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)的步，是決定機(jī)械性能的主要的因素。機(jī)械設(shè)計(jì)的努力目標(biāo)是：在各種限定的條件（如材料、加工能力、理論知識和計(jì)算手段等）下設(shè)計(jì)出的機(jī)械，即做出優(yōu)化設(shè)計(jì)。優(yōu)化設(shè)計(jì)需要綜合地考慮許多要求，一般有：工作性能、制造成本、小尺寸和重量、使用中可靠性、消耗和少環(huán)境污染。這些要求常是互相矛盾的，而且它們之間的相對重要性因機(jī)械種類和用途的不同而異。設(shè)計(jì)者的任務(wù)是按具體情況權(quán)衡輕重，統(tǒng)籌兼顧，使設(shè)計(jì)的機(jī)械有的綜合技術(shù)經(jīng)濟(jì)效果。過去，設(shè)計(jì)的優(yōu)化主要依靠設(shè)計(jì)者的知識、經(jīng)驗(yàn)和遠(yuǎn)見。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)的推廣應(yīng)用,優(yōu)化逐漸舍棄主觀判斷而依靠科學(xué)計(jì)算。

1、根據(jù)用戶訂貨、市場需要和新科研成果制定設(shè)計(jì)任務(wù)。

2、初步設(shè)計(jì)。包括確定機(jī)械的工作原理和基本結(jié)構(gòu)形式，進(jìn)行運(yùn)動(dòng)設(shè)計(jì)、結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)并繪制初步總圖以及初步審查。

3、技術(shù)設(shè)計(jì)。包括修改設(shè)計(jì)（根據(jù)初審意見）、繪制全部零部件和新的總圖以及第二次審查。

4、工作圖設(shè)計(jì)。包括后的修改（根據(jù)二審意見）、繪制全部工作圖（如零件圖、部件裝配圖和總裝配圖等）、制定全部技術(shù)文件（如零件表、易損件清單、使用說明等）。

5、定型設(shè)計(jì)。用于成批或大量生產(chǎn)的機(jī)械。對于某些設(shè)計(jì)任務(wù)比較簡單（如簡單機(jī)械的新型設(shè)計(jì)、一般機(jī)械的繼承設(shè)計(jì)或變型設(shè)計(jì)等）的機(jī)械設(shè)計(jì)可省去初步設(shè)計(jì)程序。

階段分別說明

（一）計(jì)劃階段

在根據(jù)生產(chǎn)或生活的需要提出所要設(shè)計(jì)的新機(jī)器后，計(jì)劃階段只是一個(gè)預(yù)備階段。此時(shí)，對所要設(shè)計(jì)的機(jī)器僅有一個(gè)模糊的概念。

（二）方案設(shè)計(jì)階段

本階段對設(shè)計(jì)的成敗起關(guān)鍵的作用。在這一階段中也充分地表現(xiàn)出設(shè)計(jì)工作有多個(gè)解（方案）的特點(diǎn)。

機(jī)器的功能分析，就是要對設(shè)計(jì)任務(wù)書提出的機(jī)器功能中必須達(dá)到的要求、要求及希望達(dá)到的要求進(jìn)行綜合分析，即這些功能能否實(shí)現(xiàn)，多項(xiàng)功能間有無矛盾，相互間能否替代等。后確定出功能參數(shù)，作為進(jìn)一步設(shè)計(jì)的依據(jù)。在這一步驟中，要恰當(dāng)處理需要與可能、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。

確定出功能參數(shù)后，即可提出可能的解決辦法，亦即提出可能采用的方案。尋求方案時(shí)，可按原動(dòng)部分、傳動(dòng)部分及執(zhí)行部分分別進(jìn)行討論。，較為常用的辦法是先從執(zhí)行部分開始討論。

討論機(jī)器的執(zhí)行部分時(shí)，首先是關(guān)于工作原理的選擇問題。例如，設(shè)計(jì)制造螺釘?shù)臋C(jī)器時(shí)，其工作原理既可采用在圓柱形毛坯上用車刀車削螺紋的辦法，也可采用在圓柱形毛坯上用滾絲模滾壓螺紋的辦法。這就提出了兩種不同的工作原理。工作原理不同，當(dāng)然所設(shè)計(jì)出的機(jī)器就會(huì)根本不同。特別應(yīng)當(dāng)強(qiáng)調(diào)的是，必須不斷地研究和發(fā)展新的工作原理。這是設(shè)計(jì)技術(shù)發(fā)展的重要途徑。

