機械產品設計的三個基本環節是什麼

⑴ 機械產品設計過程分為哪3個階段

研發階段，樣機測試階段，批量生產階段

⑵ 怎樣設計機械產品

機械產品概念設計的內容由以下三部分組成：

1功能分析與功能結構設計

①功能抽象化；把市場需求和用戶要求通過計算機分析，進行功能抽象，突出任務核心和擺脫因循守舊，有利於找出新穎的方案；
②功能分解；將功能進行分解，使其得到合適的的若乾子功能，分解過程也是創新過程；
③功能結構圖設計；將各子功能的相互關系確定後，進行功能結構圖的構思和設計。

2工藝動作的分解和構思

實現機械產品的功能是靠工藝動作來完成的，即一系列工藝動作的目的是完成需實現的功能。工藝動作的分解往往對應於功能的分解。例如縫紉機的縫紉功能分解為刺布、挑線、鉤線和送布四大功能，它們所對應的動作為機針上下運動、挑線桿供線和收線、梭子鉤線和推送縫料四大動作。又如灌裝功能分解為送瓶、灌裝、壓蓋、出瓶四大功能，可用相應的四個動作來完成。同一功能可以由不同的工藝動作實現，因而工藝動作的構思也是相當重要的。例如在制袋充填封口機中，如直接模擬手工制袋動作，則機構動作非常復雜；但如果利用相對運動原理逆反思索方法，制袋成形器不動，而薄膜相對運動，就會使制袋機構大為簡化。

3執行機構系統方案構思與設計

實現功能的工藝動作，在機械產品內是靠若干個執行機構來完成的。機構產品概念設計最終歸結為機械運動方案設計，也就是執行機構系統方案設計。執行機構系統方案的構思與設計是概念設計中非常重要的內容。它的設計內容框架如圖1所示。它分為三部分：動力系統、傳動及執行機構系統和控制系統。傳動及執行機構系統是方案設計的核心。目前，傳動系統和執行機構越來越緊密地連接在一起，而且許多機構同時擔負傳動和執行的作用，無法分割。因此在概念設計中將它們作為一個整體對待是合理的。控制機構一般採用各執行機構主動曲柄相位差來實現。

