機(jī)器設(shè)計(jì)貫穿于產(chǎn)品的設(shè)計(jì)、制造、使用、維修全過(guò)程，是機(jī)械工程的重要組成部分，是機(jī)械生產(chǎn)的第一步，是決定產(chǎn)品力學(xué)性能的最主要的因素。下面小編帶大家了解一下機(jī)械設(shè)備設(shè)計(jì)流程和現(xiàn)代設(shè)計(jì)方法，希望能幫助到你。

通常，機(jī)械設(shè)計(jì)可分為新型設(shè)計(jì)、繼承設(shè)計(jì)和變型設(shè)計(jì)3類。新型設(shè)計(jì)：應(yīng)用成熟的科學(xué)技術(shù)或經(jīng)過(guò)實(shí)驗(yàn)證明是可行的新技術(shù)，設(shè)計(jì)過(guò)去沒(méi)有過(guò)的新型機(jī)械。繼承設(shè)計(jì)：根據(jù)使用經(jīng)驗(yàn)和技術(shù)發(fā)展對(duì)已有的機(jī)械進(jìn)行設(shè)計(jì)更新，以提高其性能、降低其制造成本或減少其運(yùn)用費(fèi)用。變型設(shè)計(jì)：為適應(yīng)新的需要對(duì)已有的機(jī)械作部分的修改或增刪而發(fā)展出不同于標(biāo)準(zhǔn)型的變型產(chǎn)品。而為了滿足機(jī)械產(chǎn)品性能的高要求，在機(jī)械產(chǎn)品設(shè)計(jì)中大量采用計(jì)算機(jī)技術(shù)進(jìn)行輔助設(shè)計(jì)和系統(tǒng)分析，這就是通用的現(xiàn)代設(shè)計(jì)方法。常見(jiàn)的方法包括優(yōu)化、有限元、可靠性、仿真、專家系統(tǒng)、CAD等。這些方法并不只是針對(duì)機(jī)械產(chǎn)品去研究，還有其自身的科學(xué)理論和方法。

一、機(jī)械設(shè)計(jì)基本流程

1、 確認(rèn)設(shè)計(jì)產(chǎn)品的功能

簡(jiǎn)單的講，就是你設(shè)計(jì)這個(gè)產(chǎn)品需要達(dá)到一個(gè)什么樣的目的，需要實(shí)現(xiàn)那些功能，如何將這些功能有機(jī)的整合在一個(gè)產(chǎn)品上，因?yàn)橹挥写_認(rèn)了產(chǎn)品的功能，才能進(jìn)一步確認(rèn)產(chǎn)品的基本結(jié)構(gòu)，我們“舉個(gè)栗子”，你要做一臺(tái)銑床，那你首先要確認(rèn)的就是這個(gè)產(chǎn)品具有銑削功能，如何去實(shí)現(xiàn)這個(gè)銑削功能，那就一定要有一個(gè)動(dòng)力主軸——用于實(shí)現(xiàn)刀具的旋轉(zhuǎn)加工，另還需要三個(gè)方向的進(jìn)給功能，分別是X、Y、Z等，這是一個(gè)最基本的功能分類，然后就這些功能進(jìn)行結(jié)構(gòu)布局，至于采用什么樣的結(jié)構(gòu)布局方式，可以針對(duì)加工零件的類型來(lái)確定，特別是一些專用機(jī)床的設(shè)計(jì)，很多時(shí)候都是根據(jù)待加工零件的加工要求來(lái)做，這樣做的目的是，加工效率更高，加工精度更好，設(shè)備成本更低，操作方式更簡(jiǎn)單，所以在設(shè)計(jì)一個(gè)產(chǎn)品的前期需要對(duì)整個(gè)產(chǎn)品的功能進(jìn)行詳細(xì)而周密的思考和定位，這樣才能形成一個(gè)完善的產(chǎn)品，其實(shí)確認(rèn)一個(gè)產(chǎn)品的功能就是確認(rèn)“你是否將會(huì)是在做一件正確的事”，如果這個(gè)步驟有問(wèn)題，那后面的事情基本上就是南轅北轍了，越努力離你的目標(biāo)越遠(yuǎn)，座椅在產(chǎn)品功能的確認(rèn)環(huán)節(jié)，任何細(xì)節(jié)的處理都需要有完善的思考和預(yù)案，不要讓自己輸在了起跑線上。

產(chǎn)品功能的描述一定要形成文字化，而不是簡(jiǎn)單的討論就馬上開(kāi)工，一定要形成一個(gè)完備的方案文字，并將功能逐條的列舉出來(lái)，做詳細(xì)的說(shuō)明和備注，再開(kāi)方案會(huì)進(jìn)行討論，設(shè)計(jì)過(guò)程就是一個(gè)交流的過(guò)程，只有集思廣益才能讓產(chǎn)品臻于完善，這個(gè)環(huán)節(jié)是偷不得懶的，否則全盤(pán)皆輸。

