加载中…机械设计是什么？机械设计的最终目标是什么？
(2017-08-12 11:54:23)
什么是机械设计？
机械设计是研究如何创造机械，以使其安全、可靠地工作等的内容。机械的定义是：一个组装的零件系统，可以以预定和受控的方式传递运动和能量。或更简单地说：一个控制力和运动的系统。
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一台机器的基本功能是做有用功，机器或多或少都会涉及到能量的传递。在这里，我们最关注的是力和运动，当能量从一种形式转换为另一种形式时，机器就产生了运动和力。工程师的任务是分析和计算这些运动、力和能量的变化，以确定机器中的各个相关零部件的尺寸、形状和所需要的材料。这是机械设计的本质。
当一个设计者需要设计机器的一个零件时，首先必须明白：任何一个零件的功能和性能都依赖于机器中的其它许多相关零件。因此，这里我们是要设计整机，而不是简单地设计单独每一个零件。为此，我们必须利用静力学、动力学、材料力学（应力分析）和材料特性等。
机械设计的最终目标是什么？
机械设计的最终目标是确定部件（机器零件）的尺寸和形状，并选择适合的材料与制造工艺，从而使得设计出来的机器可以完成预定的功能而不发生失效。这就要求设计人员能够计算和预测每个零件的失效形式和条件，然后通过设计预防它失效。这就需要对每一零件进行应力和变形分析。由于应力是外载荷和惯性力的函数，也是零件几何形状的函数，所以计算应力和变形前，必须先进行力分析、力矩分析、扭矩分析，以及系统的动力学分析。
如果一部待设计的机械中没有运动零件，它的设计任务将变得简单多了，因为这时只需要进行静力分析。但是，如果一部机器没有运动零件，它就不是机械（因为不符合上面机械的定义）；它实际上是一个结构。当然，结构也需要设计以防止失效。事实上，大型外部结构（如桥梁、建筑等）也承受着风、地震、交通等引起的动载荷，所以它们的设计也必须考虑这些工况条件。如果机械运动的非常缓慢，且加速度可以忽略不计，那么对它进行静力学分析就可以了。但是，如果机械有明显的加速度，就必须进行动力学分析，这时加速的零件将是“自己质量的受害者”。
在静态结构中，如建筑物的地板，是设计用来支承重量的，可以通过添加适当的分散材料结构件来增加结构的安全系数。虽然这将添加物较重（增加了“死”的重量），但是如果设计得当，地板可能承载比以前更多的“活”的重量（有效载荷）而不会失效。但对一个动态机械来说，增加运动零件的重量（质量）可能会产生相反的效果，即降低机械的安全系数、允许速度或有效承载能力。这是因为产生应力的载荷是来自于零件的惯性力，我们可以用牛顿第二定律，F=ma，来估算它的大小。由于机械运动零件的加速度取决于它的运动学设计和运行速度，增加运动零件的质量会增加这些零件所受的惯性力，否则就要降低它们的运行速度来避免增加惯性力。即使人们可以通过增加质量来增加零件的强度，但是这种增加可能会因惯性力的增加而大打折扣，甚至被抵消。
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综上所述，我们在机械设计的初始阶段会面临两难选择。通常，在确定零件尺寸大小之前，机械的运动过程已经确定。外界作用在机械上的载荷被称为外载。请注意在某些情况下，机械上的外载有可能将很难预测，例如，运动的汽车上的外载。当设计者不能准确预测机械所受的外载（如坑洞，硬转弯等）时，从为设计目的而做的实际测试中收集到的对经验数据的统计分析可以提供一些信息。 http://s6/mw690/003G1R6czy7dnus9M4Re5&690
机械设计的最终目标是什么？
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