⑶ 機械設計的一般程序是什麼各階段大致需完成哪些任務

機械設計一般都是圍繞產品設計進行，所以基本上就是產品的設計過程。

⑷ 機械設計步驟

1、根據用戶訂貨、市場需要和新科研成果制定設計任務。

2、初步設計。回包括確定機械的工作原理和基答本結構形式，進行運動設計、結構設計並繪制初步總圖以及初步審查。

3、技術設計。包括修改設計（根據初審意見）、繪制全部零部件和新的總圖以及第二次審查。

4、工作圖設計。包括最後的修改（根據二審意見）、繪制全部工作圖（如零件圖、部件裝配圖和總裝配圖等）、制定全部技術文件（如零件表、易損件清單、使用說明等）。

5、定型設計。用於成批或大量生產的機械。對於某些設計任務比較簡單（如簡單機械的新型設計、一般機械的繼承設計或變型設計等）的機械設計可省去初步設計程序。

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機械設計可分為新型設計、繼承設計和變型設計3類。

1、新型設計

應用成熟的科學技術或經過實驗證明是可行的新技術，設計過去沒有過的新型機械。

2、繼承設計

根據使用經驗和技術發展對已有的機械進行設計更新，以提高其性能、降低其製造成本或減少其運用費用。

3、變型設計

為適應新的需要對已有的機械作部分的修改或增刪而發展出不同於標准型的變型產品。

⑸ 機械設計的一般過程及方法都有哪些內容

機械設計的一般抄過程及方法襲：

1、確定設計任務

需要提出設計任務書，其中包含提出任務、分析需求和確定任務三個步驟。

2、方案設計

根據制定的設計任務書進行方案設計，對設備的功能、用材、原理等提出可能的解決方案並反復確認，確認一個選定的方案。

3、技術設計

確定方案時，需要提供原理圖或者機械結構圖，亦或者機構運動簡圖。設計方案後，開始對機械部分進行技術設計，外形、結構、材料、標准件、圖紙等。

4、編寫技術文件

設備圖紙的加工、驗收、試運行和技術文件的編制。

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機械設計的基本要求

1、造型美觀、減少污染

2、滿足可靠性要求 ：盡量減少零件數目。

3、操作方便、工作安全操作系統簡便可靠，減輕操作人員的勞動強度。

4、實現預定的功能： 在規定的工作條件下、規定的工作期限內能正常運行。

5、滿足經濟性要求 ：要求設計及製造成本低、機器生產率高、能源和材料耗費少、維護及管理費用低。

⑹ 機械設計都有哪些基本要求及原則

機械設計要求及原則：

1、技術性能准則：技術性能包括產品功能、製造和運行狀況在內的一切性能，既指靜態性能，也指動態性能。例如，產品所能傳遞的功率、效率、使用壽命、強度、剛度、抗摩擦、磨損性能、振動穩定性、熱特性等。技術性能准則是指相關的技術性能必須達到規定的要求。

2、標准化准則：與機械產品設計有關的主要標准大致有：概念標准化，實物形態標准化，方法標准化。標准化准則就是在設計的全過程中的所有行為，都要滿足上述標准化的要求。現已發布的與機械零件設計有關的標准，從運用范圍上來講，可以分為國家標准、行業標准和企業標准三個等級。從使用強制性來說，可分為必須執行的和推薦使用的兩種。

3、可靠性准則：可靠性：產品或零部件在規定的使用條件下，在預期的壽命內能完成規定功能的概率。可靠性准則就是指所設計的產品、部件或零件應能滿足規定的可靠性要求。

4、安全性准則：機器的安全性包括零件安全性、整機安全性、工作安全性、環境安全性。

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機械設計優化要求：優化設計需要綜合地考慮許多要求，一般有：最好工作性能、最低製造成本、最小尺寸和重量、使用中最可靠性、最低消耗和最少環境污染。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械種類和用途的不同而異。設計者的任務是按具體情況權衡輕重，統籌兼顧，使設計的機械有最優的綜合技術經濟效果。

過去，設計的優化主要依靠設計者的知識、經驗和遠見。隨著機械工程基礎理論和價值工程、系統分析等新學科的發展，製造和使用的技術經濟數據資料的積累,以及計算機的推廣應用,優化逐漸舍棄主觀判斷而依靠科學計算。各產業機械的設計，特別是整體和整系統的機械設計，須依附於各有關的產業技術而難於形成獨立的學科。