2、 確認(rèn)產(chǎn)品的技術(shù)參數(shù)

對(duì)產(chǎn)品的各種技術(shù)參數(shù)進(jìn)行確認(rèn)，其實(shí)這就牽涉到很多計(jì)算和校核，也牽涉到對(duì)功能的預(yù)期是否達(dá)標(biāo)的問(wèn)題，我們還是來(lái)“舉個(gè)栗子”，就拿設(shè)計(jì)一臺(tái)銑床來(lái)說(shuō)，這中間牽涉到的技術(shù)參數(shù)有：三向進(jìn)給行程，最大進(jìn)給速度，最大進(jìn)給推力，主軸最大切削力，主軸最高轉(zhuǎn)速，三向電機(jī)型號(hào)，主軸電機(jī)型號(hào)，主軸錐度大小，絲桿和導(dǎo)軌的型號(hào)和品牌，工作臺(tái)尺寸等一系列的參數(shù)，也只有確認(rèn)了這些參數(shù)，你才能真正的進(jìn)入下一個(gè)階段，否則你依然是無(wú)從下手，而清楚的知道要確認(rèn)產(chǎn)品的哪些技術(shù)參數(shù)就是一個(gè)機(jī)械工程師的設(shè)計(jì)能力的體現(xiàn)，這不單是一個(gè)產(chǎn)品方案的布局問(wèn)題，也是對(duì)一個(gè)產(chǎn)品的功能把控問(wèn)題。

下面來(lái)列一個(gè)技術(shù)參數(shù)的“栗子”給大家打個(gè)樣：

立式加工中心的技術(shù)參數(shù)：

A、三向行程：X=750mm；Y=450mm；Z=500mm；

B、三向最大進(jìn)給速度：X=30m/min；Y=30m/min；Z=20m/min；

C、最大進(jìn)給推力：略（這個(gè)計(jì)算太麻煩，省略）；

D、主軸最大切削力：略（理由同上）；

E、主軸最高轉(zhuǎn)速：S=8000r/min；

F、主軸電機(jī)功率：7.5Kw；

G、三向進(jìn)給電機(jī)：X、Y=12Nm；Z=22Nm;（我們選擇電機(jī)主要是看額定扭矩和轉(zhuǎn)速）；

H、主軸規(guī)格：BT40-150;

I、絲桿規(guī)格：32X12-C3；

J、線軌規(guī)格：X=30mm；Y、Z=35mm；

L、工作臺(tái)尺寸：800mmX450mm。

以上參數(shù)僅供參考，當(dāng)然以上參數(shù)也是很靠譜的，要確認(rèn)這些參數(shù)就是考驗(yàn)一個(gè)人的設(shè)計(jì)能力，如果你能很輕松的確認(rèn)以上的參數(shù)，那你就基本上具備了方案設(shè)計(jì)的能力，你可以出師了，不再是一個(gè)單純的拆圖員了，而是一個(gè)獨(dú)立的產(chǎn)品設(shè)計(jì)工程師。

3、 確認(rèn)產(chǎn)品外購(gòu)件和標(biāo)準(zhǔn)件

為什么接下來(lái)的步驟是確認(rèn)外購(gòu)件和標(biāo)準(zhǔn)件呢？因?yàn)檫@是你做方案圖的基礎(chǔ)，如果沒(méi)有這些東西，你是沒(méi)有依據(jù)去確認(rèn)你的方案圖的，我們還是以上述的立式加工中心為例，它的外購(gòu)件包括：三向伺服電機(jī)，主軸電機(jī)，三向絲桿和線軌，主軸，打刀缸，刀庫(kù)，潤(rùn)滑泵，排屑器，聯(lián)軸器，冷卻泵，冷卻竹節(jié)管以及電氣元件等，在這里我們只列舉一些主要的東西，所謂的外購(gòu)件，就是你能在市面上找到供應(yīng)商的功能部件，把這些東西找出來(lái)，然后與對(duì)應(yīng)的供應(yīng)商確認(rèn)你需要的產(chǎn)品型號(hào)和技術(shù)要求，并確認(rèn)采購(gòu)價(jià)格和發(fā)貨周期，這些東西都是需要做的，也是一個(gè)產(chǎn)品設(shè)計(jì)必須的定型環(huán)節(jié)，同時(shí)作為設(shè)計(jì)工程師，你還需要拿到這些外購(gòu)件的具體外形尺寸圖紙，以便在自己設(shè)計(jì)的時(shí)候做相應(yīng)的接口與之對(duì)接裝配；所謂的標(biāo)準(zhǔn)件是指：絲桿支撐軸承，螺釘螺母等，是那些能夠從設(shè)計(jì)手冊(cè)上查詢得到的，具有國(guó)家統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)的零件，有人問(wèn)，標(biāo)準(zhǔn)件也是需要外購(gòu)的，為什么要單獨(dú)從外購(gòu)件里面剔出來(lái)呢？問(wèn)得好，那是因?yàn)檫@些標(biāo)準(zhǔn)件，無(wú)論哪個(gè)供應(yīng)商來(lái)做都是統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)的，無(wú)論是外形尺寸還是零件質(zhì)量都是統(tǒng)一的，所以不存在單獨(dú)要和某個(gè)供應(yīng)商確認(rèn)外形尺寸的問(wèn)題，而上面那些外購(gòu)件則不一樣，那些產(chǎn)品的外形尺寸和質(zhì)量會(huì)根據(jù)供應(yīng)商的不同具有很大的差別，所以在選擇外購(gòu)件的時(shí)候，特別要注意對(duì)供應(yīng)商的甄別，因?yàn)檫@很大程度上決定你這個(gè)產(chǎn)品的質(zhì)量和定位，一旦選定供應(yīng)商，那就意味著設(shè)計(jì)上的定型，如果想以后再進(jìn)行供應(yīng)商的跟換，那動(dòng)作可能就大了，也許在一些結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)上，根本就不允許你或者不支持你這樣去做，如果非要這么做，那 就只有推到重來(lái)的份了。所以選擇外購(gòu)件的供應(yīng)商要慎之又慎。至于我對(duì)上面這個(gè)立式加工中心的供應(yīng)商選擇，在這里我就不作詳細(xì)的介紹了，否則有廣告之嫌，如果有個(gè)人需要知道的，可以值乎或者私信我，我會(huì)盡量分享給大家。

