摘要：機(jī)械工程的工作對象是動(dòng)態(tài)的機(jī)械，機(jī)械是現(xiàn)代社會(huì)進(jìn)行生產(chǎn)和服務(wù)的五大要素(即人、資金、能量、材料和機(jī)械)之一。機(jī)械是現(xiàn)代社會(huì)的一個(gè)基礎(chǔ)，任何現(xiàn)代產(chǎn)業(yè)和工程領(lǐng)域都需要應(yīng)用機(jī)械。而機(jī)械設(shè)計(jì)（Machinedesign）是機(jī)械工程的重要組成部分，是機(jī)械生產(chǎn)的第一步，是決定機(jī)械性能的最主要的因素。因此，對于機(jī)械設(shè)計(jì)來說，一部機(jī)器制造的是否成功，關(guān)鍵在于設(shè)計(jì)的成敗。所以機(jī)械設(shè)計(jì)的重要性無疑是非常重要的。
　　關(guān)鍵字：機(jī)械工程，機(jī)械設(shè)計(jì)，計(jì)劃階段，經(jīng)濟(jì)指標(biāo)
　　所謂的機(jī)械設(shè)計(jì)，是指根據(jù)使用要求對機(jī)械的工作原理、結(jié)構(gòu)、運(yùn)動(dòng)方式、力和能量的傳遞方式，各個(gè)零件的材料和形狀尺寸，潤滑方法等進(jìn)行構(gòu)思，分析和計(jì)算并將其轉(zhuǎn)化為具體的描述，以作為制造依據(jù)的工作過程。而機(jī)械設(shè)計(jì)方面包括：力學(xué)、機(jī)械制圖、機(jī)械制圖的相關(guān)軟件（CAD、ADAMS、CAD輔助設(shè)計(jì)）、機(jī)械設(shè)計(jì)、機(jī)械原理、互動(dòng)性與技術(shù)測量、液氣壓傳動(dòng)與控制以及機(jī)電一體化控制設(shè)計(jì)。下面所講的是機(jī)械設(shè)計(jì)其中的一個(gè)方面。
　　設(shè)計(jì)一部機(jī)器，其質(zhì)量如何，關(guān)鍵在于其設(shè)計(jì)質(zhì)量。機(jī)械設(shè)計(jì)是機(jī)械工程的重要組成部分，是機(jī)械生產(chǎn)的第一步，是決定機(jī)械性能的最主要的因素。制造一部機(jī)器，在滿足預(yù)期功能的前提下，要求性能好、效率高、成本低、造型美觀，在預(yù)定使用期限內(nèi)要安全可靠、操作方便，維修簡單。而設(shè)計(jì)及其任務(wù)是在當(dāng)前技術(shù)發(fā)展所能達(dá)到的條件下，根據(jù)生產(chǎn)及生活的需要所提出來的。機(jī)械設(shè)計(jì)是一個(gè)創(chuàng)造性的工作過程，同時(shí)也是一個(gè)盡可能多地利用已有的成功經(jīng)驗(yàn)的工作。因此，要很好的把繼承與創(chuàng)新結(jié)合起來，才能設(shè)計(jì)出高質(zhì)量的機(jī)器。
　　一般一部機(jī)器的設(shè)計(jì)程序有以下幾個(gè)階段：
　　一、計(jì)劃階段。在計(jì)劃階段中應(yīng)對所需要設(shè)計(jì)的機(jī)器的要求情況做充分的調(diào)查研究和分析，使得透過分析，能夠進(jìn)一步明確機(jī)器所應(yīng)具有的功能，并為以后的決策提出由環(huán)境、經(jīng)濟(jì)、加工以及時(shí)限等方面所確定的約束條件。