⑺ 機械設計的設計階段

一部機器的質量基本上決定於設計質量。製造過程對機器質量所起的作用，本質上就在於實現設計時所規定的質量。因此，機器的設計階段是決定機器好壞的關鍵。
所討論的設計過程僅指狹義的技術性的設計過程。它是一個創造性的工作過程，同時也是一個盡可能多地利用已有的成功經驗的工作。要很好地把繼承與創新結合起來，才能設計出高質量的機器。作為一部完整的機器，它是一個復雜的系統。要提高設計質量，必須有一個科學的設計程序。雖然不可能列出一個在任何情況下都有效的惟一程序，但是，根據人們設計機器的長期經驗，一部機器的設計程序基本上可以如表2 -1所示。
以下對各階段分別加以簡要說明。
（一）計劃
在計劃階段中，應對所設計的機器的需求情況做充分的調查研究和分析。通過分析，進一步明確機器所應具有的功能，並為以後的決策提出由環境、經濟、加工以及時限等各方面所確定的約束條件。在此基礎上，明確地寫出設計任務的全面要求及細節，最後形成設計任務書，作為本階段的總結。設計任務書大體上應包括：機器的功能，經濟性及環保性的估計，製造要求方面的大致估計，基本使用要求，以及完成設計任務的預計期限等。此時，對這些要求及條件一般也只能給出一個合理的范圍，而不是准確的數字。例如可以用必須達到的要求、最低要求、希望達到的要求等方式予以確定。
（二）方案設計
根據不同的工作原理，可以擬定多種不同的執行機構的具體方案。例如僅以切削螺紋來說，既可以採用工件只作旋轉運動而刀具作直線運動來切削螺紋（如在普通車床上切削螺紋），也可以使工件不動而刀具作轉動和移動來切削螺紋（如用板牙加工螺紋）。這就是說，即使對於同一種工作原理，也可能有幾種不同的結構方案。
原動機部分的方案當然也可以有多種選擇。由於電力供應的普遍性和電力拖動技術的發展，現在可以說絕大多數的固定機械都優先選擇電動機作為原動機部分。熱力原動機主要用於運輸機、工程機械或農業機械。即使是用電動機作為原動機，也還有交流和直流的選擇，高轉速和低轉速的選擇等。
傳動部分的方案就更為復雜多樣了。對於同一傳動任務，可以由多種機構及不同機構的組合來完成。因此，如果用Ⅳ，表示原動機部分的可能方案數，N2和N3分別代表傳動部分和執行部分的可能方案數，則機器總體的可能方案數Ⅳ為Ni×N2×N3個。
以上僅是就組成機器的三個主要部分討論的。有時，還須考慮到配置輔助系統，對此，本書不再討論。
在如此眾多的方案中，技術上可行的僅有幾個。對這幾個可行的方案，要從技術方面和經濟及環保等方面進行綜合評價。評價的方法很多，現以經濟性評價為例略做說明。根據經濟性進行評價時，既要考慮到設計及製造時的經濟性，也要費用考慮到使用時的經濟性。如果機器的結構方案比較復雜，則其設計製造成本就要相對地增大，可是其功能將更為齊全，生產率也較高，故使用經濟性也較好。反過來，結構較為簡單、功能不夠齊全的機器，設計及製造費用雖少，但使用費用卻會增多。評價結構方案的設計製造經濟性時，還可以用單位功效的成本來表示。例如單位輸出功率的成本、單件產品的成本等。
進行機器評價時，還必須對機器的可靠性進行分析，把可靠性作為一項評價的指標。從可靠性的觀點來看，盲目地追求復雜的結構往往是不明智的。一般地講，系統越復雜，則系統的可靠性就越低。為了提高復雜系統的可靠性，就必須增加並聯備用系統，而這不可避免地會提高機器的成本。
環境保護也是設計中必須認真考慮的重要方面。對環境造成不良影響的技術方案，必須詳細地進行分析，並提出技術上成熟的解決辦法。
通過方案評價，最後進行決策，確定一個據以進行下步技術設計的原理圖或機構運動簡圖。
在方案設計階段，要正確地處理好借鑒與創新的關系。同類機器成功的先例應當借鑒，原先薄弱的環節及不符合現有任務要求的部分應當加以改進或者根本改變。既要積極創新，反對保守和照搬原有設計，也要反對一味求新而把合理的原有經驗棄置不用這兩種錯誤傾向。
（三）技術設計
技術設計階段的目標是產生總裝配草圖及部件裝配草圖。通過草圖設計確定出各部件及其零件的外形及基本尺寸，包括各部件之間的連接，零、部件的外形及基本尺寸。最後繪制零件的工作圖、部件裝配圖和總裝圖。
為了確定主要零件的基本尺寸，必須做以下工作： 機器的運動學設計。根據確定的結構方案，確定原動件的參數（功率、轉速、線速度等）。然後做運動學計算，從而確定各運動構件的運動參數（轉速、速度、加速度等）。 機器的動力學計算。結合各部分的結構及運動參數，計算各主要零件所受載荷的大小及特性。此時求出的載荷，由於零件尚未設計出來，因而只是作用於零件上的公稱（或名義）載荷。 零件的工作能力設計。已知主要零件所受的公稱載荷的大小和特性，即可做零、部件的初步設計。設計所依據的工作能力准則，須參照零、部件的一般失效情況、工作特性、環境條件等合理地擬定，一般有強度、剛度、振動穩定性、壽命等准則。通過計算或類比，即可決定零、部件的基本尺寸。 部件裝配草圖及總裝配草圖的設計。