如何设计一个机械产品

Ⅰ 机械设计的一般步骤是什么

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4-17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。

Ⅱ 机械产品设计一般思路是什么

1、市场需求分析
主要是产品的市场定位及推出产品的时机。
2、明确产品的功能目标
主要是做到知己知彼，关键是产品要有特色，功能上要尽量达到人无我有，人有我新。
3、方案设计
设计成败的关键，主要是要体现产品的创新能力和意识，主要有以下几个步骤：
（1）产品功能分析 主要分析产品功能实现的可能性，确定设计参数。
（2）提出设计方案 该过程的重点是：一是分别对原动机、传动部分及执行机构等分别提出可行的方案；二是对原动机、传动部分及执行机构进行有机整合；三是在前面两个过程中要明确各部分选用的工作原理，遵循简单实用原则，尽量选择成熟技术。
4、技术设计
这个就是具体的设计了，主要有：
机构设计
机构的协调设计
结构设计
总装设计
制造样机
大致的过程就是这样了。

Ⅲ 机械设计的一般流程是什么

1、整体规划输出：计划书

2、计划书：说明产品开发的意义、内容、费用、期限的文件

3、设计阶段输出：设计计划书、设计规格书（包含计算书）

4、设计计划书：整体设计工作如何进行的计划书，最好利用产品的WBS文件，保证合理性；

5、规格书：表示机械基本性能的文件；这些参数部分来自于市场/客户，是我们追求的目标；另一部分这是通过计算形成的；这里的数据尽量准确，而且但同时又要给出一个合理的调节范围，因为现场情况复杂，客户并不能给出准确的需要，又或者这种需要本身就是多样的，

6、草图阶段输出：产品原理图

7、产品原理图：产品的原理图/方案图，这里尽量多给出不同的方案，比较各个方案；

8、产品原理图+设计规格书=creo中的记事本lay文件+整机骨架文件

9、计划图阶段输出：计划图

10、计划图：相当于各个功能模块的具体设计，理论上应该产品的全部的设计信息，形状、规格、尺寸，但是实际中工程图信息不便于包含在三维组件中，尤其采用协同设计时，骨架文件传递过来的尺寸信息没有办法设置公差，公差配合标注也不够方便

11、计划图=部件的骨架文件+组件

12、工程图阶段输出：零件工程图

13、工程图：零件的加工指定图，包含零件的全部信息

14、装配图阶段输出：装配图、检验文件、使用说明书

15、装配图：指明各个零件的装配关系，模拟实际的装配过程，发现存在的问题，装配图中还应该包括主要性能尺寸的标注，装配方法的要求，装配效果的约束，

16、对于运动方式比较简单的产品=creo的装配件，但是如果是比较复杂的运动=creo仿真文件

17、检验文件：包含内容有对装配图中的主要尺寸进行检验的说明、对设计功能进行试装验证的说明

18、使用说明书：产品的使用说明。

(3)如何设计一个机械产品扩展阅读：

机械设计（machinedesign），根据使用要求对机械的工作原理、结构、运动方式、力和能量的传递方式、各个零件的材料和形状尺寸、润滑方法等进行构思、分析和计算并将其转化为具体的描述以作为制造依据的工作过程。

机械设计的主要流程：

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。

参考资料来源：网络--机械设计