⑴ 机械系统设计有哪些步骤
机械系统设计是一项周密的技术工作，获得产品任务以后，即进入了系统的总体设计阶段，包含方案设计和初步筛选、系统分解、系统分析和系统技术方案设计、机械系统方案评价五个步骤。
(1)系统方案设计和初步筛选。根据系统功能要求，选择设计原则和设计原理，进行方案的初步设计。比如设计孔的加工机械设备，设计原理可以是机械方法、超声原理、电。火花原理、射流原理等，其中机械方法还有车、钻、铣、镗等。采用不同的原理得到的加工设备尽管功能相同，但产品的价格、加工工艺、加工成本、适用范围(加工孔的精度和大小)、生产批量等会完全不同，因而需要对初步方案进行可行性和经济性等评价，选出合适的方案进行下一阶段设计。图2给出了对于不同的产品批量、生产率和需要采用的对应加工方式。
方案设计需要考虑的问题很多，考虑的方面越广，系统总体方案越多，方案比较、选择和优化才有基础。
(2)系统分解。将总系统分解成若干子系统，对于复杂的机械系统，有可能需要进行多级分解，可以根据前面所讲的系统五大部分组成进行分解，也可以根据系统各部分的功能进行分解，分级实现，并画出系统图，以便对系统进行分级分析和结构设计。
(3)系统分析。不仅要根据系统的目的和要求进行技术和经济分析，还需要分析子系统之间的相互联系和基本性能，这种分析可以是定性的或定量的。
(4)系统技术方案设计。绘制系统总装配图和电气控制图，提出子系统的技术要求。
(5)机械系统方案评价。主要评价方案的完善程度、方案与设计要求的符合程度，方案是否已经达到最优以及某项具体指标是否达到最优。评价的指标体系可以归结为三大类：技术可行性指标、经济合理性指标和社会环境适宜性指标；评价方法通常有简单评价法、加法评价法、连乘评价法、加权评价法和技术经济评价法。
⑵ 机械系统设计的系统法有哪些内容特性
机械系统设计的系统法就是把研究的对象作为系统或系统的要素和结构，从整体上系统地、全面地进行确定的科学方法。它从系统的观点出发，着眼于整体与局部、系统与环境、人与机之间的相互联系和相互作用，并且综合地、精确地考察研究对象，从而最佳地处理所研究的问题。下面侧重阐述系统分解和系统分析的相关内容。
1、系统分解
任何较大的复杂的系统均可分成若干部分或层次，对于时间过程系统可以分成若干阶段。如何将所研究的系统按不同层次或阶段，以至逐个地把组成系统的要素或子系统区分开来进行分析，使复杂的系统整体变换成许多简单的子系统，这就是系统的分解问题。系统整体如何通过分解简化为若干个子系统，这对于认识整体系统，作出决策，以及协调配合都关系极大。系统分解大体可以分成以下几种类型：
(1)按空间结构关系进行分解
这是系统分解的常用方法。将系统按空间关系划分为若干相互关联的子系统，同一层次的子系统属平行关系。
例如，一个机械厂如按空间关系可以划分为铸造车间、锻造车间、金工车间、装配车间、检修车间等相对独立的各个子系统，彼此之间虽有联系，但基本上属于平行关系。
(2)按系统总目标进行分解
这是将整体系统的总目标划分为若干部分的分目标。这种系统分析法有利体现系统不同的属性。
例如，一台行走式谷物联合收获机其总目标是收获谷物。它可以分解为动力、传动、执行(包括作物茎秆切断、谷粒与谷穗分离、谷粒清选等)、操纵控制、行走、支承等相对独立的子系统。各个子系统分别实现分目标。这种划分任务明确、目的性强。
(3)按系统模型的关联性进行分解
这种方法借助于系统模型的关联性对系统分解。首先对系统建立主框图模型，用图示法或图表法反映各子目标的相互关系；其次按掌握的资料建立定量的数学模型，反映各子目标的函数关系；其三，将属性模型转换为计算机语言以便进行分析计算。通过模型的关联性分解得到系统的各子系统的相互关系。
(4)按系统控制和管理过程进行分解
为了便于系统工程施工以及进入运行阶段的控制和管理，在工程系统中，还必须把一个完整的控制问题变换成一组控制的子问题，然后采取不同方法加以解决。
机械系统的分解采用第2种方法居多。在进行系统分解时，要特别关注系统的整体性和相关性，并把容易综合获得最优的整体方案作为首要条件。
系统分解可以平面分解，也可以分级分解，或者兼有二者的组合分解
系统分解时应注意下述各点：
1)分解数和层次应适宜分解数太少，子系统仍很复杂，不便于子系统的模型化和优化等设计工作；分解数和层次太多，又会给总体系统的综合设计造成困难。
2)避免过于复杂的分界面对那些联系紧密的要素不宜分解拆开，即分解的界面应尽可能选择在要素间结合枝数(联系数)较少和作用较弱的地方。
3)保持能量流、物质流和信息流的合理流动途径通常机械系统工作时都存在着能量、物料和信息三种流的传递和变换，它们在从系统输入到系统输出的过程中，按一定方向和途径流动，既不可中断阻塞，也不能造成干涉或紊流，即便分解成各个子系统，它们的流动途径仍应明确和畅通。
4)了解系统分解与功能分解的关联及不同系统分解时，每个子系统仍是一个子系统，它把具有比较紧密结合关系的要素集合在一起，其结构成员虽稍为简单，但其功能往往还有多项。而功能分解时是按功能体系进行逐级分解，直至不能再分解的单元功能为止。
2、系统分析