根據已定出的主要零、部件的基本尺寸，設計出部件裝配草圖及總裝配草圖。草圖上需對所有零件的外形及尺寸進行結構化設計。在此步驟中，需要很好地協調各零件的結構及尺寸，全面地考慮所設計的零、部件的結構工藝性，使全部零件有最合理的構形。 主要零件的校核。有一些零件，在上述第3）步中由於具體的結構未定，難於進行詳細的工作能力計算，所以只能做初步計算及設計。在繪出部件裝配草圖及總裝配草圖以後，所有零件的結構及尺寸均為已知，相互鄰接的零件之間的關系也為已知。只有在這時，才可以較為精確地定出作用在零件上的載荷，決定影響零件工作能力的各個細節因素。只有在此條件下，才有可能並且必須對一些重要的或者外形及受力情況復雜的零件進行精確的校核計算。根據校核的結果，反復地修改零件的結構及尺寸，直到滿意為止。 在技術設計的各個步驟中，近三四十年來發展起來的優化設計技術，越來越顯示出它可使結構參數的選擇達到最佳的能力。一些新的數值計算方法，如有限元法等，可使以前難以定量計算的問題獲得極好的近似定量計算的結果。對於少數非常重要、結構復雜且價格昂貴的零件，在必要時還須用模型試驗方法來進行設計，即按初步設計的圖紙製造出模型，通過試驗，找出結構上的薄弱部位或多餘的截面尺寸，據此進行加強或減小來修改原設計，最後達到完善的程度。機械可靠性理論用於技術設計階段，可以按可靠性的觀點對所設計的零、部件結構及其參數做出是否滿足可靠性要求的評價，提出改進設計的建議，從而進一步提高機器的設計質量。上述這些新的設計方法和概念，應當在設計中加以應用與推廣，使之得到相應的發展。
草圖設計完成以後，即可根據草圖業已確定的零件基本尺寸，設計零件的工作圖。此時，仍有大量的零件結構細節要加以推敲和確定。設計工作圖時，要充分考慮到零件的加工和裝配工藝性、零件在加工過程中和加工完成後的檢驗要求和實施方法等。有些細節安排如果對零件的工作能力有值得考慮的影響時，還須返回去重新校核工作能力。最後繪制出除標准件以外的全部零件的工作圖。
按最後定型的零件工作圖上的結構及尺寸，重新繪制部件裝配圖及總裝配圖。通過這一工作，可以檢查出零件工作圖中可能隱藏的尺寸和結構上的錯誤。人們把這一工作通俗地稱為紙上裝配。
（四）技術文件編制
技術文件的種類較多，常用的有機器的設計計算說明書、使用說明書、標准件明細表等。
編制設計計算說明書時，應包括方案選擇及技術設計的全部結論性的內容。
編制供用戶使用的機器使用說明書時，應向用戶介紹機器的性能參數范圍、使用操作方法、日常保養及簡單的維修方法、備用件的目錄等。
其他技術文件，如檢驗合格單、外購件明細表、驗收條件等，視需要與否另行編制。
（五）計算機在機械設計中的應用
隨著計算機技術的發展，計算機在機械設計中得到了日益廣泛的使用，並出現了許多高效率的設計、分析軟體。利用這些軟體可以在設計階段進行多方案的對比，可以對不同的包括大型的和很復雜的方案的結構強度、剛度和動力學特性進行精確的分析。同時，還可以在計算機上構建虛擬樣機，利用虛擬樣機模擬對設計進行驗證，從而實現在設計階段充分地評估設計的可行性。可以說，計算機技術在機械設計中的推廣使用已經並正在改變機械設計的進程，它在提高設計質量和效率方面的優勢是難以預估的。
以上簡要地介紹了機器的設計程序。廣義地講，在機器的製造過程中，隨時都有可能出現由於工藝原因而修改設計的情況。如需修改時，則應遵循一定的審批程序。機器出廠後，應該有計劃地進行跟蹤調查；另外，用戶在使用過程中也會給製造或設計部門反饋出現的問題。設計部門根據這些信息，經過分析，也有可能對原設計進行修改，甚至改型。這些工作，雖然廣義上也屬設計程序的組成部分，但是屬於另一個層次的問題，本書不再討論其具體的內容。但是作為設計工作者，應當有強烈的社會責任感，要把自己工作的視野延伸到製造、使用乃至報廢利用的全過程中去，反復不斷地改進設計，才能使機器的質量繼續不斷地提高，更好地滿足生產及生活的需要。 （一）計劃階段
在根據生產或生活的需要提出所要設計的新機器後，計劃階段只是一個預備階段。此時，對所要設計的機器僅有一個模糊的概念。
（二）方案設計階段
本階段對設計的成敗起關鍵的作用。在這一階段中也充分地表現出設計工作有多個解（方案）的特點。
機器的功能分析，就是要對設計任務書提出的機器功能中必須達到的要求、最低要求及希望達到的要求進行綜合分析，即這些功能能否實現，多項功能間有無矛盾，相互間能否替代等。最後確定出功能參數，作為進一步設計的依據。在這一步驟中，要恰當處理需要與可能、理想與現實、發展目標與當前目標等之間可能產生的矛盾問題。
確定出功能參數後，即可提出可能的解決辦法，亦即提出可能採用的方案。尋求方案時，可按原動部分、傳動部分及執行部分分別進行討論。，較為常用的辦法是先從執行部分開始討論。
