0.4 機械設計的基本要求及程序

0.4.1 機械設計的基本要求

雖然不同的機械其功能和外形都不相同，但機械設計的基本要求大體是相同的。機械設計應滿足的基本要求可以歸納為以下幾個方面。

1.功能要求

滿足預定的工作要求，如運動形式、速度、運動精度和平穩性、需要傳遞的功率，以及某些使用上的特殊要求（如高溫、防潮等）。

2.安全可靠性要求

1）整個機械系統能夠在規定的外載荷和工作時間內正常工作，而不發生斷裂、過度變形、過度磨損，不喪失穩定性。

2）能實現對操作人員的防護，保證其人身安全和身體健康。

3）對周圍環境和人不致造成危害和污染，同時要保證對環境的適應性。

3.經濟性

在整個設計周期中，必須把產品設計、銷售及制造三方面作為一個系統工程來考慮，用價值工程理論指導產品設計，正確使用材料，采用合理的結構尺寸和工藝，以降低產品的成本。設計機械系統和零部件時，應盡可能標準化、通用化、系列化，以提高設計質量、降低制造成本。

4.其他要求

機械系統外形美觀，便于操作和維修。此外，還必須考慮有些機械由于工作環境和要求不同而對設計提出的某些特殊要求，如食品衛生條件、耐腐蝕、高精度要求等。

0.4.2 機械設計的一般程序

機械設計就是建立滿足功能要求的技術系統的創造過程。機械設計一般過程如圖0-7所示。

1.明確設計任務

產品設計是一項為實現預定目標而進行的活動，因此獲取正確的設計目標（任務）是設計成功的基礎。明確設計任務包括確定技術系統的總體目標和各項具體技術要求，這是設計、優化、評價、決策的依據。

明確設計任務包括分析所設計機械系統的用途、功能、技術經濟性能指標、參數范圍、預期成本范圍等，并對同類或相近產品的技術經濟指標和不足、用戶的意見和要求、目前的技術水平以及發展趨勢進行調查研究和可行性論證。

2.總體設計

機械系統總體設計是指根據任務要求進行功能設計研究。總體設計包括確定工作部分的運動和阻力，選擇原動機的種類和功率，選擇傳動系統，計算機械系統的運動和動力參數，確定各級傳動比和各軸的轉速、轉矩和功率。總體設計中要考慮到機械的操作、維修、安裝、外廓尺寸等要求，確定機械系統各主要部件之間的相對位置關系和相對運動關系，以及人—機—環境之間的合理關系。總體設計對機械系統的制造和使用都有很大的影響，為此，常需做出多個方案加以分析、比較，通過優化求解得出最佳方案。

3.技術設計

技術設計又稱結構設計。其任務是根據總體設計的要求，確定機械系統各零部件的材料、形狀、數量、位置、尺寸、加工和裝配方式，并進行必要的強度、剛度、可靠性設計，有多種方案時，應進行評價決策后選擇最優方案。技術設計時還要考慮加工條件、現有材料、各種標準零部件、同類或相近機器的通用件。技術設計是保證質量、提高可靠性、降低成本的重要環節。技術設計還需繪制總裝圖、部件裝配圖，編制設計說明書等。技術設計是從定性到定量、抽象到具體、粗略到詳細的設計過程。

4.樣機試制

樣機試制階段是通過樣機制造、樣機試驗，以及機械系統的功能、強度、剛度、運轉精度、振動穩定性、噪聲等方面的性能檢查，隨時核對和修正設計圖樣，以更好地滿足設計要求。

5.批量生產

批量生產階段是根據樣機試驗、使用、測試、鑒定所暴露出的問題，進一步修正設計，以保證完成系統功能，同時驗證各工藝的正確性，以提高生產率、降低成本、提高經濟效益。

產品設計過程是智力活動過程，它體現了設計人員的創新思維活動，是逐步制訂解決方案并逐步完善的過程。設計過程中還應注意以下幾點。

1）要有全局觀，不能只考慮設計對象本身的問題，而要把設計對象看作一個系統，處理人—機—環境之間的關系。

2）善于運用創造性思維和方法，注意考慮多種方案。

3）設計的各階段應有明確的目標，注意各階段的評價和優選，以得出既滿足功能要求又有較大實現可能的方案。

4）要注意反饋及必要的工作循環。解決問題要由抽象到具體，由局部到全面，由不確定到確定。