机械设计是将工程需求转化为物理实体的创造性过程，其核心流程涵盖多个关键环节。首先是需求分析，设计人员需明确设备的功能、性能指标（如载荷、速度、精度）、使用环境（温度、湿度、腐蚀情况）及成本限制。
例如，设计一台输送机械时，需确定输送物料的重量、颗粒大小、输送距离等参数，这直接影响后续结构设计。接下来是方案设计，通过头脑风暴和原理分析，提出多种可行的结构方案。以减速器设计为例，需选择齿轮传动、带传动或链传动等不同形式，并对比其效率、噪声、维护成本等因素。此阶段常用TRIZ理论或功能分析法优化方案，确保原理可行。方案确定后进入详细设计阶段，需进行运动学和动力学计算，如齿轮的模数、齿数、传动比计算，轴的强度校核（扭矩、弯矩复合作用下的应力计算），轴承的寿命预测等。
同时，需考虑零件的加工工艺性，如铸件的壁厚均匀性、螺纹的可加工性，避免设计出无法制造的零件。现代机械设计离不开CAD软件（如SolidWorks、AutoCAD），通过三维建模可直观展示零件结构，并进行干涉检查，减少装配误差。有限元分析（FEA）软件（如ANSYS）则用于模拟零件在工况下的应力分布，优化薄弱环节。例如，对起重机吊臂进行FEA分析，可发现应力集中区域并调整截面形状，提高结构安全性。
最后是样机试制与测试，通过物理样机验证设计的可行性，测试其性能是否满足要求。若出现问题（如噪声过大、零件磨损过快），需回溯设计环节进行修改。例如，某齿轮箱样机测试时发现振动超标，经分析是齿轮重合度不足，通过调整齿数和模数重新设计后问题解决。机械设计的核心原则包括：功能优先（满足使用需求是根本）、可靠性（在寿命周期内稳定工作）、经济性（降低制造成本和维护成本）、可维护性（便于拆装和零件更换）。
例如，在农业机械设计中，需考虑田间环境的恶劣性，采用密封轴承和防腐材料，同时简化结构以降低农民的维护难度。随着技术发展，参数化设计和模块化设计逐渐成为趋势。参数化设计通过修改关键参数（如尺寸、材料）快速生成新模型，提高设计效率；模块化设计将设备拆分为标准化模块（如电机模块、传动模块），便于组合和升级，例如工业机器人的关节模块可根据需求更换不同负载能力的型号。
机械设计是理论与实践结合的过程，需要工程师具备扎实的力学、材料学知识，以及丰富的工程经验，才能设计出高效、可靠、经济的机械产品。
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