討論機器的執行部分時，首先是關於工作原理的選擇問題。例如，設計製造螺釘的機器時，其工作原理既可採用在圓柱形毛坯上用車刀車削螺紋的辦法，也可採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，當然所設計出的機器就會根本不同。特別應當強調的是，必須不斷地研究和發展新的工作原理。這是設計技術發展的重要途徑。 在設計開始之前，先要制定設計任務。當設計任務比較復雜時，一般採用三階段設計，即初步設計、技術設計和工作圖設計；當任務比較簡單，如簡單機械的新型設計、一般機械的繼承設計或變型設計，則一開始就將設計做到技術設計深度，經審查、修改和批准後做工作圖設計，而成為兩階段設計。在三階段設計中的初步設計階段，設計的主要步驟是：確定工作原理和基本結構型式，運動設計，設計主要零、部件、繪制初步總圖,初步設計審查。在技術設計階段,主要步驟是：根據審查意見修改設計，設計全部零、部件，繪制新的總圖，技術設計審查。在工作圖設計階段，根據審查意見修改設計，繪制全部工作圖和制定全部技術文件。對於批量或大量生產的產品，還要進行定型設計。
在設計的每個步驟中，都可能發現前面步驟中某些決定不合理，這就需要折回到前面那個步驟，修改不合理的決定，重做隨後的設計工作。
1、制定設計任務 這是設計的前期工作。設計任務的根據是用戶訂貨、市場需要和新的科研成果。設計部門應用各種技術和市場情報，擬列可能方案，比較其利弊，與經營部門和用戶共同商議，制定合理的設計任務目標。這對新型設計特別重要。任務目標的失誤將造成經濟上的嚴重損失，甚至遭到全面失敗。
2、確定工作原理和基本結構型式 如設計任務未作明確規定,設計的第一個步驟就是確定總體方案,即確定所要應用的工作原理和與之相應的結構型式。例如設計大功率船用柴油機，首先要確定是用二沖程、雙作用、十字頭、低速柴油機，還是用四沖程、單作用、中速柴油機。又例如設計用以粗碎岩石的破碎機械，首先要確定是採用以擠壓和彎折為主要破碎作用的顎式或旋迴式破碎機，或者採用以沖擊為主要作用的單轉子或雙轉子沖擊式破碎機。
3、運動設計 設計的總體方案確定之後，接著需要運用機構學的知識，選用合適的機構以得到所需的運動方案。上面提到的顎式破碎機依靠其動顎板的擺動使進入破碎腔的岩石受到擠壓、彎折和劈裂作用而破碎，而動顎板的擺動則可以採用雙肘板機構的簡單擺動，或者採用單肘板機構的復雜擺動。在新型設計中，可能會需要綜合一個新的機構以得到所要求的運動方案，這常是一個困難的工作。因此，設計者一般盡量應用已有的和成熟的機構所提給的運動方案。
4、結構設計和繪制初步總圖 運動設計之後，設計者開始進行結構設計，計算機械各主要零件的受力、強度、形狀、尺寸和重量等，並繪制主要零、部件草圖。這時如發現原來選用的結構不可行，就必須調整或修改結構。同時還應考慮有無可能產生過熱、過度磨損或振動的部位。
在這一步驟中，設計者通過繪制草圖會發現各部分的形狀、尺寸、比例等方面的矛盾。為了加強或改進某一方面，可能會削弱或惡化另一方面。這時必須權衡輕重，進行協調，以達到最佳綜合效果。草圖經反復修改認為初步滿意後，便可繪制初步總圖和估算造價。初步總圖嚴格按比例繪制，選取足夠的視圖和切面圖。
5、初步審查 初步總圖繪制後，需要請對該類機械有經驗的設計、製造和使用人員以及用戶或委託設計單位的代表進行初步審查。審查結果如認為設計不適用(如重量、體積太大,造價太高,對結構的可靠性有懷疑等),則須重新進行運動設計，甚至改用別的工作原理和基本結構型式。多數情況是對設計採取某些改善措施。
6、技術設計 根據初步審查意見,對設計進行修改,並繪制所有的零件和部件圖。對主要的零件和部件進行精確的應力分析，按分析結果修正零件的形狀、尺寸等細節，並規定材質和熱處理。確定零件加工精度以及部件和總裝的裝配條件。完成潤滑設計、電氣設計（驅動和控制）。重繪總圖，某些重要的和批量生產的機械有時還要製作出模型。將完成的技術設計提交第二次審查。
7、繪制工作圖 根據第二次審查的意見作最後的修改後，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、使用指南等技術文件。設計負責人應注意協調零件間的尺寸，核對耦合件間的公差配合，復核某些零件的強度和剛度。零件圖完成後開始圖紙核對，這是非常重要的工作。經過仔細校對的圖紙能保證加工後裝配順利。最可靠的校對方法是根據已繪制好的零件圖重繪出一張總裝配圖，所有矛盾之處就會表現出來。在繪制零件圖的同時還需要進行兩項工作：一是工藝性審核,使零件便於加工並降低製造成本;二是標准審核，使零件結構要素、尺寸、公差配合、熱處理技術條件以及標准和通用零件等符合標準的規定。
8、試生產和定型設計 對於單件或小批生產的機械,經過上述步驟完成的設計圖紙可以投入正式生產。對於成批或大量生產的機械,在正式生產前要先試制樣機,進行功能試驗和鑒定，通過後，再按批量生產工藝進行批量試生產。在批量試生產中所出現的問題還可能需要對設計作相應的修改，方成為可供正式生產使用的定型設計。

