机械设计的一般过程优化

设计是生产机械产品的第一道工序。要想生产出好的产品，首先要有好的设计，设计是保证产品具有良好性能的首要环节。如果设计水平不高，即使有再好的加工制造能力也不可能生产出好的机械产品，可见机械设计在机械工程中的地位是非常重要的。

机械产品设计的过程是一个复杂的过程，不同类型的产品、不同类型的设计，其产品的设计过程不尽相同。产品的开发性设计过程大致包括规划设计、方案设计、技术设计、施工设计及改造设计等几个阶段。机械零件设计的一般流程如图4-9所示。

图4-9 机械零件设计一般流程

1.规划设计阶段

规划设计阶段包括市场调查、可行性分析和技术任务书等几个方面。

（1）市场调查 在明确任务的基础上，广泛开展市场调查。其内容主要包括用户对产品的功能、技术性能、价位、可维修性及外观等具体要求；国内外同类产品的技术经济情报；现有产品的销售情况及该产品的预测；原材料及配件供应情况；有关产品可持续发展的有关政策、法规等。

（2）可行性分析 针对上述技术、经济、社会等各方面的情报进行详细分析并对开发的可能性进行综合研究，提出产品开发的可行性报告。报告内容一般包括：产品开发的必要性，市场需求预测；有关产品的国内外水平和发展趋势；预期达到的最低目标和最高目标，包括设计技术水平、经济、社会效益等；在现有条件下开发的可能性论述及准备采取的措施；提出设计、工艺等方面需要解决的关键问题；投资费用预算及项目的进度、期限等。

（3）技术任务书 技术任务书是下达对开发产品的具体设计要求，它是产品设计、制造、试制等评价决策的依据，也是用户评价产品优劣的尺度之一。技术任务书的具体内容主要包括：产品功能、技术性能、规格及外形要求；主要物理、力学参数，可靠性、寿命要求；生产能力与效率的要求；环境适应性与安全保护要求；经济性要求；操纵、使用维护要求；设计进度要求。

2.方案设计阶段

市场需求的满足是以产品功能来体现的。实现产品功能是产品设计的核心，体现同一功能的原理方案可以是多种多样的。因此，这一阶段就是在功能分析的基础上，通过创新构思、优化筛选，取得较理想的功能原理方案。产品功能原理方案的好坏，决定了产品的性能和成本，关系到产品的水平和竞争力，它是这一设计阶段的关键。

机械系统方案设计包括以下几项内容：

（1）功能原理设计 根据产品所要实现的功能，提出一些工作原理方案及相应的工艺动作构思，这一过程就是功能原理设计。

（2）机械运动原理方案设计 根据功能原理方案设计中提出的工艺动作过程及各动作的运动规律要求，选择若干类型的机构，用一定的顺序把它们组合成一个机构系统。该系统能合理地、可靠地完成上述工艺动作过程。机械运动原理方案设计又称为机构的型综合。

（3）机械运动简图设计 根据各工艺动作的运动规律和运动协调条件，确定机械运动方案中各机构的运动尺寸。上述表达机构系统各机构结构形式、相互间连接情况及运动尺寸的图就是机械运动简图。机械运动简图设计又称为机构的尺度综合。方案设计包括产品功能分析、功能原理求解、方案的综合及评价决策，最后得到最佳功能原理方案。对于现代机械产品来说，其机械系统（传动系统和执行系统）的方案设计往往表现为机械运动方案图和机械运动简图的设计。(www.xing528.com)

根据机械设计的基本要求，在方案设计阶段应满足的主要要求是：

（1）运动要求 机构系统应满足工艺动作提出的运动形式、运动规律、运动协调性及运动精度等要求。

（2）动力要求 机构系统的动力参数应满足机械的工作要求，具有机械效率高、速度波动小、平衡精度高、冲击振动小等良好的动力特征。

（3）经济性要求 机构系统应满足机构的结构组成简单、布局合理，易加工制造，使用、维修方便等要求。

（4）其他要求 机构系统工作稳定可靠、操作方便、环境的适应性也都是不可忽视的要求。

3.技术设计阶段

技术设计的任务是将功能原理方案得以具体化，成为机器及其零部件的合理结构。在此阶段要完成产品的参数设计（初定参数、尺寸、材料、精度等）、总体设计（包括总体布置图、传动系统图、液压系统图、电气系统图等）、结构设计、人机工程设计、环境系统设计及造型设计等，最后得到总装配草图。

4.施工设计阶段

施工设计工作内容包括由总装草图分拆零件图，进行零部件设计，绘制零件工作图、部件装配图，最后绘制总装图，编制技术文件，如设计说明书、标准件及外购件明细表、备件和专用工具明细表等。

5.改进设计阶段

改进设计包括样机试制、测试、综合评价及改进，以及工艺设计、小批生产、市场销售及定型生产等环节。

根据设计任务书的各项要求，对样机进行测试，发现产品在设计、制造、装配及运行中的问题，细化分析问题。在此基础上，对方案、整机、零部件作出综合评价，对存在的问题和不足加以改进。通过小批生产及市场销售反馈对产品设计、工艺设计及生产规模实践考核，在进一步完善的基础上，进入定型生产。

必须强调的是，整个机械设计的过程是复杂的、反复进行的。在某一阶段发现问题，必须回到前面的有关阶段进行并行设计。因此，整个机械设计的过程是一个不断反复、不断修改、不断完善的过程，以期逐渐接近最佳结果。