4、 設(shè)計(jì)產(chǎn)品方案圖

接著進(jìn)入的步驟就是做產(chǎn)品的方案圖，我所說(shuō)的方案圖不是那種示意性質(zhì)的圖紙，而是指產(chǎn)品方案的裝配圖紙，如果做這個(gè)方案圖，這是所有設(shè)計(jì)新人甚至很多老人都很為難的地方，到底從哪個(gè)位置開(kāi)始畫(huà)起？這就是所謂的萬(wàn)事開(kāi)頭難吧，如何開(kāi)始畫(huà)呢？在這里分享給大家一個(gè)秘訣，從已經(jīng)確認(rèn)了的外購(gòu)件和標(biāo)準(zhǔn)件開(kāi)始畫(huà)，例如我們上面確認(rèn)的那些電機(jī)，絲桿，線軌，軸承等，這就是我們?nèi)胧值耐黄瓶?，因?yàn)檫@些東西選定了后就不會(huì)變改的，是已經(jīng)確認(rèn)好的東西，把這些東西的外形圖紙和裝配尺寸都畫(huà)好，接著在這些零件的基礎(chǔ)去設(shè)計(jì)相應(yīng)的自制零件，例如有了軸承軸后，你得需要一個(gè)軸承座，有了電機(jī)后，你得配置一個(gè)電機(jī)座，有了電機(jī)座你得有個(gè)安裝電機(jī)座的底座等等，就這樣一步一步的把方案圖完成，這個(gè)過(guò)程就不是簡(jiǎn)單的畫(huà)圖了，而是一個(gè)需要借助設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)才能完成的設(shè)計(jì)過(guò)程，例如你如何確認(rèn)一個(gè)軸承座的壁厚？你憑什么認(rèn)為你給的壁厚是可以保證這個(gè)軸承座的強(qiáng)度和剛性的，其它零件也存在同樣的設(shè)計(jì)需求，這些能力就是所謂的設(shè)計(jì)能力，就是你從長(zhǎng)期的設(shè)計(jì)過(guò)程積累起來(lái)的一種經(jīng)驗(yàn)和能力。如果你能形成自己的一種設(shè)計(jì)原則，那將來(lái)對(duì)你的設(shè)計(jì)生涯，特別是培訓(xùn)設(shè)計(jì)團(tuán)隊(duì)是非常有用的，這也是為什么機(jī)械設(shè)計(jì)越老越值錢(qián)的原因，就因?yàn)橐?jiàn)多識(shí)廣而已，積累豐富而已。別人設(shè)計(jì)的零件隨便看一眼就知道合不合理，剛性夠不夠，強(qiáng)度好不好，而且還不需要進(jìn)行任何的校核與計(jì)算。

方案圖設(shè)計(jì)到什么程度，設(shè)計(jì)到任何工程師拿到你的方案圖就可以輕松的把零件圖拆出來(lái)，并任何工藝工程師拿到你的方案圖能夠?qū)δ愀鱾€(gè)零件的加工工藝一目了然，任何裝配工程師拿到你的方案圖，可以完成整個(gè)產(chǎn)品的零件裝配。根據(jù)以上三個(gè)要求去做好你的方案圖（通常我們叫裝配圖），這需要具有一定的專業(yè)設(shè)計(jì)能力。