步驟

在設(shè)計(jì)開始之前，先要制定設(shè)計(jì)任務(wù)。當(dāng)設(shè)計(jì)任務(wù)比較復(fù)雜時(shí)，一般采用三階段設(shè)計(jì)，即初步設(shè)計(jì)、技術(shù)設(shè)計(jì)和工作圖設(shè)計(jì)；當(dāng)任務(wù)比較簡單，如簡單機(jī)械的新型設(shè)計(jì)、一般機(jī)械的繼承設(shè)計(jì)或變型設(shè)計(jì)，則一開始就將設(shè)計(jì)做到技術(shù)設(shè)計(jì)深度，經(jīng)審查、修改和批準(zhǔn)后做工作圖設(shè)計(jì)，而成為兩階段設(shè)計(jì)。在三階段設(shè)計(jì)中的初步設(shè)計(jì)階段，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。在技術(shù)設(shè)計(jì)階段,主要步驟是：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)審查。在工作圖設(shè)計(jì)階段，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。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)。

在設(shè)計(jì)的每個(gè)步驟中，都可能發(fā)現(xiàn)前面步驟中某些決定不合理，這就需要折回到前面那個(gè)步驟，修改不合理的決定，重做隨后的設(shè)計(jì)工作。

1、制定設(shè)計(jì)任務(wù) 這是設(shè)計(jì)的前期工作。設(shè)計(jì)任務(wù)的根據(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)。這對新型設(shè)計(jì)特別重要。任務(wù)目標(biāo)的失誤將造成經(jīng)濟(jì)上的嚴(yán)重?fù)p失，甚至遭到失敗。

2、確定工作原理和基本結(jié)構(gòu)型式 如設(shè)計(jì)任務(wù)未作明確規(guī)定,設(shè)計(jì)的個(gè)步驟就是確定總體方案,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。例如設(shè)計(jì)大功率船用柴油機(jī)，首先要確定是用二沖程、雙作用、十字頭、低速柴油機(jī)，還是用四沖程、單作用、中速柴油機(jī)。又例如設(shè)計(jì)用以粗碎巖石的破碎機(jī)械，首先要確定是采用以擠壓和彎折為主要破碎作用的顎式或旋回式破碎機(jī)，或者采用以沖擊為主要作用的單轉(zhuǎn)子或雙轉(zhuǎn)子沖擊式破碎機(jī)。

3、運(yùn)動(dòng)設(shè)計(jì) 設(shè)計(jì)的總體方案確定之后，接著需要運(yùn)用機(jī)構(gòu)學(xué)的知識，選用合適的機(jī)構(gòu)以得到所需的運(yùn)動(dòng)方案。上面提到的顎式破碎機(jī)依靠其動(dòng)顎板的擺動(dòng)使進(jìn)入破碎腔的巖石受到擠壓、彎折和劈裂作用而破碎，而動(dòng)顎板的擺動(dòng)則可以采用雙肘板機(jī)構(gòu)的簡單擺動(dòng)，或者采用單肘板機(jī)構(gòu)的復(fù)雜擺動(dòng)。在新型設(shè)計(jì)中，可能會(huì)需要綜合一個(gè)新的機(jī)構(gòu)以得到所要求的運(yùn)動(dòng)方案，這常是一個(gè)困難的工作。因此，設(shè)計(jì)者一般盡量應(yīng)用已有的和成熟的機(jī)構(gòu)所提供的運(yùn)動(dòng)方案。

4、結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和繪制初步總圖 運(yùn)動(dòng)設(shè)計(jì)之后，設(shè)計(jì)者開始進(jìn)行結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，計(jì)算機(jī)械各主要零件的受力、強(qiáng)度、形狀、尺寸和重量等，并繪制主要零、部件草圖。這時(shí)如發(fā)現(xiàn)原來選用的結(jié)構(gòu)不可行，就必須調(diào)整或修改結(jié)構(gòu)。同時(shí)還應(yīng)考慮有無可能產(chǎn)生過熱、過度磨損或振動(dòng)的部位。

