映射模型

7.2.2 基本结构单元碳足迹量化方法

7.2.3 设计改进

7.3 液晶显示器的低碳设计案例分析

第8章 产品绿色设计评价

8.1 绿色设计评价指标

8.1.1 评价指标的选择原则

8.1.2 评价指标的分类

8.2 绿色设计评价方法简介

8.3 生命周期评价方法的技术框架

8.3.1 发展历程简介

8.3.2 生命周期评价的内涵

8.3.3 生命周期评价的相关术语

8.3.4 生命周期评价实施步骤

8.4 典型生命周期评价方法

8.4.1 EPS方法

8.4.2 CML方法

8.4.3 生态指数法

8.5 生命周期评价工具

8.5.1 GaBi

8.5.2 SimaPro

8.5.3 LCAiT

8.5.4 PEMS

8.5.5 TEAM

8.6 生命周期评价方法案例

8.6.1 电脑显示器的生命周期评价

8.6.2 碎石机的生命周期评价

8.6.3 基于GaBi的汽车转向器防尘罩的生命周期评价

第9章 产品绿色设计综合案例

9.1 绿色设计流程与工具

9.1.1 绿色设计流程

9.1.2 常用绿色设计工具

9.2 鼠标的绿色设计案例分析

9.2.1 目标产品

9.2.2 产品基本资料分析

9.2.3 建立核查清单

9.2.4 绿色设计策略和方案

9.3 产品绿色设计成功案例赏析

9.3.1 AQUS系统

9.3.2 Dell Studio Hybrid绿色迷你台式机

9.3.3 环保车轮

9.3.4 人力洗衣机

9.3.5 太阳能无线键盘

9.3.6 环保电池

9.3.7 Toyota自行车

9.3.8 个人电脑的绿色设计

9.3.9 丰田汽油电力混合驱动轿车——Prius

9.3.10 Loewe Opta电视机

附录 新TRIZ矛盾矩阵

参考文献

《机电产品绿色设计与工程实例》主要阐述了机电产品绿色设计的基本理论、方法、关键技术，并配合相关的工程案例进行了解析。全书共9章：第1章介绍了绿色设计的概念与内涵，并综述了绿色设计的研究机构和相关成果；第2章介绍了并行设计、模块化设计、创新设计等几种常用的绿色设计理论和方法；第3章从产品绿色材料选择角度论述了产品绿色设计中材料选择的方法；第4～7章分别从结构角度论述了结构减量化设计、结构可拆卸设计、再制造设计、低碳设计等绿色设计关键技术；第8章重点论述了产品绿色设计评价中常用的生命周期评价方法；第9章给出了产品绿色设计的综合案例，并提供了一些成功的绿色设计案例供参考。

《机电产品绿色设计与工程实例》既是产品设计人员、工程技术开发人员的技术参考书，也可作为机械工程等专业教师、高年级大学本科生以及研究生的参考书。

本课题拟结合汽车和制冷设备等典型机电产品，从系统观点出发，对产品全生命周期绿色设计理论和方法及其工具进行研究；提出了由产品的功能性、经济性和对环境的友好性三者所组成的绿色产品综合评价体系；并在此基础上，将研究成果和生产实际相结合，通过工程应用进行验证和完善，进而总结出绿色设计理论体系，从而保证绿色设计理论的正确性和实用性。该课题的研究对学科发展、绿色制造模式的实施以及绿色产品设计具有重要的现实意义，对改善生存环境和实现制造业的可持续发展也将产生深远的影响。 2100433B

合肥工业大学绿色设计与制造工程研究所从1994年起在国内率先开展机电产品绿色设计与绿色制造研究。以减少制造业环境污染和实现制造业可持续发展为目标，致力于产品绿色设计与制造理论、方法、技术及其应用研究，主要研究领域包括产品绿色设计理论与方法、绿色产品评价理论与方法、废旧产品再资源化理论与方法、再制造设计与再制造工艺技术与装备、绿色供应链管理理论与方法研究等，主要研究与应用对象包括电子电器产品、汽车、工程机械及其关键零部件等。目前已经形成了一支稳定、高水平的研究群体。

本书介绍了典型机电产品（零件）三维创新设计与仿真实例，主要内容包括：机电产品计算机辅助设计基础、机械基础件的三维造型设计与运动仿真、汽车产品（零件）的三维造型设计、家用产品（零件）的三维造型设计、机床产品（零件）的三维造型设计、工程机电产品（零件）的三维创新设计。