引言：随着时间的推移，生态问题和能源危机变得越来越严重，对人们的生活和生产造成了很大的影响。在这样的时代背景下，节约能源和保护环境已经成为了全世界的共识。机械制造业是国民经济发展的重要组成部分，其节能和环境保护是不能忽视的。机械设计是机械工程领域中的第一道工序，它在对产品进行设计时，不仅要对产品的性能和质量进行考虑，还要对设备的节能性进行重点关注，尽量减少资源的浪费，防止由于设备不具有节能性能，而导致大量的材料被浪费。

1.机械节能设计的相关概念

1.1节能设计的意义

在当前的条件下，所有的行业都很难达到可持续发展的目的。尽管机械行业的发展有了一定的提高，但是就当前的状况来看，实现机械自动化还是比较困难，这已成为当前社会中比较突出的问题。当前，我们拥有庞大的人口和广阔的土地，但是我们的人均资源利用效率却很低。近几年来，由于对资源的需求持续增长，国家的能源储量大幅减少，因此，我们要继续在机械工程领域中强化节能理念的宣传，将机械生产自动化过程中的能量消耗、污染风险降到最低，保证我国工程行业的健康发展。

1.2节能设计概念的应用限制

采用节能技术可降低设备对环境的影响，然而，我国设备制造工艺的局限性以及对设备的重视程度不够，部分设备的节能环保技术并未被充分利用。近年来，我国在机械制造工艺中，虽已具备了一定的节能、环保意识，但这只适用于一些特殊的工序，若不能广泛应用，将会对机械制造的进一步发展产生不利影响。

2.机械设计的节能基本原理

2.1动能原理分析

在过去的机械产品设计理念中，机械设计者在进行机械设计的时候，最普遍关心的一个问题就是空气动力的变化对机械整体输出功率的影响以及波动性变化率。机械设计者在进行产品设计的时候，会通过反复的修改和测试，来改变机械的变化波动性率、运行时间、动作输出精确度等方面的数值变化规律，从而保证机械的良性运行。但是，因为这种工程设计方法所制造出来的机械，并不能满足目前人们对于将环境节能融入到每一台机械中的功能设定和要求。在目前阶段，我国的机械设计人员在进行机械设计时，应该注意到空气动力的有效利用。在机械设计中，设计师应该将所产生的空气动力的节能环保工程设计理念与应用的产品设计理念结合起来，将生产的能源转化和再利用为机械开发，并采用电力转化和再使用的理念来实现环保。

2.2输出力原理分析

因为不同类型的机械的结构存在着差别，所以在不同类型的机械之间，会出现不同的机械输出能力，而同一类型的机械的输出能力也会有差别。造成同一类型的机械输出能力存在差别的原因就是，在不同的时间内，机械的损耗和使用情况，这些差别都有可能导致同一类型的机械的输出能力存在差别。但是，因为机械设备的输出能力各不相同，但是没有达到一个尺度上的生产力水平，所以，在实际使用过程中，一些机械设备将会造成大量的资源损失。在目前阶段，如果要实现机械设备保护节能的平衡设计原则，那么，机械设计师就需要在产品设计中，根据设备输出能力的平衡设计原则，对其进行合理地调整，这样才能实现设备输出能力的均衡输出，从而可以有效地实现节能环保理念。

2.3削弱无用功的能源消耗

任何机械的工作，都离不开运行过程中零部件和零件之间的运动所带来的阻力和摩擦力，而这些机械运动所带来的有害运动压力被称为无用功，而无用功的产生也会使机械的正常工作能力和使用效果受到不同程度的影响。因此，在现阶段，为实现机械的环保节能设计的思路，在机械的产品设计中，设计者就必须根据机械运动中零部件和零件之间的运动摩擦力进行弱化，并通过对机械零部件造型、强度、材料以及润滑剂等进行适当地调节，减少运动摩擦阻力所产生的无用功，从而有效地实现机械节能环保的产品设计理念。

2.4机械设备环保节能原理的总结

机械的节能工作最重要的方法就是对其运行的动力、热传递能力、无用功的能量费用等进行改进。设计者在对机械进行工程设计的过程中，将科学地计算与现场的测试相结合，将机械工作的各项指标的系数维持在一个相对稳定的范围之内，将机械的消耗降到最低，达到控制能耗成本的目的，从而达到节能环保的最终目的。

3.机械设计节能的应用

3.1人才培养与新技术的应用

从机械设计自身来看，节能已成为现代科技发展的一个重要方向，其效果也尤为显著。我国是一个发展中国家，在实行了机械设计节能之后，可以最大程度地改进目前工作中存在的缺陷，同时还可以提升将来的成就，起到非常积极的作用。因此，机械设计节能在应用过程中，对人才培养，对新技术应用，均有较大的积极意义。首先，对机械设计人员进行培训，不可能总是在固有的标准上完成。随着社会经济的发展和机械行业的发展，人才培养的理念应从节能的角度来考虑，从而使专业学生的就业前景更好，研究的内容更多。其次，运用新技术，为机械设计提供了一个能源节约的衍生品。从一定意义上来说，能源节约理念的提出与运用，直接突破了传统的机械设计概念，需要从新的视角，节省能源的使用，但同时也要科学地提升机械设备的效率与质量，这就需要加大对新技术的研发，强化试验，进而加大新技术的研究与开发，对于未来的长期发展，有着更加积极的作用。

