机械设计的一般步骤

机械设计步骤~

1、根据用户订货、市场需要和新科研成果制定设计任务。
2、初步设计。包括确定机械的工作原理和基本结构形式，进行运动设计、结构设计并绘制初步总图以及初步审查。
3、技术设计。包括修改设计（根据初审意见）、绘制全部零部件和新的总图以及第二次审查。
4、工作图设计。包括最后的修改（根据二审意见）、绘制全部工作图（如零件图、部件装配图和总装配图等）、制定全部技术文件（如零件表、易损件清单、使用说明等）。
5、定型设计。用于成批或大量生产的机械。对于某些设计任务比较简单（如简单机械的新型设计、一般机械的继承设计或变型设计等）的机械设计可省去初步设计程序。

扩展资料：
机械设计可分为新型设计、继承设计和变型设计3类。
1、新型设计
应用成熟的科学技术或经过实验证明是可行的新技术，设计过去没有过的新型机械。
2、继承设计
根据使用经验和技术发展对已有的机械进行设计更新，以提高其性能、降低其制造成本或减少其运用费用。
3、变型设计
为适应新的需要对已有的机械作部分的修改或增删而发展出不同于标准型的变型产品。
参考资料来源：百度百科-机械设计

机械设计是一个创造性的工作过程，同时也是一份尽可能多地利用已有成功经验的工作。只有很好地把继承和创新结合起来，才能设计出高质量的产品，作为产品的设计，要求对产品的工作原理、功能、结构、零部件设计，甚至加工制造和装配方法都确定下来。因此，不同的设计者可能有不同的设计方法和设计步骤。但是，人们根据设计的长期经验，将机械设计分为五大步骤：动向预测、方案设计、技术设计、施工设计、试生产。
（1）动向预测。
根据实际需要提出所要设计的新产品后，动向预测只是一个计划和预备阶段，此时所要设计的产品仅是一个模糊的概念。在这阶段中，应对所设计的产品作全面的调查研究和分析。
一件机械产品的发展过程，与任何有生命的个体一样，假使希望所生产的产品，能够不断地推广，不断地更新，则在产品发展过程中，就需要考虑发展哪种产品，何时投产等问题，而且必须慎重考虑，周密策划，严格执行，使其能在万无一失的情况下投入市场，并在上市后仍能不断地获取购买者的反映，作为将来改善产品的参考。即在产品生产前，必须对产品的功能、规格、用途、销售市场，及竞争者产品的特性，作系统的调查和分析。从市场的观点来看，产品必须具备比它的材料及加工成本更高的交换价值，否则它将无法在市场上立足。因此在设计前，必须进行情报调研和动向预测，如图4-16所示。在进行非完全新型产品的设计时，调研和预测一般选择一些知名品牌的同类产品作为调研对象，调研项目包括产品功能、市场销售、顾客购买动机等方面。经过产品调研后，明确了本设计产品的优点和不足，然后清点外购件和原材料，收集各零部件的工时定额、材料消耗定额等，计算出各零、部件的目前成本，并初步摸清产品的实际成本。预测改进后的产品投入市场后的竞争能力，做出决策，并写出技术建议。根据技术建议的分析来确定合理地制定产品文件的技术论证和技术经济论证，最后签发设计任务书。在设计任务书中，要说明设计对象的用途和特点，从而规定生产率、可靠性和寿命、重量、外廓尺寸、驱动能量、成本等指标。

图4-16　设计调查（2）方案设计。
方案设计阶段对设计的成败起关键作用。这个阶段充分地体现出设计工作有多个方案的特点。根据设计任务书提出的对所设计机器的工作要求，首先对能满足工作要求的多种设计原理方案加以分析比较。由于任何工作原理都必须通过一定的运动形式来实现，所以这一步骤也是确定设计所需运动的方案。确定设计原理方案时，可把设计对象当作完整的系统，并将它分成具有各种分功能的机构及零件为子系统和元素，进行系统分析，最后选择最优方案，如图4-17所示。
在这一阶段，要按选择最优方案所需的技术——经济论证来制定产品总体和主要部件方案，同时要确定关于工作原理、可靠性和强度的问题范围，这些问题必须加以研究，有些要得到实验验证。对设计目标影响不大的结构要素可以作近似计算。如果现在有接近于设计对象的实际样机，就可以不经过计算而拟定各个结构要素。但在方案设计中，为了进行与选择最优设计方案有关的技术—经济计算，必须充分精确地估计对最终结果有影响的参数。