5、 分拆產(chǎn)品零件圖

拆分零件圖，這是設(shè)計(jì)崗位新人入職后經(jīng)常做的工作，也是一些初級(jí)工程師經(jīng)常干的活，其實(shí)對(duì)于一個(gè)新人來(lái)說(shuō)，要想快速的進(jìn)行零件圖的拆畫(huà)也是一個(gè)非常不容易的工作，因?yàn)槟銈兛炊b配圖的能力有限，所以在這之前，你需要明確那些裝配圖上的各種線型和符號(hào)到底代表了什么意思，用個(gè)筆記本把他們記下來(lái)，然后再對(duì)照著來(lái)理解裝配圖，不懂的就需要問(wèn)，但是不要重復(fù)的問(wèn)，重復(fù)的問(wèn)一個(gè)很沒(méi)有技術(shù)含量的問(wèn)題，會(huì)顯得你很無(wú)能，就算是粗心大意也是一種無(wú)能的表現(xiàn)。其實(shí)零件圖的設(shè)計(jì)也是需要相對(duì)的設(shè)計(jì)能力才能完成，這就是你們培養(yǎng)設(shè)計(jì)能力的過(guò)程，一個(gè)好的機(jī)械設(shè)計(jì)工程師，必須熟知零件的加工工藝要求，裝配工藝要求，成本控制等，只有將這些細(xì)節(jié)設(shè)計(jì)能力充分的注入你的零件設(shè)計(jì)圖中，你才能真正設(shè)計(jì)出一個(gè)好的零件，如果只是毫無(wú)思想的畫(huà)幾條線段或圓圈，那不叫設(shè)計(jì)，那叫瞎掰，所以千萬(wàn)不要以為自己畫(huà)了一個(gè)圖就是學(xué)會(huì)設(shè)計(jì)了，這還差很遠(yuǎn)？你設(shè)計(jì)的圖紙必須是經(jīng)過(guò)自己的工藝分析和裝配要去分析的，也是衡量過(guò)制造成本的，所以每個(gè)環(huán)節(jié)你都得去經(jīng)歷和學(xué)習(xí)，設(shè)計(jì)的功夫不在電腦前面，而是在車(chē)間和現(xiàn)場(chǎng)，那里才是提升設(shè)計(jì)能力和創(chuàng)造設(shè)計(jì)思維的地方，辦公室電腦前只是表達(dá)你設(shè)計(jì)能力的地方，不是產(chǎn)生設(shè)計(jì)能力的地方。

6、 審核產(chǎn)品零件圖

零件圖的審核，這個(gè)過(guò)程有兩道審核關(guān)卡，第一道是方案設(shè)計(jì)工程師的審核，如果零件圖是方案設(shè)計(jì)工程師自己做的，那就需要另找一個(gè)功力相當(dāng)或者更牛逼的人來(lái)對(duì)零件圖進(jìn)行審核，因?yàn)闊o(wú)論是多么牛逼的設(shè)計(jì)工程師都存在一個(gè)“燈下黑”的設(shè)計(jì)缺陷，也就是自己看不出自己錯(cuò)在哪里？特別是在電腦上的圖紙，因?yàn)樵O(shè)計(jì)思維方式已經(jīng)固化，自己很難突破自己的局限，所以就算一個(gè)很明顯的錯(cuò)誤放在你面前，你也不一定能夠及時(shí)的發(fā)現(xiàn)，反而是一個(gè)路人不經(jīng)意的一句話，你才豁然頓悟的看到自己的不足，所以一定要請(qǐng)人來(lái)審核圖紙，對(duì)于職場(chǎng)新人那就更是如此了，在這里分享給大家一個(gè)非常好的方法，也是我經(jīng)常用的，如果找不到幫你審圖的人（例如牛逼的人在外面兼職就很難找到幫審核圖紙的人，而且還不能出錯(cuò)），那就用紙張把圖紙打印出來(lái)，然后隨便點(diǎn)著圖紙的任何地方問(wèn)自己如何加工？是否標(biāo)準(zhǔn)完了所有加工的信息，自己給自己找茬，這樣可以很大程度的提高圖紙的完整性，但這也只能是提高圖紙?jiān)谀愕哪芰Ψ秶惖耐暾?，超出你能力范圍的那些不合理是不可能發(fā)現(xiàn)的了，因?yàn)槟愕脑O(shè)計(jì)能力就是你的天花板，所以最好的途徑還是請(qǐng)人幫你審核，尤其比你牛逼的人，如果他再毫不吝嗇的為你提點(diǎn)幾句，那你進(jìn)步的空間就大了，速度也就快了。第二道圖紙審核是需要一個(gè)工藝工程師來(lái)對(duì)圖紙進(jìn)行審核，因?yàn)榇蠹业年P(guān)注點(diǎn)是不一樣的，設(shè)計(jì)的關(guān)注的面較廣泛，但是工藝工程師關(guān)注的卻很專注，任何工藝上不能實(shí)現(xiàn)或者需要高成本才能實(shí)現(xiàn)的地方，他們都會(huì)建議做圖紙甚至結(jié)構(gòu)上的修改，這是完善一個(gè)產(chǎn)品的必要過(guò)程和安全保障，如果你身處的是一個(gè)小公司，沒(méi)有配備相應(yīng)的工藝工程師，那就請(qǐng)機(jī)械加工的老手幫你看看吧，他們很多人身上具有工藝工程師的素質(zhì)和判斷能力。當(dāng)然對(duì)于規(guī)范的大公司，還有標(biāo)準(zhǔn)化的審核，這是審核圖紙完整性和規(guī)范性的，至于重不重要各有各的說(shuō)法，我個(gè)人認(rèn)為是很重要的，但是成本太高。