3.2强化电子控制系统

在机械设计中，节能技术的运用，离不开电子控制系统。现在的机械，都是用电子控制的。传统的机械设备使用方式，已不能适应现代工作的需要，而且还会在许多方面造成不良影响。在机械设计节能的有效应用之后，电子控制系统获得了特定的强化方向，在操作的效率上、便捷性上，都得到了良好的巩固效果。首先，在使用电子控制系统对机械进行操纵的过程中，正逐步向自动化发展。如果完全依靠人工来完成，必然会出现误差，而且受操作者的主观因素影响比较大。通过电子系统的自动化功能来实现，能够使机械设备的运行更符合标准，错误率更低，有利于未来的长期发展。其次，在电子控制系统的研究开发中，也强化了实现智能化的理念。在机械设计中，节能和智能是相互促进的。电子控制系统的智能化功能的应用，可以将机械设计的节能最大化，形成一个良性循环，对实际工作中的各种问题的处理，都能取得很好的效果，基本没有明显的矛盾。

3.3加工设备设计

在应用了机械设计之后，加工设备的设计，也就成了业内较为重视的一项内容。随着社会的迅速发展，人们群众的物质生活水平也在不断提高，许多方面必须采取合理的措施，才能使人们群众的物质生活水平得到提高。在加工设备的设计中，应从一开始就采用机械设计节能理念，并不断地落实基本原则，否则，很难在今后的发展中取得理想的成果。提出了采用机械节能设计方法，在机床运行时增加大惯性的飞轮，可以有效地对机床的脉动进行调整。可以将误差控制在一个合理的范围内，让机械可以正常工作。在不均衡的情况下，每一次输入的功率都会消耗大量的能量，而输出与动能的变化产生的数据也会不断的叠加。在机械运行过程中，由于初始相位的不同，使飞轮产生了较大的能量。通过这种方式，使加工设备设计朝着更好的方向发展，为未来的长期发展打下了坚实的基础。

3.4升降机械设计

在现代社会的建设过程中，升降机是最主要的一部分，它可以对各种工作的进行，起到很大的辅助作用。根据所掌握的情况，进行升降机械设计，应更好地进行机械设计和节能，这样既有利于提升升降工作，又能极大地提升升降工作的质量，对将来的长期工作，能产生更大的价值。例如，在曳引驱动机构和常规的升降机械以同样的速度来提升质量相等的货物或者重物的时候，前者能够更好地实现升降机的平衡，降低升降过程中的能耗，从而使系统势能在最小范围内变化，甚至维持常量。在进行机械产品的节能设计时，要正确地选择材料和能源的关系。对于升降机械设计来说，在今后的发展中，机械设计节能的应用仍需进一步扩大，要积极地着眼于长期的发展，不断地在设计理念上取得突破，然后对设计的方案进行优化，最后演变为实体的加工与操作，为升降机械的优化，提供更多的支撑。

结束语

可持续发展是我们国家经济和社会不断进步的一个重要载体。可持续发展是实现自然与资源、人与人之间相互协调的一条道路。尤其是把可持续发展的理念引入到工业生产中，可以达到节约能源和减少排放的目的。面对这种情况，要加强机械设计节能效果，要明确和掌握全面的机械设计节能基本原理，用理论知识来指导工业生产实践，从而可以有效地控制成本投入，避免资源的严重浪费，从根本上保护环境。这对建立一个和谐、文明、健康的社会有着重大的现实意义。机械设计的节能对社会的发展起到了很大的作用。确保对机电产品的消耗量都能被控制，从而达到减少输入功率的目的。总之，在求证和推导基本原理的过程中，将平衡的理念和基本方法贯穿其中，所以，这一基本原理可以被称为平衡节能原理，它是一种以降低功耗，最大化利用功率为前提，提升机械设备实用性能的重要途径，有着广泛的应用前景。

参考文献：

[1]高钧，范兴，何涛.机械设计节能基本原理的分析与应用探讨[J].科技创新与应用，2017，(06)：154.

[2]曾国栋.节能环保观念下工程机械设备配置与管理探讨[J].四川水泥,2018(2):112-112+250.

[3]黄文正,张丹,朱佳.仿人机械臂和灵巧机械手的结构设计研究与实践[J].绿色科技,2018(11):25-26.

[4]于英华,高级,王烨.BFPC填充结构机床立柱设计及其性能分析[J].机械设计与研究,2018,34(2):100-102.

[5]陶元芳,刘亚倩,高友山.弹簧储能密度理论研究[J].机械设计与制造,2018,333(11):103-106+110.