系统分析是一种科学的决策方法，其目的是帮助决策者，对所要决策的问题逐步提高其清晰度。它是采用系统的观点和方法，用定性和定量的工具，对所研究的问题进行系统结构和系统状态的分析，提出各种可行的方案和替代方案，并进行分析和评价，为决策者选择最优系统方案提供主要依据。
系统分析的一般程序如下：
1)系统目标设定系统目标是系统分析的出发点和进行评价、决策的主要依据。因此，应进行系统研究——通过对广泛的资料的分析，获得有关信息，并利用有效方法(如进行统计和检验等)对信息进行处理，以确定系统目标。
2)构造模型模型是实体系统的抽象，它应能表示系统的主要组成部分和各部分的相互作用，以及在运用条件下因果作用和反作用的相互关系。构造模型的目的是用较少的风险、时间和费用来对实体系统作研究和实验，以便更好地得到系统的性能。模型包括数学模型、实物模型、计算机模拟及各种图表等。在构造模型时，必须全面考虑系统的各影响因素，分清主次，尽可能如实描述系统的主要特征。在能满足系统目标的前提下，应尽量简化，以需要、简明、易解为原则。
机械系统是物理系统，描述物理系统的模型常用图像模型和数学模型。由于计算机技术的渗透，数学模型的应用越来越广，尤其是需要对系统进行精确定量分析的场合。
虽然构造模型对于系统分析是很重要的，但也不能排除经验分析和类比判断。当设计师能够根据自己或他人的经验直观地作出正确的分析判断时，也可不必建立模型，但应提出可靠的例证。
3)系统最优化系统最优化就是应用最优化理论和方法，对各个候选方案进行最优化设计和计算，以获得最优的系统方案。
由于系统的变量众多，结构通常都很复杂，在系统目标设定时，常常有多个目标，其中有些可能是矛盾的，很难完全兼顾，因此，在多目标的系统分解中，常采取合理的妥协和折中的办法，如满意性设计或协调性设计。前者为不一定追求系统的真正最优，而是寻求一个综合考虑功能、技术、经济、使用等因素后的满意的系统；后者在系统中，不一定每项性能指标都达到最优，虽然从局部看不都是最优，但从整体看则是最优，整个系统具有良好的协调性。
4)系统评价系统评价是对系统分析过程和结果的鉴定，其主要目的是判断所设计的系统是否达到了预定的各项技术经济指标。
系统的评价对于决策的有效性关系极大，正确的评价可以使决策获得成功，取得很大的效益，错误的评价可以导致决策失败，付出沉重的代价。
系统评价时，首先要根据系统目标规定一组评价指标，确定系统的评价项目，制定评价的准则。不同的系统应该有不同的评价指标。系统评价的项目是由构成系统的性能要素来确定的，主要包括系统的功能、速度、成本、可靠性、实用性、适应性、寿命、技术水平、生存能力、竞争能力、重量、体积、外观、能耗等因素。由这些因素构成描述系统的有序集合，可以根据系统所处的实际环境条件安排它们的评价顺序。通过对各因素赋予反映价值地位的加权系数，形成一种评价的价值体系。这种价值体系主要是从技术和经济的角度来进行衡量的。
系统评价应视被评价系统的特点和企业具体条件确定指标体系。一般机械系统采用较多的评价指标体系是价值和投资体系，对系统总投资费用和总收益进行分析和评价，以选择技术上先进、经济上合理的最优系统方案。
⑶ 机械系统设计的过程包括哪些阶段
机械系统设计的一般过程包括产品规划、系统技术设计和制造销售三个阶段。
1、产品规划
①根据产品发展规划和市场需要提出设计任务书，或由上级主管部门下达计划任务书。
②调查研究，进行市场调查，收集技术情报和资料，掌握外部环境条件，预测市场趋势。
③进行可行性研究，包括技术研究和费用预测，对市场前景、投资环境、生产条件、生产规模、生产组织、成本与效益等进行全面的分析研究，提出可行性研究报告。
④系统计划，明确设计任务、目的和要求，搞清外部环境的作用和影响，制订系统开发计划。
2、系统技术设计
(1)总体设计
分析和确定系统目的与要求，选择工作原理，设计总体方案，对可行的各候选方案进行分析比较，确定最佳系统方案，并进行总体布置设计，必要时应针对所选方案进行试验研究(前期试验)。
(2)技术设计
分系统进行子系统的选型和设计，计算和确定主要尺寸，绘制部件装配图和总图，必要时进行试验研究(中期试验)。
(3)工作图设计
绘制全部零件工作图，编写各种技术文件和说明书。
(4)鉴定和评审
对设计进行全面的技术、经济评价，分析内部系统对周围环境的作用和影响。
3、制造销售
(1)样机试制及样机试验(后期试验)
(2)样机鉴定和评审
(3)改进设计
对不能满足系统要求的技术、经济指标进行分析，根据样机鉴定和评审意见修改和完善。
(4)小批试制
对单件生产的产品，经修改、试验、调整后，投入运行考核，并在运行中不断改进和完善。
对大量生产的产品，通过小批试制进一步考核设计的工艺性，并不断修改和完善设计，同时进行工艺装备的准备工作。
(5)定型设计
完善全部工作图、技术文件和工艺文件。
(6)销售
对于前期试验和中期试验，可部分或全部使用机械系统仿真分析的虚拟样机技术，这对缩短开发周期，减小开发成本都大有好处。
(7)产品使用
产品进入使用领域后还可能会暴露一些问题，一般经修改后，产品的设计就日臻完善。
(8)产品报废与回收
产品达到使用寿命(或经济寿命)后，不能继续使用或失去迸一步的使用价值，就必须进行报废处理，对于产品中有回收利用价值的部分经处理后可以进行再制造。这就要求在产品方案设计阶段就要考虑回收利用的问题，进行全生命周期设计。