　　二、方案設(shè)計(jì)階段，此階段決定這設(shè)計(jì)的成敗，在此階段中，要處理好需要與可能、理想與現(xiàn)實(shí)、發(fā)展目標(biāo)與當(dāng)前目標(biāo)等之間可能產(chǎn)生的矛盾問題。方案的設(shè)計(jì)所界定的不單單是產(chǎn)品的發(fā)展方向，更重要的是檢驗(yàn)設(shè)計(jì)者對于產(chǎn)品的開發(fā)及認(rèn)識(shí)，以及創(chuàng)新。初步設(shè)計(jì)的主要步驟是：確定工作原理和基本結(jié)構(gòu)型式、運(yùn)動(dòng)設(shè)計(jì)、設(shè)計(jì)主要零部件，繪制初步總圖，初步設(shè)計(jì)審查。
　　三、技術(shù)設(shè)計(jì)階段，其目標(biāo)是產(chǎn)生總裝配草圖及部件裝配草圖。根據(jù)總裝配草圖和部件裝配草圖對產(chǎn)品進(jìn)行設(shè)計(jì)。在技術(shù)設(shè)計(jì)階段要根據(jù)審查意見修改設(shè)計(jì)、設(shè)計(jì)全部零部件，繪制新的總圖，技術(shù)設(shè)計(jì)總查。在接下來的工作設(shè)計(jì)階段，要根據(jù)審查意見修改設(shè)計(jì)，繪制全部工作圖和制定全部技術(shù)文件，而相對于批量或大量生產(chǎn)的產(chǎn)品，還要進(jìn)行定型設(shè)計(jì)。
　　四、技術(shù)文件編制階段：其種類較多，常用的有計(jì)算機(jī)的設(shè)計(jì)計(jì)算說明書、使用說明書、標(biāo)準(zhǔn)件明細(xì)表等等。
　　五、計(jì)算機(jī)在機(jī)械設(shè)計(jì)中的應(yīng)用，隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展，計(jì)算機(jī)在機(jī)械設(shè)計(jì)中得到了日益廣泛的使用，并出現(xiàn)了許多高效率的設(shè)計(jì)分析軟件，利用此類軟件可以在設(shè)計(jì)階段進(jìn)行多方案的對比，以及可以對不同的方案其結(jié)構(gòu)強(qiáng)度，剛度和動(dòng)力特性進(jìn)行精確的分析。因此，計(jì)算機(jī)在機(jī)械設(shè)計(jì)進(jìn)程中起到不可估計(jì)的作用。
　　在機(jī)械設(shè)計(jì)之前，制定設(shè)計(jì)任務(wù)是設(shè)計(jì)的前期工作，其根據(jù)是用戶訂貨，市場需要和新的科研成果，設(shè)計(jì)部門應(yīng)用各種技術(shù)和市場情報(bào)擬列可能方案，比較其利弊，與經(jīng)營部門和用戶共同商議。制定合理的設(shè)計(jì)任務(wù)目標(biāo)，對于新型設(shè)計(jì)極其重要。任務(wù)目標(biāo)的失誤有可能造成經(jīng)濟(jì)上的嚴(yán)重?fù)p失，甚至使得整個(gè)計(jì)劃面臨失敗。而與之相關(guān)的，就是要確定總體方案，即確定所要應(yīng)用的工作原理和與之相應(yīng)的結(jié)構(gòu)型式。當(dāng)總體方案確定后，要運(yùn)用機(jī)構(gòu)學(xué)的知識(shí)，選用合適的機(jī)構(gòu)以得到所需要的運(yùn)動(dòng)方案。
　　在繪制零件圖的同時(shí)還需要進(jìn)行兩項(xiàng)工作，其一、工藝性審核，使零件便于加工并降低制造成本。其二、標(biāo)準(zhǔn)審核，使零件結(jié)構(gòu)要素、尺寸、公差配合，熱處理?xiàng)l件以及標(biāo)準(zhǔn)和通用零件等符合標(biāo)準(zhǔn)的規(guī)定。零件圖完成后開始圖紙核對，這是非常重要的工作，經(jīng)過仔細(xì)校對的圖紙能保證加工后裝配順利，最可靠的校對方法是根據(jù)已繪制好的零件圖重繪出一張總裝配圖，所有的矛盾之處就會(huì)體現(xiàn)出來。