7、 進(jìn)入生產(chǎn)環(huán)節(jié)

圖紙完成后就正式進(jìn)入生產(chǎn)環(huán)節(jié)，這包括相應(yīng)的采購(gòu)，外協(xié)，裝配，調(diào)試和銷售，在這里只是提一下就算了，另寫(xiě)一篇文章來(lái)介紹這些環(huán)節(jié)的注意點(diǎn)，但在這里要交代一句，作為一個(gè)產(chǎn)品設(shè)計(jì)工程師，你應(yīng)該是全程參與一個(gè)產(chǎn)品的所有環(huán)節(jié)的，而不是去做一個(gè)甩手掌柜，以后后面就沒(méi)有你的事了，如果你有這樣的想法，你注定是在這條路上走不遠(yuǎn)的，也是走不深入的。

二、機(jī)械設(shè)計(jì)方法

1、 理論設(shè)計(jì)
理論設(shè)計(jì)是一種創(chuàng)造性設(shè)計(jì)，也稱作開(kāi)放性設(shè)計(jì)。設(shè)計(jì)者按機(jī)械零件的結(jié)構(gòu)及其工作情況，將它簡(jiǎn)化成一定的力學(xué)模型，運(yùn)用理論力學(xué)、材料力學(xué)、彈性力學(xué)、塑性力學(xué)、流體力學(xué)、熱學(xué)、摩擦學(xué)理論等或利用這些理論推導(dǎo)出來(lái)的設(shè)計(jì)公式和實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行設(shè)計(jì)稱為理論設(shè)計(jì)。

2、 優(yōu)化設(shè)計(jì)
機(jī)械產(chǎn)品優(yōu)化設(shè)計(jì)是最優(yōu)化技術(shù)在機(jī)械設(shè)計(jì)領(lǐng)域的移植和應(yīng)用，其基本思想是根據(jù)機(jī)械設(shè)計(jì)的理論，方法和標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范等建立一反映工程設(shè)計(jì)問(wèn)題和符合數(shù)學(xué)規(guī)劃要求的數(shù)學(xué)模型，然后采用數(shù)學(xué)規(guī)劃方法和計(jì)算機(jī)計(jì)算技術(shù)自動(dòng)找出設(shè)計(jì)問(wèn)題的最優(yōu)方案。它是機(jī)械設(shè)計(jì)理論與優(yōu)化數(shù)學(xué)、電子計(jì)算機(jī)相互結(jié)合而形成的一種現(xiàn)代設(shè)計(jì)方法。

3、 經(jīng)驗(yàn)設(shè)計(jì)
經(jīng)驗(yàn)設(shè)計(jì)也稱作繼承性設(shè)計(jì)，根據(jù)某些零件長(zhǎng)期以來(lái)的設(shè)計(jì)與使用經(jīng)驗(yàn)歸納出經(jīng)驗(yàn)公式，或者設(shè)計(jì)者根據(jù)經(jīng)驗(yàn)用類比的方法，確定一些尺寸進(jìn)行設(shè)計(jì)，稱為經(jīng)驗(yàn)設(shè)計(jì)。這對(duì)于某些典型零件是很有益的設(shè)計(jì)方法。例如減速箱體、傳動(dòng)件、機(jī)床手柄等的某些結(jié)構(gòu)尺寸。

4、 仿真與虛擬設(shè)計(jì)
計(jì)算機(jī)仿真技術(shù)是以計(jì)算機(jī)為工具“建立實(shí)際或聯(lián)想的系統(tǒng)模型”并在不同條件下對(duì)模型進(jìn)行動(dòng)態(tài)運(yùn)行實(shí)驗(yàn)的一門(mén)綜合性技術(shù)。而虛擬技術(shù)的本質(zhì)是以計(jì)算機(jī)支持的仿真技術(shù)為前提，在產(chǎn)品設(shè)計(jì)階段，實(shí)時(shí)地并行地模擬出產(chǎn)品開(kāi)發(fā)全過(guò)程及其對(duì)產(chǎn)品設(shè)計(jì)的影響，預(yù)測(cè)產(chǎn)品性能、產(chǎn)品制造成本、產(chǎn)品的可制造性、產(chǎn)品的可維護(hù)性和可拆卸性等，從而提高產(chǎn)品設(shè)計(jì)的一次成功率。這種方法不但縮短產(chǎn)品開(kāi)發(fā)周期，也實(shí)現(xiàn)了縮短產(chǎn)品開(kāi)發(fā)與用戶之間的距離。

