机械产品设计需满足以下基本要求,这些要求相互关联,共同决定产品的质量、竞争力和适用性:
机器要具备预定的使用功能,这就需要正确选择工作原理,合理设计或选用原动机、传动机构和执行机构,并恰当配置辅助系统。比如设计齿轮箱时,齿轮的大小、转速和扭矩等参数必须精准匹配,这样才能确保其正常发挥传递动力的功能。
在规定的工作期限和条件下,机器要能无故障地完成规定功能,可靠度(完成功能的概率)是衡量可靠性的重要指标,且可靠度与不可靠度(破坏概率)满足R=1−FR=1−F。提高可靠性可通过确定合适的可靠性水平、简化结构、减少零件数目、选用标准件及等可靠度零件、合理设计组件部件、选取较大安全系数等方式。像飞机起落架,无论面临刮风下雨还是极端温度等复杂条件,都必须稳定工作。
经济性贯穿设计、制造和使用全过程,包括设计制造经济性和使用经济性。
设计制造经济性:可通过采用先进现代设计理论和方法(如CAD技术)、合理组织设计制造过程、采用标准化系列化通用化零部件、合理选用材料并改善结构工艺性、注意造型设计扩大销售量等途径提高。
使用经济性:主要通过提高机械化自动化水平、选用高效率传动系统和支承装置、采用适当防护润滑密封装置等方式,以提高生产率、降低能源消耗、延长使用寿命。例如风力发电机,要在材料成本和发电效率之间找到平衡。

要重视操作者的操作安全并减轻劳动强度,同时改善操作者及机器的环境。具体措施有对外露运动件加设防护罩、设置保险报警装置、使操纵简便省力,以及降低机器振动与噪声、防止有毒有害物质渗漏、治理废水废气废液、美化外形及色彩等,确保符合劳动保护法规。工业机器人安装紧急停止按钮和安全防护装置就是保障安全的典型例子。
设计时要考虑后续检修的便利性,对于复杂设备,需预留足够空间,让维修人员能轻松接触到需要检查的部件,以便降低维护成本和提高维护效率。
注重优化能量利用,实现节能减排。比如汽车设计中,通过降低风阻和摩擦,能明显提升燃油效率,从而提高能源利用的高效性。
产品造型要美观,这直接影响销售和竞争力;同时要注重环保,如选用可再生材料等。医疗器械采用简洁设计并搭配可再生材料,就是兼顾美学与可持续性的体现。
部分机器因自身特性或应用场景,会有一些特有的要求,需根据具体情况进行设计满足。
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