⑻ 機械的三大設計是什麼

機械中三大設計分別是常規設計， 現代設計和創新設計。

常規設計方法又稱傳統設計方法，其發展過程包含三個階段：直覺設計階段；經驗設計階段；半理論半經驗設計階段。

現代設計是將傳統設計中的經驗，類比法設計提高到邏輯的，理性的，系統 的新設計方法，是在靜態分析的基礎上，進行動態多變數的最優化。現代設計方 法強調以計算機為工具， 以工程軟體為基礎，其基本的設計內容是建立在常規設 計的基礎上，但是在強調現代設計方法時，不可忽略常規設計方法的重要性，運 用現代設計理念進行的機械設計，現代設計方法從不同的角度深化了機械設計， 提高了產品的質量，也降低了產品的成本。現代設計方法主要分為可靠性設計， 優化設計，有限設計，計算機輔助設計 CAD，虛擬設計等。

創新性設計是指充分發揮設計者的創造力，利用人類已有的相關科學技術知 識，進行創新構思，設計出具有新穎性的，創造性及實用性機械產品的一種實踐 活動。創新設計強調發揮創造性，提出新方案，提供新穎而且獨特的設計。其特 點是運用創造性思維，強調產品的創新性和新穎性。 創新設計方法分為智力激 勵法，提問追溯法，聯想類推法，返向探索法，系統分析法，組合創新發六種。

⑼ 機械設計製造的基本過程的第三階段是什麼

機械設計製造的基抄本過程一般可分為：1、資料准備階段，這個階段主要是收資，按照項目合同做工程方案；2、初步設計計算，這個階段主要是按照項目合同，參照國內外標准，進行計算和出圖，再經過審核，做方案的結構細化。3、做項目研發，樣機測試階段，這段時間主要是尋找問題，提高項目質量。4、批量生產階段。這段時間主要是按照項目合同要求和標准規定做驗收。
一個項目的成敗第三階段很重要，問題如果不能在這個階段找出並做技術升級，後階段就會失敗。
企業搞項目必須是和經濟效益相關聯。第三階段沒有控制好，產品的質量就不能保證，消耗就會增高。