5、 有限元設(shè)計(jì)
這種方法是利用數(shù)學(xué)近似的方法對(duì)真實(shí)物理系統(tǒng)（幾何和載荷工況）進(jìn)行模擬。還利用簡(jiǎn)單而又相互作用的元素，即單元，就可以用有限數(shù)量的未知量去逼近無(wú)限未知量的真實(shí)系統(tǒng)。它不僅能用于工程中復(fù)雜的非線行問(wèn)題、非穩(wěn)態(tài)問(wèn)題的求解，而且還可用于工程設(shè)計(jì)中進(jìn)行復(fù)雜結(jié)構(gòu)的靜態(tài)和動(dòng)力分析，并能準(zhǔn)確地計(jì)算形狀復(fù)雜零件的應(yīng)力分布和變形，成為復(fù)雜零件強(qiáng)度和剛度計(jì)算的有力分析工具。

6、 模糊設(shè)計(jì)
它是將模糊數(shù)學(xué)知識(shí)應(yīng)用到機(jī)械設(shè)計(jì)中的一種設(shè)計(jì)方法。機(jī)械設(shè)計(jì)中就存在大量的模糊信息。如機(jī)械零部件設(shè)計(jì)中，零件的安全系數(shù)往往從保守觀點(diǎn)出發(fā)，取較大值而不經(jīng)濟(jì)，但在其允許的范圍內(nèi)存在很大的模糊區(qū)間。機(jī)械產(chǎn)品的開(kāi)發(fā)在各階段常會(huì)遇到各種模糊問(wèn)題，雖然這些問(wèn)題的特點(diǎn)、性質(zhì)及對(duì)計(jì)策的要求不盡相同，但所采取的模糊分析方法是相似的。它的最大特點(diǎn)是，可以將各因素對(duì)設(shè)計(jì)結(jié)果的影響進(jìn)行全面定量地分析，得出綜合的數(shù)量化指標(biāo)，作為選擇決斷的依據(jù)。

三、機(jī)械可靠性設(shè)計(jì)方法

1、預(yù)防故障設(shè)計(jì)

機(jī)械產(chǎn)品一般屬于串聯(lián)系統(tǒng).要提高整機(jī)可靠性,首先應(yīng)從零部件的嚴(yán)格選擇和控制做起。例如，優(yōu)先選用標(biāo)準(zhǔn)件和通用件；選用經(jīng)過(guò)使用分析驗(yàn)證的可靠的零部件；嚴(yán)格按標(biāo)準(zhǔn)的選擇及對(duì)外購(gòu)件的控制；充分運(yùn)用故障分析的成果，采用成熟的經(jīng)驗(yàn)或經(jīng)分析試驗(yàn)驗(yàn)證后的方案。

2、簡(jiǎn)化設(shè)計(jì)

在滿足預(yù)定功能的情況下，機(jī)械設(shè)計(jì)應(yīng)力求簡(jiǎn)單、零部件的數(shù)量應(yīng)盡可能減少，越簡(jiǎn)單越可靠是可靠性設(shè)計(jì)的一個(gè)基本原則，是減少故障提高可靠性的最有效方法。但不能因?yàn)闇p少零件而使其它零件執(zhí)行超常功能或在高應(yīng)力的條件下工作。否則，簡(jiǎn)化設(shè)計(jì)將達(dá)不到提高可靠性的目的。

3、降額設(shè)計(jì)和安全裕度設(shè)計(jì)

降額設(shè)計(jì)是使零部件的使用應(yīng)力低于其額定應(yīng)力的一種設(shè)計(jì)方法。降額設(shè)計(jì)可以通過(guò)降低零件承受的應(yīng)力或提高零件的強(qiáng)度的辦法來(lái)實(shí)現(xiàn)。工程經(jīng)驗(yàn)證明，大多數(shù)機(jī)械零件在低于額定承載應(yīng)力條件下工作時(shí)，其故障率較低，可靠性較高。為了找到最佳降額值，需做大量的試驗(yàn)研究。

當(dāng)機(jī)械零部件的載荷應(yīng)力以及承受這些應(yīng)力的具體零部件的強(qiáng)度在某一范圍內(nèi)呈不確定分布時(shí)，可以采用提高平均強(qiáng)度(如通過(guò)大加安全系數(shù)實(shí)現(xiàn))、降低平均應(yīng)力，減少應(yīng)力變化(如通過(guò)對(duì)使用條件的限制實(shí)現(xiàn))和減少?gòu)?qiáng)度變化(如合理選擇工藝方法，嚴(yán)格控制整個(gè)加工過(guò)程，或通過(guò)檢驗(yàn)或試驗(yàn)剔除不合格的零件)等方法來(lái)提高可靠性。對(duì)于涉及安全的重要零部件，還可以采用極限設(shè)計(jì)方法，以保證其在最惡劣的極限狀態(tài)下也不會(huì)發(fā)生故障。

