1.1　概述

1.1.1　机械设计的任务

机械装置生产的目的是为了满足社会的需要，而生产的第一个步骤就是进行机械设计。所以机械设计的任务就是设计出满足社会需要的机械产品，另外，机械产品作为一种商品，必须具有市场竞争能力，并且满足节能环保等一系列要求。设计常常是生产、销售和使用成败的一个决定性环节。

高水平的设计师能够敏感地领会到社会的需求，研制出适用的、有市场竞争力的机械产品，并在适当的时机推出。只有不断开发出新产品，才能保持优势，使企业有持续发展的生命力。

1.1.2　机械设计的一般程序

典型的机械设计可以分为以下几个阶段：

1.制订工作计划

在调查研究的基础上，根据社会需要和技术的发展，确定所设计机械装置的基本要求和性能、经济指标，明确机械的技术关键，研究解决这些问题的可能性，制订设计任务书。

2.方案设计

根据设计任务书的要求，拟定机械系统的工作原理、组成和总体布置，选择原动机和传动装置的形式，应该在多种可行的方案之间进行比较、计算和分析，选择最优方案。

3.技术设计

对已经选定的方案进行运动学和动力学分析，确定机械装置的主要尺寸，必要时进行模拟试验、现场测试，计算并绘制设计总图。

4.施工设计

绘制全部部件图和零件图，考虑零件的工艺性，确定各零件的材料、热处理、配合和公差、表面粗糙度，进行必要的强度、刚度和耐磨性校核计算。编制使用说明书等技术文件。

5.产品定型

按设计试制少量样机（一般为一两台），进行试验，如果能够达到预定的功能，满足预先提出的要求，其可靠性、经济性等经过验证，则可以进行技术鉴定，确定可以投产或需要改进设计。改进设计以后，可以进行小批量生产，由用户在实际条件下使用。根据用户意见作进一步的改进，成为定型产品，组织正式生产。

【案例分析1-1】　由于制订工作计划的失误，对用户要求调研不足，方案有明显不足，导致设计失败。

图1-1所示为一个冲床的改进方案，设计者考虑一般的冲床机架为C型[见图1-1（a）]，受很大的弯曲应力，认为结构不合理，提出了一种框架式结构[见图1-1（b）]，避免了弯曲应力。但是，由于框架的限制只能加工很窄的条料，使用范围有限，市场上用户很少，设计失败。

【案例分析1-2】　　通过样机试验，改进了四轮车的驱动方法。

某工程师设计了一台四轮小车供残疾人使用，最初设计用一根前轴与两个前轮固定连接作为驱动轴，前面的两个车轮为驱动轮。样机试验时，发现该车转弯不灵活，改为一个前轮驱动，使用效果良好，按此方案定型生产。（原因请读者思考）

1.1.3　机械创新设计

机械设计师必须具有创新能力，要有坚实的基础理论和广泛的实际知识。其中创新能力是机械设计高级人才的重要素质。一个国家知识创新和技术创新成果的多少，是决定其在国际上地位的重要指标。为了加强创新能力的培养，要努力提高以下几个方面的能力：

1.对环境事务的敏感性

设计者能够发现潜在的社会要求。为了满足这些要求提出新产品，进行设计，并获得成功。这种需求往往是不明显的，只有对环境事物敏感的设计师才能够抓住机会。

2.善于联想，有预见

一种新事物的出现，会连带提出许多要求。如高层建筑的修建对供水压力，电梯的速度，电梯的保养、维修、安全，高层建筑的消防设备，停车库等都提出了新的要求，要开发许多新机械产品。我国汽车制造业发展很快，围绕汽车运行的需要，开发了许多新产品。设计师要随时观察周围的发展情况，提出新产品的开发计划。

3.掌握技术信息

一种新技术的出现，会带动一批工业产品出现，设计师要注意利用新技术，开发多种新产品。例如：把物理、化学、生物学的新成就用于新机械产品的开发，有许多成功的实例，如电子表、电动自行车、激光测量仪器、计算机等都是利用新技术开发的新产品。这些产品解决了许多用以前的技术不能解决的问题，生产的新产品有很强的市场竞争能力，设计师必须注意利用新技术开发新产品。

4.有较强的机械设计能力

创新设计常具有较高的难度，参考资料较少，对设计师的机械设计能力要求较高。

5.有坚强的毅力、广泛的兴趣和广阔的知识面

创新设计遇到的困难较多，遇到的问题涉及面广泛，遭遇失败的机会较大。因此，要求设计师具有百折不挠的精神，克服困难，有广泛的知识，能全面考虑问题，能够与时俱进，不断丰富自己的知识，提高能力，努力争取较大的成功机会。