图4-17　设计师在进行方案设计在确定设计原理方案时，还必须体现机械工业的技术发展政策。根据机械的实际工作情况，尽量采用微电子技术和新型材料，设计机电液一体化产品。
（3）技术设计。
在技术设计中，要拟定设计对象的总体和部件，具体确定零件的结构。对所设计的机械产品提出的要求是：制造和维护经济、操纵方便而安全、可靠性高和使用寿命长。为了能达到这些要求，零件应满足一些准则，其中最重要的准则是：强度、刚度、抗震性、耐磨性、耐热性、工艺性等。标准化对所设计产品的制造成本和运行经济有很大意义。实现了标准化，可使机械产品的成本有所降低，设计周期有所缩短，可靠性则有所提高。
设计人员按照他所绘制的初步设计总图，如图4-18所示，简单计算或估算机械的各主要零件的受力、强度、形状、尺寸和重量等，如发现原来所选的结构不可行或不实际，则要对结构进行调整或修改，此外还要考虑有没有发生过热、过度磨损及过早发生疲劳破坏的危险部位，并采取措施解决。
在技术设计阶段，设想中的产品初步成形了，设计人员通过初步设计总图的绘制，会发现各部分的形状、尺寸和比例等有许多矛盾，当需要加强或改进某一方面时，可能会削弱或恶化另一方面，此时必须权衡取舍，在各方面保持平衡以达到最佳综合效果。这时，设计人员的经验起着重要作用。
在修改初步设计的总图的过程中，还需对初步设计进行技术—经济分析，一般原则是：先将那些结构复杂、质量大、尺寸大、材料贵、性能差、技术水平低的，以及批量大、工艺复杂、原材料消耗高、成品率低的那些零件进行分析，并据此修改设计，以期得到技术—经济指标高的初步设计总图。

