基于宏微特征的机电产品方案设计碳排放计算研究
发布时间：2020-07-29 11:26
【摘要】：随着二氧化碳排放量增加,全球气候变暖趋势明显。机电产品在国民经济中占有重要地位,也是碳排放量大户。同时,机电产品作为我国出口第一大类产品,减少其碳排放不仅能够维持生态平衡,而且利于我国在碳关税贸易交往中提高竞争力。目前的绿色设计研究和应用大多集中在产品详细设计完成或基本完成后,此时,设计信息较为完整、准确,易于开展环境影响评估或低碳评价,并进而对具体设计参数进行优化改进;其明显缺点是设计变更的成本高,改进优化方向湮没于大量非关键信息和设计变量中,故总体设计效率低下,企业难以应用且缺乏主动实施意愿。本文主要研究机电产品设计方案与其生命周期碳排放的关联建模,以及产品方案设计阶段生命周期碳排放计算方法。首先用宏微特征来表达产品。其次根据宏微特征值得到特征操作活动量,再乘以特征关联活动碳排放强度系数,得到产品生命周期碳排放量。主要研究内容如下:(1)通过分析产品方案设计过程,梳理产品零部件设计所需的数据,细化宏微特征概念及其具体内容。用宏特征表征零部件之间关联特征,包括空间位置特征、连接特征等;用微特征表征产品零部件的详细设计特征,包括尺寸特征、形状特征、材料特征等。(2)基于宏微特征概念建立产品方案设计表征模型。按照产品的不同功能将零部件逐层分解,先将每个零部件用微特征来表达,再根据装配关系将产品零部件用宏特征串联起来。该模型既能表示产品的设计思路,又为产品生命周期碳排放的计算奠定基础。(3)基于宏微特征提出碳排放量化方法。通过对产品宏微特征分析,从材料特征碳排放计算、形状特征碳排放计算、技术处理特征碳排放计算和宏特征碳排放计算四个方面分步计算,最终得到产品方案设计过程中总碳排放量。(4)实例研究。本文选取电动自行车中部分重要零部件从制造和装配两方面进行碳排放计算研究,通过分析计算结果表明制造过程中产生的碳排放量要远远多于装配产生的碳排放量;由材料特征产生的碳排放量是其中最多的部分。
【学位授予单位】：山东建筑大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：TH122
【图文】：
山东建筑大学硕士学位论文31针对上述提供的计算过程及公式，利用收集的齿轮轮坯（如图3.1所示）加工工艺路线及数据进行计算，解释上述计算公式的应用，表3.3为某企业齿轮轮坯加工过程中所用设备及加工参数表。图3.1 某企业齿轮轮坯图表3.3 齿轮轮坯加工过程中所用设备及加工参数表工步 工步内容主轴转速r/ min切削速度m/ min进给量mm /r切削深度mm进给次数1 粗车 310，外圆至 31163 63.3 0.66 3 32 粗车 B 端面 1.1 13 半精车 310，外圆至 310 250 244.3 0.16 0.5 24 半精车 端面 0.16 0.85 粗车 80，内孔至 67 560 66.8 5.8 56 半精车 80，内孔至 79 117.87 0.18 1.2 107 半精车 80，内孔至 80 138.98 0.1 0.2 58 精车 端面，并倒角 545
而电动自行车是人们日常生活中必不可少的交通工具，中国电动车量达 2.5 亿辆左右[100]，对其碳排放量研究具有同样重要的现实意义。目前我行车，行业集中度不高，小型企业偏多，但产品更新换代很快，如能在设计阶同产品方案的碳排放量，对于提高电动自行车的设计效率和降低企业成本具有。电动自行车中电池的使用对环境产生严重的影响，尤其是铅蓄电池再使用结周期以后的环保问题一直都是人们关注的焦点。另外，电动自行车整个制造周的碳排放量也很大程度也不能忽视。本章针对此问题，对电动自行车的零件加装配过程中产生的二氧化碳进行了详细的计算，以达到在电动自行车在方案设即可计算得到在此方案下电动自行车生产制造过程中的二氧化碳排放量，为方高效率，为环境保护作出贡献。对于前章模型的应用，本文选择某企业 24 寸电动自行车进行初步验证，图 4自行车整体图。由于电动自行车零件及其材料种类繁多以及数据有限，所以选要零件和装配工艺进行碳排放计算以验证本文关于碳排放计算方法。