⑽ 機械設計的一般步驟是什麼

機械設計是一個創造性的工作過程，同時也是一份盡可能多地利用已有成功經驗的工作。只有很好地把繼承和創新結合起來，才能設計出高質量的產品，作為產品的設計，要求對產品的工作原理、功能、結構、零部件設計，甚至加工製造和裝配方法都確定下來。因此，不同的設計者可能有不同的設計方法和設計步驟。但是，人們根據設計的長期經驗，將機械設計分為五大步驟：動向預測、方案設計、技術設計、施工設計、試生產。

（1）動向預測。

根據實際需要提出所要設計的新產品後，動向預測只是一個計劃和預備階段，此時所要設計的產品僅是一個模糊的概念。在這階段中，應對所設計的產品作全面的調查研究和分析。

一件機械產品的發展過程，與任何有生命的個體一樣，假使希望所生產的產品，能夠不斷地推廣，不斷地更新，則在產品發展過程中，就需要考慮發展哪種產品，何時投產等問題，而且必須慎重考慮，周密策劃，嚴格執行，使其能在萬無一失的情況下投入市場，並在上市後仍能不斷地獲取購買者的反映，作為將來改善產品的參考。即在產品生產前，必須對產品的功能、規格、用途、銷售市場，及競爭者產品的特性，作系統的調查和分析。從市場的觀點來看，產品必須具備比它的材料及加工成本更高的交換價值，否則它將無法在市場上立足。因此在設計前，必須進行情報調研和動向預測，如圖4-16所示。在進行非完全新型產品的設計時，調研和預測一般選擇一些知名品牌的同類產品作為調研對象，調研項目包括產品功能、市場銷售、顧客購買動機等方面。經過產品調研後，明確了本設計產品的優點和不足，然後清點外購件和原材料，收集各零部件的工時定額、材料消耗定額等，計算出各零、部件的目前成本，並初步摸清產品的實際成本。預測改進後的產品投入市場後的競爭能力，做出決策，並寫出技術建議。根據技術建議的分析來確定合理地制定產品文件的技術論證和技術經濟論證，最後簽發設計任務書。在設計任務書中，要說明設計對象的用途和特點，從而規定生產率、可靠性和壽命、重量、外廓尺寸、驅動能量、成本等指標。

圖4-17設計師在進行方案設計在確定設計原理方案時，還必須體現機械工業的技術發展政策。根據機械的實際工作情況，盡量採用微電子技術和新型材料，設計機電液一體化產品。

（3）技術設計。

在技術設計中，要擬定設計對象的總體和部件，具體確定零件的結構。對所設計的機械產品提出的要求是：製造和維護經濟、操縱方便而安全、可靠性高和使用壽命長。為了能達到這些要求，零件應滿足一些准則，其中最重要的准則是：強度、剛度、抗震性、耐磨性、耐熱性、工藝性等。標准化對所設計產品的製造成本和運行經濟有很大意義。實現了標准化，可使機械產品的成本有所降低，設計周期有所縮短，可靠性則有所提高。

設計人員按照他所繪制的初步設計總圖，如圖4-18所示，簡單計算或估算機械的各主要零件的受力、強度、形狀、尺寸和重量等，如發現原來所選的結構不可行或不實際，則要對結構進行調整或修改，此外還要考慮有沒有發生過熱、過度磨損及過早發生疲勞破壞的危險部位，並採取措施解決。

在技術設計階段，設想中的產品初步成形了，設計人員通過初步設計總圖的繪制，會發現各部分的形狀、尺寸和比例等有許多矛盾，當需要加強或改進某一方面時，可能會削弱或惡化另一方面，此時必須權衡取捨，在各方面保持平衡以達到最佳綜合效果。這時，設計人員的經驗起著重要作用。

在修改初步設計的總圖的過程中，還需對初步設計進行技術—經濟分析，一般原則是：先將那些結構復雜、質量大、尺寸大、材料貴、性能差、技術水平低的，以及批量大、工藝復雜、原材料消耗高、成品率低的那些零件進行分析，並據此修改設計，以期得到技術—經濟指標高的初步設計總圖。

圖4-18產品工程圖初步設計總圖經過反復修改滿意後，按比例繪制，凡可能發生干擾碰撞之處要特別注意，必須有足夠的各方向視圖和剖面，以暴露各方面可能發生的矛盾等。初步設計總圖完成後，初估它的製造成本（供審查和報價），進行初步評審。