图4-18　产品工程图初步设计总图经过反复修改满意后，按比例绘制，凡可能发生干扰碰撞之处要特别注意，必须有足够的各方向视图和剖面，以暴露各方面可能发生的矛盾等。初步设计总图完成后，初估它的制造成本（供审查和报价），进行初步评审。
从初步设计总图到技术设计装配图，需注意：
①尽量采用标准件、通用件或过去已经设计制造的零部件，以节省生产费用。
②确定毛坯材料，以及毛坯是由外厂供应还是本厂生产。
③改进加工和安装工艺，例如，采用成组加工工艺和平行装配操作等以降低制造成本，在设计中使采用先进工艺成为可能。
④按照造型设计原则改进结构。
⑤考虑安全设计要求。
⑥进行技术—经济分析。最后，综合上述工作，调整零件尺寸比例，画出技术设计总装图，对于高速运动机械，还需进行系统的动力学验算，内容包括整个结构的固有频率和振型，确定结构承受的外载荷，计算在动载荷作用下的动应力，并采取措施避免共振和减少动应力等。
按照初步评审意见进行修改得到技术设计总装配图，画出每一零件的结构。由于此时零件的尺寸已知，便可较准确地计算出零件承受的载荷，再用零件设计专用程序，计算出零件受载后的应力分布状况，找出其危险点，进行结构改进以降低危险点的峰值应力或对零件的某几个主要尺寸作优化设计。再考虑选用材料、加工和装配要求，确定零件的尺寸，对零件的危险点求出在工作载荷谱下的应力响应，计算疲劳强度和寿命，按寿命要求再修改零件设计。完成润滑设计和电气设计（驱动和控制）等，最后画出技术设计总装配图，进行第二次评审。
第二次评审仍应请各方面的专家和使用人员代表共同审核，若此时改变设计，其代价将是很高的，但是若有必须改变之处则一定要改。避免重新绘图的最好方法，是在设计过程中与使用人员、制造工艺人员和其他有关专家多商量，某些重要的和批量生产的机械，有时要制造一个模型。第二次评审通过后，正式画出技术设计总体装配图和部件图（分装配图）。
（4）施工设计。
根据技术设计总体装配图进行零部件设计。绘出零件图，无遗漏地定出零件上的每一个尺寸，定出公差配合，凡是有标准的地方在绘图时都必须符合国家标准。再按实际的零件尺寸画出施工设计总体装配图。接着，开始校对图样。首先校对零件图的尺寸，检查每张图的尺寸有无遗漏或矛盾，尺寸标注有无错误，每张图与它左邻右舍的图有无矛盾，对照总图检查发生干涉或碰撞的可能性等。再对图样进行工艺性审核，要有熟练的工艺人员将每张图都看过，检查每一个零件是否便于制造，易于安装，对难于或甚至无法加工之处进行修改。一部机器的零件、尺寸、配合等都有标准，设计人员虽然也熟悉标准，但最好要有专人进行标准审核。此外，还需对图样进行润滑审核，研究润滑方法和润滑剂品种等。最后，编出零件清单及说明书等各种技术文件。
（5）试生产。
根据施工设计的图样和各种技术文件试制样机，对样机进行功能试验，并对各项费用进行成本核算，向前反馈，改进设计。对样机进行审批手续，再进行小批量试生产，改进后正式投入小批量生产。
小批量生产的产品投放市场后，如用户对产品的“试售率”和“再售率”都很高，表明产品受用户欢迎，可以批准大批量投产；如“试售率”低，“再售率”高，表明用户对产品不了解，应加强广告宣传，然后再大批量投产；如“试售率”高，“再售率”低，或两者都低，表明产品质量存在问题，应修改设计，提高质量，降低成本。
当产品可以批量生产时，还要研究适合批量生产的工艺并按照此工艺进行批量试生产。批量试生产中，可能发现在工艺性审核中考虑欠周到之处，使批量生产出现困难，难以稳定地保证质量，以及消耗大、成本高等，而且不能单是通过改进加工工艺来解决问题，这就需要对设计作某些相应的修改，以提高机械设计的工艺性，然后才可以开始正式批量或大量生产。当大批产品投入使用后，还要及时从用户那里收集使用和维护的信息，如有必要则对设计作改进修改。

机械设计的一般步骤是1.充分了解客户需要解决什么样的问题或实现什么样的功能；2.制定设计方案；3.制作模型或输出图纸；4.模拟、评估、及优化；5.设计的实现，及按设计方案或图纸实现产品制作；6.产品测试，是否满足客户需求；7.产品交付。

设计机械应满足的基本要求是：

（1）良好的使用性能 实现预期功能，满足使用要求。操作容易，保养简单，维修方便。不必追求“多功能”，因为“多功能”会增加成本，降低可靠性。

（2）安全 许多重大事故出自机械故障。密封件泄露导致“挑战者号”航天飞机失事，起落架故障引发空难，刹车失灵酿成车祸，频繁出现的汽车“召回”更暴露机械设计不良造成的安全隐患。机械设计必须以人为本。凡关系到人身安全或重大设备事故的零、部件都必须进行认真、严格的设计计算或校核计算，不能凭经验或以“类比”代替。

计算说明书应妥善保留，以备核查。暴露的运动构件要配以防护网。易造成人身伤害的部位必须有安全连锁装置或实施远距离操纵。电气元件、导线的规格和安装必须符合安全标准。初次之外，为了保护设备，还应设置保险销、安全阀等过载保护装置以及红灯、警铃等警示装置。

（3）可靠、耐用 在预定的使用期限内不发生或极少发生故障。大修或更换易损件的周期不宜太短，以免经常停机影响生产。但是，也不宜过分强调“耐用”。现代化生产推行定期更新和预期强制报废，个别零、部件的“长寿”对整机并无实际意义。因追逐“耐用”而滥用贵重材料突然增加成本。

