搞了20年你卻不懂，機械設計到底是什么

　　如果一部待設計的機械中沒有運動零件，它的設計任務將變得簡單多了，因為這時只需要進行靜力分析。但是，如果一部機器沒有運動零件，它就不是機械(因為不符合上面機械的定義);它實際上是一個結構。當然，結構也需要設計以防止失效。事實上，大型外部結構(如橋梁、建筑等)也承受著風、地震、交通等引起的動載荷，所以它們的設計也必須考慮這些工況條件。如果機械運動的非常緩慢，且加速度可以忽略不計，那么對它進行靜力學分析就可以了。但是，如果機械有明顯的加速度，就必須進行動力學分析，這時加速的零件將是“自己質量的受害者”。

　　在靜態結構中，如建筑物的地板，是設計用來支承重量的，可以通過添加適當的分散材料結構件來增加結構的安全系數。雖然這將添加物較重(增加了“死”的重量)，但是如果設計得當，地板可能承載比以前更多的“活”的重量(有效載荷)而不會失效。但對一個動態機械來說，增加運動零件的重量(質量)可能會產生相反的效果，即降低機械的安全系數、允許速度或有效承載能力。這是因為產生應力的載荷是來自于零件的慣性力，我們可以用牛頓第二定律，F=ma，來估算它的大小。由于機械運動零件的加速度取決于它的運動學設計和運行速度，增加運動零件的質量會增加這些零件所受的慣性力，否則就要降低它們的運行速度來避免增加慣性力。即使人們可以通過增加質量來增加零件的強度，但是這種增加可能會因慣性力的增加而大打折扣，甚至被抵消。

　　綜上所述，我們在機械設計的初始階段會面臨兩難選擇。通常，在確定零件尺寸大小之前，機械的運動過程已經確定。外界作用在機械上的載荷被稱為外載。請注意在某些情況下，機械上的外載有可能將很難預測，例如，運動的汽車上的外載。當設計者不能準確預測機械所受的外載(如坑洞，硬轉彎等)時，從為設計目的而做的實際測試中收集到的對經驗數據的統計分析可以提供一些信息。

　　另外，運動加速度已知，但運動零件質量未知，則產生的慣性力也是有待于確定。這時需要通過迭代獲取，即不斷重復，或返回到以前的狀態。為此，我們需要設計一些試驗，利用試驗裝置的質量特性(如質量、重心位置和轉動慣量)進行動態受力分析，以確定作用在零件上的力、力矩和轉矩，然后利用試驗裝置的橫截面的幾何形狀，計算出應力。通常，準確確定機械上所有載荷是設計過程中最困難的事。如果載荷已知，便可以通過計算得到應力。