0.4 机械设计的基本要求及程序
0.4.1 机械设计的基本要求
虽然不同的机械其功能和外形都不相同，但机械设计的基本要求大体是相同的。机械设计应满足的基本要求可以归纳为以下几个方面。
1.功能要求
满足预定的工作要求，如运动形式、速度、运动精度和平稳性、需要传递的功率，以及某些使用上的特殊要求（如高温、防潮等）。
2.安全可靠性要求
1）整个机械系统能够在规定的外载荷和工作时间内正常工作，而不发生断裂、过度变形、过度磨损，不丧失稳定性。
2）能实现对操作人员的防护，保证其人身安全和身体健康。
3）对周围环境和人不致造成危害和污染，同时要保证对环境的适应性。
3.经济性
在整个设计周期中，必须把产品设计、销售及制造三方面作为一个系统工程来考虑，用价值工程理论指导产品设计，正确使用材料，采用合理的结构尺寸和工艺，以降低产品的成本。设计机械系统和零部件时，应尽可能标准化、通用化、系列化，以提高设计质量、降低制造成本。
4.其他要求
机械系统外形美观，便于操作和维修。此外，还必须考虑有些机械由于工作环境和要求不同而对设计提出的某些特殊要求，如食品卫生条件、耐腐蚀、高精度要求等。
0.4.2 机械设计的一般程序
机械设计就是建立满足功能要求的技术系统的创造过程。机械设计一般过程如图0-7所示。
图0-7 机械设计一般过程
1.明确设计任务
产品设计是一项为实现预定目标而进行的活动，因此获取正确的设计目标（任务）是设计成功的基础。明确设计任务包括确定技术系统的总体目标和各项具体技术要求，这是设计、优化、评价、决策的依据。
明确设计任务包括分析所设计机械系统的用途、功能、技术经济性能指标、参数范围、预期成本范围等，并对同类或相近产品的技术经济指标和不足、用户的意见和要求、目前的技术水平以及发展趋势进行调查研究和可行性论证。
2.总体设计
机械系统总体设计是指根据任务要求进行功能设计研究。总体设计包括确定工作部分的运动和阻力，选择原动机的种类和功率，选择传动系统，计算机械系统的运动和动力参数，确定各级传动比和各轴的转速、转矩和功率。总体设计中要考虑到机械的操作、维修、安装、外廓尺寸等要求，确定机械系统各主要部件之间的相对位置关系和相对运动关系，以及人—机—环境之间的合理关系。总体设计对机械系统的制造和使用都有很大的影响，为此，常需做出多个方案加以分析、比较，通过优化求解得出最佳方案。
3.技术设计
技术设计又称结构设计。其任务是根据总体设计的要求，确定机械系统各零部件的材料、形状、数量、位置、尺寸、加工和装配方式，并进行必要的强度、刚度、可靠性设计，有多种方案时，应进行评价决策后选择最优方案。技术设计时还要考虑加工条件、现有材料、各种标准零部件、同类或相近机器的通用件。技术设计是保证质量、提高可靠性、降低成本的重要环节。技术设计还需绘制总装图、部件装配图，编制设计说明书等。技术设计是从定性到定量、抽象到具体、粗略到详细的设计过程。
4.样机试制
样机试制阶段是通过样机制造、样机试验，以及机械系统的功能、强度、刚度、运转精度、振动稳定性、噪声等方面的性能检查，随时核对和修正设计图样，以更好地满足设计要求。
5.批量生产
批量生产阶段是根据样机试验、使用、测试、鉴定所暴露出的问题，进一步修正设计，以保证完成系统功能，同时验证各工艺的正确性，以提高生产率、降低成本、提高经济效益。
产品设计过程是智力活动过程，它体现了设计人员的创新思维活动，是逐步制订解决方案并逐步完善的过程。设计过程中还应注意以下几点。
1）要有全局观，不能只考虑设计对象本身的问题，而要把设计对象看作一个系统，处理人—机—环境之间的关系。
2）善于运用创造性思维和方法，注意考虑多种方案。
3）设计的各阶段应有明确的目标，注意各阶段的评价和优选，以得出既满足功能要求又有较大实现可能的方案。
4）要注意反馈及必要的工作循环。解决问题要由抽象到具体，由局部到全面，由不确定到确定。