搞了20年你却不懂，机械设计到底是什么

　　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。

　　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。

　　另外，运动加速度已知，但运动零件质量未知，则产生的惯性力也是有待于确定。这时需要通过迭代获取，即不断重复，或返回到以前的状态。为此，我们需要设计一些试验，利用试验装置的质量特性(如质量、重心位置和转动惯量)进行动态受力分析，以确定作用在零件上的力、力矩和转矩，然后利用试验装置的横截面的几何形状，计算出应力。通常，准确确定机械上所有载荷是设计过程中最困难的事。如果载荷已知，便可以通过计算得到应力。