從初步設計總圖到技術設計裝配圖，需注意：

①盡量採用標准件、通用件或過去已經設計製造的零部件，以節省生產費用。

②確定毛坯材料，以及毛坯是由外廠供應還是本廠生產。

③改進加工和安裝工藝，例如，採用成組加工工藝和平行裝配操作等以降低製造成本，在設計中使採用先進工藝成為可能。

④按照造型設計原則改進結構。

⑤考慮安全設計要求。

⑥進行技術—經濟分析。最後，綜合上述工作，調整零件尺寸比例，畫出技術設計總裝圖，對於高速運動機械，還需進行系統的動力學驗算，內容包括整個結構的固有頻率和振型，確定結構承受的外載荷，計算在動載荷作用下的動應力，並採取措施避免共振和減少動應力等。

按照初步評審意見進行修改得到技術設計總裝配圖，畫出每一零件的結構。由於此時零件的尺寸已知，便可較准確地計算出零件承受的載荷，再用零件設計專用程序，計算出零件受載後的應力分布狀況，找出其危險點，進行結構改進以降低危險點的峰值應力或對零件的某幾個主要尺寸作優化設計。再考慮選用材料、加工和裝配要求，確定零件的尺寸，對零件的危險點求出在工作載荷譜下的應力響應，計算疲勞強度和壽命，按壽命要求再修改零件設計。完成潤滑設計和電氣設計（驅動和控制）等，最後畫出技術設計總裝配圖，進行第二次評審。

第二次評審仍應請各方面的專家和使用人員代表共同審核，若此時改變設計，其代價將是很高的，但是若有必須改變之處則一定要改。避免重新繪圖的最好方法，是在設計過程中與使用人員、製造工藝人員和其他有關專家多商量，某些重要的和批量生產的機械，有時要製造一個模型。第二次評審通過後，正式畫出技術設計總體裝配圖和部件圖（分裝配圖）。

（4）施工設計。

根據技術設計總體裝配圖進行零部件設計。繪出零件圖，無遺漏地定出零件上的每一個尺寸，定出公差配合，凡是有標準的地方在繪圖時都必須符合國家標准。再按實際的零件尺寸畫出施工設計總體裝配圖。接著，開始校對圖樣。首先校對零件圖的尺寸，檢查每張圖的尺寸有無遺漏或矛盾，尺寸標注有無錯誤，每張圖與它左鄰右舍的圖有無矛盾，對照總圖檢查發生干涉或碰撞的可能性等。再對圖樣進行工藝性審核，要有熟練的工藝人員將每張圖都看過，檢查每一個零件是否便於製造，易於安裝，對難於或甚至無法加工之處進行修改。一部機器的零件、尺寸、配合等都有標准，設計人員雖然也熟悉標准，但最好要有專人進行標准審核。此外，還需對圖樣進行潤滑審核，研究潤滑方法和潤滑劑品種等。最後，編出零件清單及說明書等各種技術文件。

（5）試生產。

根據施工設計的圖樣和各種技術文件試制樣機，對樣機進行功能試驗，並對各項費用進行成本核算，向前反饋，改進設計。對樣機進行審批手續，再進行小批量試生產，改進後正式投入小批量生產。

小批量生產的產品投放市場後，如用戶對產品的「試售率」和「再售率」都很高，表明產品受用戶歡迎，可以批准大批量投產；如「試售率」低，「再售率」高，表明用戶對產品不了解，應加強廣告宣傳，然後再大批量投產；如「試售率」高，「再售率」低，或兩者都低，表明產品質量存在問題，應修改設計，提高質量，降低成本。

當產品可以批量生產時，還要研究適合批量生產的工藝並按照此工藝進行批量試生產。批量試生產中，可能發現在工藝性審核中考慮欠周到之處，使批量生產出現困難，難以穩定地保證質量，以及消耗大、成本高等，而且不能單是通過改進加工工藝來解決問題，這就需要對設計作某些相應的修改，以提高機械設計的工藝性，然後才可以開始正式批量或大量生產。當大批產品投入使用後，還要及時從用戶那裡收集使用和維護的信息，如有必要則對設計作改進修改。