（4）经济 设计中应尽可能多选用标准件和成套组件，它们不仅可靠、廉价，而且能大大节省设计工作量。可以说，设计中使用标准件的多少是评价设计水平的重要标志。要重视节约贵重原材料，降低成本。零件设计必须关注加工工艺性，力求减少加工费用。良好的经济性不仅体现在制造成本低廉，更应体现在机器使用中的高效率、低效能。

（5）符合环保要求 机器噪声不超标。不采用石棉等禁用的原材料。确保机械使用过程中不会泄漏水、油、粉尘和烟雾。生产中的废水、废气必须经过治理，达标排放。

机械设计制造及其自动化就业方向是什么？机械设计制造及其自动化是研究各种工业机械装备及机电产品从设计、制造、运行控制到生产过程的企业管理的综合技术学科。培养具备机械设计制造基础知识与应用能力，能在工业生产第一线从事机械制造领域内的设计制造、科技开发、应用研究、运行管理和经营销售等方面工作的高级工程技术人才。下面我为大家整理了机械设计与自动化的就业方向，希望能为大家提供帮助！
专业基础课
高等数学、线性代数、概率论与数理统计、大学物理、大学物理实验、普通化学及实验、工程图学、理论力学、材料力学、电路基础、机械原理、机械零件、电子技术、互换性与技术测量、工程材料、金属工艺学、测试与传感技术、制造技术基础、液压与气动技术、机电传动控制、机械工程综合实验、微机原理与结构技术、CAD/CAM、单片机原理及应用。
机械设计制造及其自动化专业课
机械制造工艺学、机械系统设计、机电控制系统分析与设计、机械制造装备设计、数控技术及应用。
机械设计制造及其自动化专业选修课
机械动力学、软件工程、网络技术、多媒体技术及应用、数据库原理及应用、机械创新设计、工业机器人基础、机械故障诊断学、文献检索、专业外语、有限元方法、机械优化设计、工艺过程自动化、先进制造技术、特种加工、成组技术与CAPP、智能机械概论、微小机械概论、虚拟样机技术、市场营销学、在线检测与控制、实用控制系统设计、数控机床与编程。
机械设计制造及其自动化实践教学
包括军训，金工、电工、电子实习，认识实习，生产实习，社会实践，课程设计，毕业设计（论文）等，一般应安排40周以上。
机械设计制造及其自动化专业实验
现代制造技术综合实验、测试与信息处理实验、数控机床实验、机械零件与机械设计实验等。
开设院校
开设机械设计制造及其自动化专业的全国有500多所，是最为普遍的高校专业。主要院校有：
机械设计制造及其自动化专业排名 排名 学校名称 等级 排名 学校名称 等级 排名 学校名称 等级 1 华中科技大学 A+ 23 东南大学 A 45 辽宁工程技术大学 A 2 西安交通大学 A+ 24 哈尔滨工程大学 A 46 广东工业大学 A 3 上海交通大学 A+ 25 北京理工大学 A 47 长安大学 A 4 清华大学 A+ 26 东华大学 A 48 西南石油大学 A 5 哈尔滨工业大学 A+ 27 太原理工大学 A 49 哈尔滨理工大学 A 6 西北工业大学 A+ 28 湖南大学 A 50 北京化工大学 A 7 重庆大学 A+ 29 南京理工大学 A 51 北京工业大学 A 8 东北大学 A+ 30 武汉理工大学 A 52 安徽理工大学 A 9 吉林大学 A+ 31 四川大学 A 53 天津工业大学 A 10 浙江大学 A+ 32 同济大学 A 54 河南科技大学 A 11 大连理工大学 A+ 33 华东理工大学 A 55 中国农业大学 A 12 山东大学 A+ 34 上海大学 A 56 山东理工大学 A 13 西南交通大学 A+ 35 青岛科技大学 A 57 湘潭大学 A 14 中南大学 A+ 36 西安电子科技大学 A 58 中国石油大学 A 15 燕山大学 A+ 37 兰州理工大学 A 59 华侨大学 A 16 中国矿业大学 A+ 38 河北工业大学 A 60 福州大学 A 17 天津大学 A 39 江南大学 A 61 昆明理工大学 A 18 合肥工业大学 A 40 大连交通大学 A 62 天津科技大学 A 19 北京科技大学 A 41 江苏大学 A 63 武汉大学 A 20 华南理工大学 A 42 西安理工大学 A 64 贵州大学 A 21 北京航空航天大学 A 43 长春理工大学 A 65 南京工程学院 A 22 南京航空航天大学 A 44 沈阳理工大学 A