4、余度設(shè)計(jì)

余度設(shè)計(jì)是對(duì)完成規(guī)定功能設(shè)置重復(fù)的結(jié)構(gòu)、備件等，以備局部發(fā)生失效時(shí)，整機(jī)或系統(tǒng)仍不致于發(fā)生喪失規(guī)定功能的設(shè)計(jì)。當(dāng)某部分可靠性要求很高，但目前的技術(shù)水平很難滿足。

比如采用降額設(shè)計(jì)、簡(jiǎn)化設(shè)計(jì)等可靠性設(shè)計(jì)方沙土，還不能達(dá)到可靠性要求，或者提高零部件可靠性的改進(jìn)費(fèi)用比重復(fù)配置還高時(shí)，余度技術(shù)可能成為較好的一種設(shè)計(jì)方法，例如采用雙泵或雙發(fā)動(dòng)機(jī)配置的機(jī)械系統(tǒng)，但應(yīng)該注意，余度設(shè)計(jì)往往使整機(jī)的體積、重量、費(fèi)用均相應(yīng)增加。余度設(shè)計(jì)提高了機(jī)械系統(tǒng)的任務(wù)可靠度，但基本可靠性相應(yīng)降低了，因此采用余度設(shè)計(jì)時(shí)要慎重。

5、耐環(huán)境設(shè)計(jì)

耐環(huán)境設(shè)計(jì)是在設(shè)計(jì)時(shí)就考慮產(chǎn)品在整個(gè)壽命周期內(nèi)可能遇到的各種環(huán)境影響，例如裝配、運(yùn)輸時(shí)的沖擊，振動(dòng)影響，貯存時(shí)的溫度、濕度、霉菌等影響，使用時(shí)的氣候、沙塵振動(dòng)等影響。

因此，必須慎重選擇設(shè)計(jì)方案，采取必要的保護(hù)措施，減少或消除有害環(huán)境的影響。具體地講，可以從認(rèn)識(shí)環(huán)境、控制環(huán)境和適應(yīng)環(huán)境三方面加以考慮。認(rèn)識(shí)環(huán)境指的是：不應(yīng)只注意產(chǎn)品的工作環(huán)境和維修環(huán)境，還應(yīng)了解產(chǎn)品的安裝、貯存、運(yùn)輸?shù)沫h(huán)境。

在設(shè)計(jì)和試驗(yàn)過(guò)程中必須同時(shí)考慮單一環(huán)境和組合環(huán)境兩種環(huán)境條件；不應(yīng)只關(guān)心產(chǎn)品所處的自然環(huán)境，還要考慮使用過(guò)程所誘發(fā)出的環(huán)境?？刂骗h(huán)境指的是：在條件允許時(shí)，應(yīng)在小范圍內(nèi)為所設(shè)計(jì)的零部件創(chuàng)造一個(gè)良好的工作環(huán)境條件，或人為地改變對(duì)產(chǎn)品可靠性不利的環(huán)境因素。適應(yīng)環(huán)境指的是：在無(wú)法對(duì)所有環(huán)境條件進(jìn)行人為控制時(shí)，在設(shè)計(jì)方案、材料選擇、表面處理、涂層防護(hù)等方面采取措施，以提高機(jī)械零部件本身耐環(huán)境的能力。

6、人機(jī)工程設(shè)計(jì)

人機(jī)工程設(shè)計(jì)的目的是為減少使用中人的差錯(cuò)，發(fā)揮人和機(jī)器各自的特點(diǎn)以提高機(jī)械產(chǎn)品的可靠性。當(dāng)然，人為差錯(cuò)除了人自身的原因外，操縱臺(tái)、控制及操縱環(huán)境等也與人的誤操作有密切的關(guān)系。因此，人機(jī)工程設(shè)計(jì)是要保證系統(tǒng)向人傳達(dá)的住處的可靠性。

例如，指示系統(tǒng)不僅顯示器靠，而且顯示的方式、顯示器的配置等都使人易于無(wú)誤地接受；二是控制、操縱系統(tǒng)可靠，不僅儀器及機(jī)械有滿意的精度，而且適于人的使用習(xí)慣，便于識(shí)別操作，不易出錯(cuò)，與安全有關(guān)的，更應(yīng)有防誤操作設(shè)計(jì)；三是設(shè)計(jì)的操作環(huán)境盡量適合于人的工作需要，減少引起疲勞、干擾操作的因素，如溫度、濕度、氣壓、光線、色彩、噪聲、振動(dòng)、沙塵、空間等。

7、健壯性設(shè)計(jì)