　　從上述所述來看，僅有以上的程序是遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠的，機(jī)械設(shè)計(jì)的目的是將設(shè)計(jì)思維上升為理性過程，從而使設(shè)計(jì)能循一定的邏輯進(jìn)行，使更多的設(shè)計(jì)人員能做出好的設(shè)計(jì)。
　　而提高設(shè)計(jì)和制造經(jīng)濟(jì)性指標(biāo)的途徑有：①采用先進(jìn)的現(xiàn)代設(shè)計(jì)方法（CAD），使設(shè)計(jì)參數(shù)最優(yōu)化，達(dá)到盡可能精確的計(jì)算結(jié)果，保證機(jī)器足夠的可靠性；②最大限度地采用標(biāo)準(zhǔn)化、系列化及通用化的零部件；③合理的組織和設(shè)計(jì)過程；④力求改善零件的結(jié)構(gòu)工藝性，使其用料少，易加工，易裝配。
　　另外，機(jī)械設(shè)計(jì)的努力目標(biāo)為，在各種限定的條件下設(shè)計(jì)出最好的機(jī)械，即做出優(yōu)化設(shè)計(jì)。然而優(yōu)化設(shè)計(jì)需要綜合地考慮諸多要求，其中包括：最好的工作性能、最低的制造成本、最小尺寸和需要、使用中的最可靠性、最低消耗和最少環(huán)境污染，它們之間的相對重要性因機(jī)械種類和用途的不同而異。而設(shè)計(jì)者的任務(wù)就是要按照具體情況權(quán)衡輕重，統(tǒng)籌兼顧，使設(shè)計(jì)的機(jī)械有最優(yōu)的綜合技術(shù)經(jīng)濟(jì)效果。而優(yōu)化設(shè)計(jì)的發(fā)展經(jīng)歷了一個(gè)漫長的過程，以前的優(yōu)化設(shè)計(jì)主要是依靠設(shè)計(jì)者的知識(shí)、經(jīng)驗(yàn)和遠(yuǎn)見，但隨著機(jī)械工程基礎(chǔ)理論和價(jià)值工程，系統(tǒng)分析等新學(xué)科的發(fā)展，制造和使用的技術(shù)經(jīng)濟(jì)數(shù)據(jù)資料的積累，以及計(jì)算機(jī)的推廣使用，機(jī)械優(yōu)化逐漸舍棄主觀判斷從而依靠科學(xué)計(jì)算。
　　機(jī)械設(shè)計(jì)所依據(jù)的計(jì)算準(zhǔn)則有：強(qiáng)度準(zhǔn)則、剛度準(zhǔn)則、耐熱性準(zhǔn)則、震動(dòng)穩(wěn)定性準(zhǔn)則、壽命準(zhǔn)則（磨損以及腐蝕在一般情況下是不可避免的，而所謂的壽命準(zhǔn)則主要是指在保證機(jī)械零件在壽命范圍內(nèi)，不要發(fā)生過度的磨損和腐蝕，通常在設(shè)計(jì)時(shí)采用潤滑劑減少磨損，采用抗腐蝕性材料減少腐蝕）、可靠性準(zhǔn)則等等。
　　對于設(shè)計(jì)某一機(jī)器來說，所依據(jù)的方案評(píng)價(jià)原則是，經(jīng)濟(jì)性（總費(fèi)用最低）、技術(shù)上可行。在方案設(shè)計(jì)階段要處理好借鑒與創(chuàng)新的關(guān)系。同類機(jī)器成功的地方應(yīng)當(dāng)借鑒，但不足之處（不符合現(xiàn)有要求的）應(yīng)當(dāng)改進(jìn)或摒除。做到“取其精華。去其糟粕”。

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