1.3 机械零件的设计方法及步骤

1．机械零件的常规设计方法

（1）理论设计。理论设计是根据设计理论和实验数据所进行的设计。它又可分为设计计算和校核计算两类。设计计算是根据零件的工作情况，选定计算准则，按其所规定的要求计算出零件的主要几何尺寸和参数。校核计算是先按其他办法初步拟定出零件的主要尺寸和参数，然后根据计算准则所规定的要求校核零件是否安全。由于校核计算时，已知零件的有关尺寸，因此能计入影响强度的结构因素和尺寸因素，计算结果比较精确。

（2）经验设计。经验设计是根据已有的经验公式或设计者本人的工作经验，或借助类比方法所进行的设计。这主要适用于使用要求不大变动而结构形状已典型化的零件，如箱体、机架、传动零件的结构要素等。

（3）模型实验设计。这种设计是对一些尺寸巨大、结构复杂的重要零件，根据初步设计的结果，按比例制成小尺寸的模型，经过实验手段对其各方面的特性进行检验，再根据实验结果对原设计进行逐步修改，从而达到完善的设计。模型实验设计是在设计理论还不成熟，已有的经验又不足以解决设计问题时，为积累新经验、发展新理论和获得好结果而采用的一种设计方法。但这种设计方法费时、耗资，一般只用于特别重要的设计中。

（4）参照“三化”设计

机械设计中的“三化”包括三方面的内容，即零件标准化、产品系列化和部件通用化。零件的标准化是根据零件的尺寸、结构要素、材料性能、检验方法、设计方法和制图等要求，制订出各式各样的为设计者共同遵守的标准。产品系列化是产品在同一基本结构或基本尺寸的条件下，按一定的规律优化组合成若干个不同规格尺寸的产品。部件通用化是指在系列产品内部或跨系列产品之间采用同一结构和尺寸的零部件。

标准化在简化设计工作、缩短设计周期、提高设计质量、便于专业化生产、扩大互换性、便于维修、保证产品质量和降低成本等方面具有重要意义。

我国现行标准有国家标准（GB）、部标准、专业标准和企业标准等。出口产品一般应符合国际标准（ISO）。

2．机械零件的设计步骤

（1）选择零件的类型和结构。这要根据零件的使用要求，在熟悉各种零件的类型、特点及应用范围的基础上进行。

（2）分析和计算载荷。它是根据机器的工作情况，来确定作用在零件上的载荷。

（3）选择合适的材料。要根据零件的使用要求、工艺要求和经济性要求来选择合适的材料。

（4）确定零件的主要尺寸和参数。根据对零件的失效分析和所确定的计算准则进行计算，便可确定零件的主要尺寸和参数。

（5）零件的结构设计。应根据功能要求、工艺要求、标准化要求，确定零件合理的形状和结构尺寸。

（6）校核计算。只是对重要的零件且有必要时才进行这种校核计算，以确定零件工作时的安全程度。

（7）绘制零件的工作图。

（8）编写设计计算说明书。