在這一步驟中，設(shè)計(jì)者通過繪制草圖會(huì)發(fā)現(xiàn)各部分的形狀、尺寸、比例等方面的矛盾。為了加強(qiáng)或改進(jìn)某一方面，可能會(huì)削弱或惡化另一方面。這時(shí)必須權(quán)衡輕重，進(jìn)行協(xié)調(diào)，以達(dá)到綜合效果。草圖經(jīng)反復(fù)修改認(rèn)為初步滿意后，便可繪制初步總圖和估算造價(jià)。初步總圖嚴(yán)格按比例繪制，選取足夠的視圖和切面圖。

5、初步審查 初步總圖繪制后，需要請對該類機(jī)械有經(jīng)驗(yàn)的設(shè)計(jì)、制造和使用人員以及用戶或委托設(shè)計(jì)單位的代表進(jìn)行初步審查。審查結(jié)果如認(rèn)為設(shè)計(jì)不適用(如重量、體積太大,造價(jià)太高,對結(jié)構(gòu)的可靠性有懷疑等),則須重新進(jìn)行運(yùn)動(dòng)設(shè)計(jì)，甚至改用別的工作原理和基本結(jié)構(gòu)型式。多數(shù)情況是對設(shè)計(jì)采取某些改善措施。

6、技術(shù)設(shè)計(jì) 根據(jù)初步審查意見,對設(shè)計(jì)進(jìn)行修改,并繪制所有的零件和部件圖。對主要的零件和部件進(jìn)行的應(yīng)力分析，按分析結(jié)果修正零件的形狀、尺寸等細(xì)節(jié)，并規(guī)定材質(zhì)和熱處理。確定零件加工精度以及部件和總裝的裝配條件。完成潤滑設(shè)計(jì)、電氣設(shè)計(jì)（驅(qū)動(dòng)和控制）。重繪總圖，某些重要的和批量生產(chǎn)的機(jī)械有時(shí)還要制作出模型。將完成的技術(shù)設(shè)計(jì)提交第二次審查。

7、繪制工作圖 根據(jù)第二次審查的意見作后的修改后，就可以繪制正式的零件圖、部件裝配圖和總裝配圖，編寫零件表、易損零件清單、使用指南等技術(shù)文件。設(shè)計(jì)負(fù)責(zé)人應(yīng)注意協(xié)調(diào)零件間的尺寸，核對耦合件間的公差配合，復(fù)核某些零件的強(qiáng)度和剛度。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。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，所有矛盾之處就會(huì)表現(xiàn)出來。在繪制零件圖的同時(shí)還需要進(jìn)行兩項(xiàng)工作：一是工藝性審核,使零件便于加工并降低制造成本;二是標(biāo)準(zhǔn)審核，使零件結(jié)構(gòu)要素、尺寸、公差配合、熱處理技術(shù)條件以及標(biāo)準(zhǔn)和通用零件等符合標(biāo)準(zhǔn)的規(guī)定。

8、試生產(chǎn)和定型設(shè)計(jì) 對于單件或小批生產(chǎn)的機(jī)械,經(jīng)過上述步驟完成的設(shè)計(jì)圖紙可以投入正式生產(chǎn)。對于成批或大量生產(chǎn)的機(jī)械,在正式生產(chǎn)前要先試制樣機(jī),進(jìn)行功能試驗(yàn)和鑒定，通過后，再按批量生產(chǎn)工藝進(jìn)行批量試生產(chǎn)。在批量試生產(chǎn)中所出現(xiàn)的問題還可能需要對設(shè)計(jì)作相應(yīng)的修改，方成為可供正式生產(chǎn)使用的定型設(shè)計(jì)。

性準(zhǔn)則

機(jī)器的性包括：

零件性：指在規(guī)定外載荷和規(guī)定時(shí)間內(nèi)零件不發(fā)生如斷裂、過度變形、過度磨損和不喪失穩(wěn)定性等等。

整機(jī)性：指機(jī)器保證在規(guī)定條件下不出故障，能正常實(shí)現(xiàn)總功能的要求。

工作性：指對操作人員的保護(hù)，保證人身和身心健康等等。

環(huán)境性：指對機(jī)器周圍的環(huán)境和人不造成污染和危害。