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本書以耗能機(jī)電產(chǎn)品為研究對象，介紹了基于能量-物質(zhì)作用的耗能機(jī)電產(chǎn)品的綠色設(shè)計(jì)方法和應(yīng)用。全書圍繞資源環(huán)境需求與產(chǎn)品功能和性能這一主要矛盾，從產(chǎn)品功能、性能和設(shè)計(jì)流程兩個(gè)維度探討了綠色設(shè)計(jì)框架，并系統(tǒng)全面地介紹了基于能量流的耗能機(jī)電產(chǎn)品綠色設(shè)計(jì)方法及其關(guān)鍵技術(shù)。書中總結(jié)了作者多年的研究成果，給出了多種耗能機(jī)電產(chǎn)品的綠色設(shè)計(jì)案例。

本書理論與工程實(shí)踐相結(jié)合，可作為機(jī)械工程等相關(guān)專業(yè)本科生的教材，也可供研究生、教師、科研技術(shù)人員等相關(guān)人員參考。

隨著人們環(huán)保意識(shí)的不斷增強(qiáng)，綠色設(shè)計(jì)逐漸成了社會(huì)各界關(guān)注的焦點(diǎn)。作為綠色設(shè)計(jì)關(guān)注重點(diǎn)的機(jī)電產(chǎn)品，其資源環(huán)境需求往往與功能和性能產(chǎn)生矛盾。而能量是耗能機(jī)電產(chǎn)品消耗能源實(shí)現(xiàn)功能和性能的關(guān)鍵因素，因此本書將關(guān)注點(diǎn)集中在與能量相關(guān)的產(chǎn)品功能和性能實(shí)現(xiàn)上。

耗能機(jī)電產(chǎn)品的主要功能和性能的實(shí)現(xiàn)都是能量作用于產(chǎn)品零部件的結(jié)果，這個(gè)原理其實(shí)就是“發(fā)明問題解決理論（TRIZ）”中的物場理論。此外，概念設(shè)計(jì)階段的功能分析法、鍵合圖法等也都涉及能量流，這些方法雖然闡釋了產(chǎn)品功能和性能實(shí)現(xiàn)的基本原理，但是對于能量作用復(fù)雜的機(jī)電產(chǎn)品，從產(chǎn)品或系統(tǒng)層面將物場理論或者概念設(shè)計(jì)中的能量流、物質(zhì)流、信息流建模應(yīng)用于詳細(xì)設(shè)計(jì)，仍缺乏有力的方法支撐。例如，如何定量地判斷零部件之間的能量作用為標(biāo)準(zhǔn)作用？如何消除其間的不足作用、過剩作用和有害作用？如何在系統(tǒng)層面對產(chǎn)品及其零部件的可控參數(shù)進(jìn)行匹配與優(yōu)化？這些問題都是產(chǎn)品綠色設(shè)計(jì)中有待解決的重要課題，也是本書提出基于能量流的耗能機(jī)電產(chǎn)品綠色設(shè)計(jì)方法的實(shí)際需求。

本書主要探討基于能量-物質(zhì)作用的耗能機(jī)電產(chǎn)品的綠色設(shè)計(jì)方法和應(yīng)用。全書共分5章：第1章主要介紹環(huán)境資源需求引入與產(chǎn)品功能和性能的矛盾；第2章從產(chǎn)品功能、性能和設(shè)計(jì)流程兩個(gè)維度探討綠色設(shè)計(jì)的框架與內(nèi)容，提出基于能量流的耗能機(jī)電產(chǎn)品綠色設(shè)計(jì)方法；第3章討論概念設(shè)計(jì)中的能量、物質(zhì)和信息表征；第4章討論基于能量流的耗能機(jī)電產(chǎn)品綠色設(shè)計(jì)關(guān)鍵技術(shù)；第5章則從工程實(shí)踐的角度介紹耗能機(jī)電產(chǎn)品綠色設(shè)計(jì)的典型案例。

本書是基于向東教授所帶領(lǐng)的“綠色制造”課題組的研究成果編寫完成的。編寫分工：第1~3章以及第4章的4.1~4.3節(jié)由向東編寫，第4章4.4節(jié)和第5章5.1節(jié)由王翔編寫，第5章5.2節(jié)由牟鵬編寫，第5章5.3節(jié)由沈銀華編寫。全書由向東統(tǒng)稿，清華大學(xué)段廣洪教授主審。

本書是課題組研究成果的總結(jié)，在此對做出貢獻(xiàn)的王洪磊、高浪、鄧瀚暉、王坦、武士祺、沈崗、蔣李、段傳凱和游孟醒等研究生表示感謝。本書的研究

成果還得到了國家863計(jì)劃“基于全生命周期的家電產(chǎn)品綠色設(shè)計(jì)方法、工具及應(yīng)用”（編號(hào)：2013AA041305）、工業(yè)和信息化部“家電行業(yè)綠色供應(yīng)鏈系統(tǒng)集成”（編號(hào)：工信部節(jié)函〔2016〕562號(hào)）、國家自然科學(xué)基金“動(dòng)態(tài)特性與統(tǒng)計(jì)特征融合的風(fēng)電裝備動(dòng)力傳動(dòng)系統(tǒng)可靠性及環(huán)境影響評估”(編號(hào)：51975323）等項(xiàng)目支持，在此也表示衷心感謝。

由于作者水平有限，所提出的綠色設(shè)計(jì)方法還有待進(jìn)一步完善，書中錯(cuò)誤及不當(dāng)之處在所難免，歡迎廣大讀者批評指正。

作者

2021年11月

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