上表仅列出评级为A等以上院校。
培养方向
机自专业培养方向众多，各个学校不尽相同，部分高校按以下专业方向培养：机械制造及自动化、制造自动化与测控技术、微电子制造装备及自动化、机电、 模具、数控、机电控制、机械电子、机械制造、汽车工程、设计制造、数控技术、职教师资、机电一体化、机械自动化、 机械电子工程、机械工艺技术、先进制造技术、机电传动与控制、机械设计与制造、流体传动及控制、模具设计与制造、数字化设计制造 。
全国报考硕士较集中的专业：机械工程、机械制造及其自动化、机械设计及理论。
所以该专业主要分为以下三个方向：
机械电子工程方向
培养目标：培养掌握机械工程技术、计算机技术、测试技术、机电控制技术等基础理论，受到严格的工程实践训练和科学研究初步训练，从事机电一体化产品的设计、制造、研究开发以及设备运行和技术经济管理等方面具有创新意识和实践能力的.工程应用型人才。
主要课程：工程力学、机械设计基础、机械制造基础、机械制造装备设计、工程材料、电工电子技术、液压与气压传动、控制工程、微机原理及应用、工程测试技术、机电传动与控制、数控技术、机器人技术、生产管理、先进制造技术、成型技术与模具、CAD/CAM技术。
就业方向：可在各行各业从事与机电工程有关的产品设计、制造、研究与开发；也可从事管理、经营、质量检测及控制、教育与科研等方面的工作。
机械制造及其自动化方向
培养目标：具有制图、机电信号采集转换与检测、机电系统微机与PLC控制、文献检索等基本技能。具有较强的数控机床操作、调试、维修、维护等实际操作技能。具备运用现代技术手段测试机电参数、合理运用机电设备的能力具有机电产品的开发运用能力。具有机械、电子、数码等产品结构研发设计的能力。具有机械、电子相关生产企业及研发机构的管理能力。
主要课程：主要课程：机械设计、机械原理、机械制图、互换性与测量技术、气压与液压传动、数控技术、工程力学、机械工程测量与测试技术、电工与电子技术、微型计算机原理及应用、机械工程材料、机械制造技术基础。
就业方向：本专业培养具备机械设计制造基础知识与应用能力，能在工业生产第一线从事机械制造领域内的设计制造、科技开发、应用研究、运行管理和经营销售等方面工作的高级工程技术人才。
机械设计及理论方向
培养目标：以复合材料构件设计与制造、计算机辅助工程、轻工自动机械设计及理论研究为目标，将计算机辅助设计、现代检测技术等应用于机械及其产品的设计过程中，掌握坚实的基础理论和系统的专门知识。了解学科的现状及发展趋势，具有工程设计和管理的综合素质及知识结构。
主要课程：弹性力学、测试技术、有限元及程序设计、现代设计理论、机械优化设计、智能控制系统、仿生学、模态分析。
就业方向：适合从事工程技术、教学科研及管理等工作。为轻工机械及食品机械行业中培养轻工行业高级科技。
就业方向
（1） 从事机械设计与制造加工工艺规程的编制与实施工作；
（2） 从事机械、电气、液压、气压等控制设备的维护维修工作；
（3） 从事工艺工装的设计、制造工作；
（4） 从事数控机床、加工中心等高智能设备的编程及操作工作；
（5） 从事机械CAD/CAM技术的应用工作；
（6） 从事机械设计与制造的现场技术管理工作；
（7） 从事机电产品的销售和服务工作。
（8） 在高等学校、科研机构和国家机关从事教学、科研和行政管理工作
（9）从事机械模具设计生产及制造相关工作。

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