胎、内胎碳排放计算内胎包括汽车轮胎、拖拉机轮胎、飞机轮胎、手推车胎、自行车胎等胶、丁基橡胶、丁苯橡胶，而电动自行车外胎材料统一为橡胶。通过测量得到其尺寸特征为：直径 510mm、胎径 45.5 、胎宽 44.45 量为 1.1kg 、一个内胎质量为 115 g 。由表 3.2 可知橡胶的材料特征 4.71E-04 kg /kg，根据公式（ 3 2）两个内外胎材料特征碳排放量为：-=1215 4.71 E 04=1.145gmaterC 内外胎、方向把碳排放计算动自行车常用的轮辋材料多为铝合金、钢、镁合金等金属材料，本方铝合金。其形状特征为环形，外径 520 、内径 495 、外宽 30 。经查找此型号轮辋质量为 350 。
【学位授予单位】：山东建筑大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：TH122
【图文】：
山东建筑大学硕士学位论文31针对上述提供的计算过程及公式，利用收集的齿轮轮坯（如图3.1所示）加工工艺路线及数据进行计算，解释上述计算公式的应用，表3.3为某企业齿轮轮坯加工过程中所用设备及加工参数表。图3.1 某企业齿轮轮坯图表3.3 齿轮轮坯加工过程中所用设备及加工参数表工步 工步内容主轴转速r/ min切削速度m/ min进给量mm /r切削深度mm进给次数1 粗车 310，外圆至 31163 63.3 0.66 3 32 粗车 B 端面 1.1 13 半精车 310，外圆至 310 250 244.3 0.16 0.5 24 半精车 端面 0.16 0.85 粗车 80，内孔至 67 560 66.8 5.8 56 半精车 80，内孔至 79 117.87 0.18 1.2 107 半精车 80，内孔至 80 138.98 0.1 0.2 58 精车 端面，并倒角 545
而电动自行车是人们日常生活中必不可少的交通工具，中国电动车量达 2.5 亿辆左右[100]，对其碳排放量研究具有同样重要的现实意义。目前我行车，行业集中度不高，小型企业偏多，但产品更新换代很快，如能在设计阶同产品方案的碳排放量，对于提高电动自行车的设计效率和降低企业成本具有。电动自行车中电池的使用对环境产生严重的影响，尤其是铅蓄电池再使用结周期以后的环保问题一直都是人们关注的焦点。另外，电动自行车整个制造周的碳排放量也很大程度也不能忽视。本章针对此问题，对电动自行车的零件加装配过程中产生的二氧化碳进行了详细的计算，以达到在电动自行车在方案设即可计算得到在此方案下电动自行车生产制造过程中的二氧化碳排放量，为方高效率，为环境保护作出贡献。对于前章模型的应用，本文选择某企业 24 寸电动自行车进行初步验证，图 4自行车整体图。由于电动自行车零件及其材料种类繁多以及数据有限，所以选要零件和装配工艺进行碳排放计算以验证本文关于碳排放计算方法。
胎、内胎碳排放计算内胎包括汽车轮胎、拖拉机轮胎、飞机轮胎、手推车胎、自行车胎等胶、丁基橡胶、丁苯橡胶，而电动自行车外胎材料统一为橡胶。通过测量得到其尺寸特征为：直径 510mm、胎径 45.5 、胎宽 44.45 量为 1.1kg 、一个内胎质量为 115 g 。由表 3.2 可知橡胶的材料特征 4.71E-04 kg /kg，根据公式（ 3 2）两个内外胎材料特征碳排放量为：-=1215 4.71 E 04=1.145gmaterC 内外胎、方向把碳排放计算动自行车常用的轮辋材料多为铝合金、钢、镁合金等金属材料，本方铝合金。其形状特征为环形，外径 520 、内径 495 、外宽 30 。经查找此型号轮辋质量为 350 。
【参考文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 马峰;张华;鄢威;;数控机床能耗单元能耗成分分析数学模型[J];机床与液压;2015年11期
2 李爱平;古志勇;朱t
本文编号：2773901
本文链接：https://www.wllwen.com/jixiegongchenglunwen/2773901.html