健壯性設(shè)計(jì)最有代表性的方法是日本田口玄一博士創(chuàng)立的田口方法，即所謂的一個(gè)產(chǎn)品的設(shè)計(jì)應(yīng)由系統(tǒng)設(shè)計(jì)、參數(shù)設(shè)計(jì)和容差設(shè)計(jì)的三次設(shè)計(jì)來(lái)完成，這是一種在設(shè)計(jì)過(guò)程中充分考虛影響其可靠性的內(nèi)外干擾而進(jìn)行的一種優(yōu)化設(shè)計(jì)。這種方法已被美國(guó)空軍制定的RM2000年中作為一種抗變異設(shè)計(jì)以及提高可靠性的有效方法。

8、概率設(shè)計(jì)法

概率設(shè)計(jì)法是以應(yīng)力一強(qiáng)度干涉理論著基礎(chǔ)的，應(yīng)力一強(qiáng)度干涉理論將應(yīng)力和強(qiáng)度作為服從一定分布的隨機(jī)變量處理。

9、權(quán)衡設(shè)計(jì)

權(quán)衡設(shè)計(jì)是指在可靠性、維修性、安全性、功能重量、體積、成本等之間進(jìn)行綜合權(quán)衡，以求得最佳的結(jié)果。

10、模擬方法設(shè)計(jì)

隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展，模擬方法日趨完善，它不但可用于機(jī)械零件的可靠性定量設(shè)計(jì)，也可用于系統(tǒng)級(jí)的可靠性定量設(shè)計(jì)。當(dāng)然，機(jī)械可靠性設(shè)計(jì)的方法絕不能離開(kāi)傳統(tǒng)的機(jī)械設(shè)計(jì)和其它的一些優(yōu)化設(shè)計(jì)方法，如機(jī)械計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)、有限元分析等。

四、機(jī)械設(shè)計(jì)技能

1、學(xué)會(huì)查手冊(cè)、查相關(guān)論文，先自己了解個(gè)大概，別動(dòng)不動(dòng)就隨便問(wèn)別人。

2、試著了解常用的外購(gòu)件品牌，盡可能多的了解外購(gòu)件和標(biāo)準(zhǔn)件的種類，拓寬知識(shí)面。

3、掌握標(biāo)準(zhǔn)的制圖技能，保證圖面美觀，標(biāo)注合理，需要扎實(shí)掌握制圖標(biāo)準(zhǔn)和標(biāo)注原則以及工藝知識(shí)。

4、掌握各種科學(xué)計(jì)算的方法和公式，從總體上要對(duì)產(chǎn)品的傳遞路線有把握。

5、了解常用材料的性能和選用原則。

6、學(xué)會(huì)借鑒現(xiàn)有產(chǎn)品的結(jié)構(gòu)和設(shè)計(jì)思路（認(rèn)真研究透后可以少走很多彎路）。

7、不要只局限于結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，液壓和電氣知識(shí)都要了解。

8、常見(jiàn)的受力分析計(jì)算要知道方法和公式。

9、一些常用數(shù)據(jù)要熟記于心。

10、一定要有成本意識(shí)，沒(méi)有這個(gè)意識(shí)做機(jī)械設(shè)計(jì)你不合格。

11、制作文件以相關(guān)方案介紹要讓別人能看懂。

12、關(guān)于計(jì)算學(xué)會(huì)做些計(jì)算表格（Excel公式），能節(jié)省很多時(shí)間。

五、機(jī)械設(shè)計(jì)原則

1、自己的計(jì)算和圖樣自己仔細(xì)檢查下，首先自己看著要順眼和和檢查沒(méi)有什么問(wèn)題，別把問(wèn)題都一堆交給別人。

2、做結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)一定要考慮最經(jīng)濟(jì)的方案，成本要在設(shè)計(jì)階段控制。

3、注重外觀設(shè)計(jì)。

4、你設(shè)計(jì)的東西一定要有依據(jù)可循，或者通過(guò)理論計(jì)算，或者通過(guò)類比確定，如果沒(méi)有依據(jù)，說(shuō)明你憑在設(shè)計(jì)，這樣沒(méi)有可靠性。

5、多動(dòng)腦子，機(jī)械設(shè)計(jì)需要較強(qiáng)的邏輯思維，腦子不轉(zhuǎn)，思路也就停滯不前。

6、注重基礎(chǔ)知識(shí)的學(xué)習(xí)。不要干了幾年，都還不知道EQS、焊接符號(hào)、理論真確尺寸，粗牙，細(xì)牙，8.8級(jí)，齒輪變位，屈服強(qiáng)度，強(qiáng)度，剛度，抗彎截面系數(shù)，排量，流量，調(diào)質(zhì)處理等常識(shí)。

7、其他的設(shè)計(jì)原則網(wǎng)上去查資料學(xué)習(xí)，會(huì)有幫助。

建議：機(jī)械設(shè)計(jì)知識(shí)體系很龐大，需要花時(shí)間去慢慢學(xué)習(xí)，要有意識(shí)的培養(yǎng)自己的管理能力，學(xué)會(huì)做一個(gè)leader，不要過(guò)度依賴三維軟件，注重培養(yǎng)二維基礎(chǔ)知識(shí)。