機械零件的設計方法、步驟及注意事項

一、機械零件的常規設計方法

1、理論設計

理論設計是根據設計理論和實驗數據所進行的設計。它又可分為設計計算和校核計算兩類。設計計算是根據零件的工作情況，選定計算準則，按其所規定的要求計算出零件的主要幾何尺寸和參數。校核計算是先按其他辦法初步擬定出零件的主要尺寸和參數，然后根據計算準則所規定的要求校校零件是否安全。由于校核計算時，已知零件的有關尺寸，因此能計入影響強度的結構因素和尺寸因素，計算結果比較精確。

2、經驗設計

經驗設計是根據已有的經驗公式或設計者本人的工作經驗，或借助類比方法所進行的設計。這主要適用于使用要求不大變動而結構形狀已典型化的零件，如箱體、機架、傳動零件的結構要素等。

3、模型實驗設計

這種設計是對一些尺寸巨大、結構復雜的重要零件，根據初步設計的結果，按比例制成小尺寸的模型，經過實驗手段對其各方面的特性進行檢驗，再根據實驗結果對原設計進行逐步修改，從而達到完善的設計。模型實驗設計是在設計理論還不成熟，已有的經驗又不足以解決設計問題時，為積累新經驗、發展新理論和獲得好結果而采用的一種設計方法。但這種設計方法費時、耗資，一般只用于特別重要的設計中。

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二、機械零件設計的一般步驟

1、選擇零件的類型和結構。這要根據零件的使用要求，在熟悉各種零件的類型、特點及應用范圍的基礎上進行。

2、分析和計算載荷。分析和計算載荷，是根據機器的工作情況，來確定作用在零件上的載荷。

3、選擇合適的材料。要根據零件的使用要求、工藝要求和經濟性要求來選擇合適的材料。

4、確定零件的主要尺寸和參數。根據對零件的失效分析和所確定的計算準則進行計算，便可確定零件的主要尺寸和參數。

5、零件的結構設計。應根據功能要求、工藝要求、標準化要求，確定零件合理的形狀和結構尺寸。

6、校核計算。只是對重要的零件且有必要時才進行這種校核計算，以確定零件工作時的安全程度。

7、繪制零件的工作圖。

8、編寫設計計算說明書。

三、機械零件的設計計算

機械零件的主要尺寸常常需要通過理論計算確定。理論設計計算是根據零件的結構特點和工作情況，將它合理簡化成一定的物理模型，運用理論力學、材料力學、流體力學、摩擦學、熱力學、機械振動學等理論或利用這些理論推導出設計公式、實驗數據來進行設計。理論設計計算可分為設計計算和校核計算兩種。

1、設計計算。按設計公式直接求得零件的有關主要尺寸。

2、校核計算。已知零件各部分的尺寸，用設計公式校核它是否滿足有關的設計計算準則。

為了使設計計算的結果更符合實際，應該多方面參考過去成功的設計和實踐積累的經驗關系式、統計數據等。對于一些大型、結構復雜的重要零件，必要時還可以進行模型實驗或實物實驗。

四、機械零件設計的注意事項：

產品設計過程是智力活動過程，它體現了設計人員的創新思維活動，設計過程是逐步逼近解決方案并逐步完善的過程。設計過程中還應注意以下幾點：

1、設計過程要有全局觀點，不能只考慮設計對象本身的問題，而要把設計對象看作一個系統，處理“人—機—環境”之間的關系。

2、善于運用創造性思維和方法，注意考慮多種方案的解，避免解決問題的局限性。

3、設計的各階段應有明確的目標，注意各階段的評價和優選，以求出既滿足功能要求又有最大實現可能的方案。

4、要注意反饋及必要的工作循環。解決問題要由抽象到具體，由局部到全面，由不確定到確定。