機(jī)械設(shè)計(machine design)，根據(jù)使用要求對機(jī)械的工作原理、結(jié)構(gòu)、運動方式、力和能量的傳遞方式、各個零件的材料和形狀尺寸、潤滑方法等進(jìn)行構(gòu)思、分析和計算并將其轉(zhuǎn)化為具體的描述以作為制造依據(jù)的工作過程。機(jī)械設(shè)計是機(jī)械工程的重要組成部分，是機(jī)械生產(chǎn)的第一步，是決定機(jī)械性能的最主要的因素。機(jī)械設(shè)計的努力目標(biāo)是：在各種限定的條件(如材料、加工能力、理論知識和計算手段等)下設(shè)計出最好的機(jī)械，即做出優(yōu)化設(shè)計。優(yōu)化設(shè)計需要綜合地考慮許多要求，一般有：最好工作性能、最低制造成本、最小尺寸和重量、使用中最可靠性、最低消耗和最少環(huán)境污染。這些要求常是互相矛盾的，而且它們之間的相對重要性因機(jī)械種類和用途的不同而異。

設(shè)計者的任務(wù)是按具體情況權(quán)衡輕重，統(tǒng)籌兼顧，使設(shè)計的機(jī)械有最優(yōu)的綜合技術(shù)經(jīng)濟(jì)效果。過去，設(shè)計的優(yōu)化主要依靠設(shè)計者的知識、經(jīng)驗和遠(yuǎn)見。隨著機(jī)械工程基礎(chǔ)理論和價值工程、系統(tǒng)分析等新學(xué)科的發(fā)展，制造和使用的技術(shù)經(jīng)濟(jì)數(shù)據(jù)資料的積累,以及計算機(jī)的推廣應(yīng)用,優(yōu)化逐漸舍棄主觀判斷而依靠科學(xué)計算。各產(chǎn)業(yè)機(jī)械的設(shè)計，特別是整體和整系統(tǒng)的機(jī)械設(shè)計，須依附于各有關(guān)的產(chǎn)業(yè)技術(shù)而難于形成獨立的學(xué)科。因此出現(xiàn)了農(nóng)業(yè)機(jī)械設(shè)計、礦山機(jī)械設(shè)計、泵設(shè)計、壓縮機(jī)設(shè)計、汽輪機(jī)設(shè)計、內(nèi)燃機(jī)設(shè)計、機(jī)床設(shè)計等專業(yè)性的機(jī)械設(shè)計分支學(xué)科。機(jī)械設(shè)計可分為新型設(shè)計、繼承設(shè)計和變型設(shè)計3類。

1、新型設(shè)計應(yīng)用成熟的科學(xué)技術(shù)或經(jīng)過實驗證明是可行的新技術(shù)，設(shè)計過去沒有過的新型機(jī)械。2、繼承設(shè)計根據(jù)使用經(jīng)驗和技術(shù)發(fā)展對已有的機(jī)械進(jìn)行設(shè)計更新，以提高其性能、降低其制造成本或減少其運用費用。3、變型設(shè)計為適應(yīng)新的需要對已有的機(jī)械工作部分的修改或增刪而發(fā)展出不同于標(biāo)準(zhǔn)型的變型產(chǎn)品。

1、根據(jù)用戶訂貨、市場需要和新科研成果制定設(shè)計任務(wù)。2、初步設(shè)計。包括確定機(jī)械的工作原理和基本結(jié)構(gòu)形式，進(jìn)行運動設(shè)計、結(jié)構(gòu)設(shè)計并繪制初步總圖以及初步審查。3、技術(shù)設(shè)計。包括修改設(shè)計(根據(jù)初審意見)、繪制全部零部件和新的總圖以及第二次審查。4、工作圖設(shè)計。包括最后的修改(根據(jù)二審意見)、繪制全部工作圖(如零件圖、部件裝配圖和總裝配圖等)、制定全部技術(shù)文件(如零件表、易損件清單、使用說明等)。5、定型設(shè)計。用于成批或大量生產(chǎn)的機(jī)械。對于某些設(shè)計任務(wù)比較簡單(如簡單機(jī)械的新型設(shè)計、一般機(jī)械的繼承設(shè)計或變型設(shè)計等)的機(jī)械設(shè)計可省去初步設(shè)計程序。一部機(jī)器的質(zhì)量基本上決定于設(shè)計質(zhì)量。制造過程對機(jī)器質(zhì)量所起的作用，本質(zhì)上就在于實現(xiàn)設(shè)計時所規(guī)定的質(zhì)量。因此，機(jī)器的設(shè)計階段是決定機(jī)器好壞的關(guān)鍵。所討論的設(shè)計過程僅指狹義的技術(shù)性的設(shè)計過程。它是一個創(chuàng)造性的工作過程，同時也是一個盡可能多地利用已有的成功經(jīng)驗的工作。要很好地把繼承與創(chuàng)新結(jié)合起來，才能設(shè)計出高質(zhì)量的機(jī)器。作為一部完整的機(jī)器，它是一個復(fù)雜的系統(tǒng)。要提高設(shè)計質(zhì)量，必須有一個科學(xué)的設(shè)計程序。雖然不可能列出一個在任何情況下都有效的惟一程序，但是，根據(jù)人們設(shè)計機(jī)器的長期經(jīng)驗，一部機(jī)器的設(shè)計程序基本上可以如表2 -1所示。以下對各階段分別加以簡要說明。

(一)計劃在計劃階段中，應(yīng)對所設(shè)計的機(jī)器的需求情況做充分的調(diào)查研究和分析。通過分析，進(jìn)一步明確機(jī)器所應(yīng)具有的功能，并為以后的決策提出由環(huán)境、經(jīng)濟(jì)、加工以及時限等各方面所確定的約束條件。在此基礎(chǔ)上，明確地寫出設(shè)計任務(wù)的全面要求及細(xì)節(jié)，最后形成設(shè)計任務(wù)書，作為本階段的總結(jié)。設(shè)計任務(wù)書大體上應(yīng)包括：機(jī)器的功能，經(jīng)濟(jì)性及環(huán)保性的估計，制造要求方面的大致估計，基本使用要求，以及完成設(shè)計任務(wù)的預(yù)計期限等。此時，對這些要求及條件一般也只能給出一個合理的范圍，而不是準(zhǔn)確的數(shù)字。例如可以用必須達(dá)到的要求、最低要求、希望達(dá)到的要求等方式予以確定。

(二)方案設(shè)計根據(jù)不同的工作原理，可以擬定多種不同的執(zhí)行機(jī)構(gòu)的具體方案。例如僅以切削螺紋來說，既可以采用工件只作旋轉(zhuǎn)運動而刀具作直線運動來切削螺紋(如在普通車床上切削螺紋)，也可以使工件不動而刀具作轉(zhuǎn)動和移動來切削螺紋(如用板牙加工螺紋)。這就是說，即使對于同一種工作原理，也可能有幾種不同的結(jié)構(gòu)方案。原動機(jī)部分的方案當(dāng)然也可以有多種選擇。由于電力供應(yīng)的普遍性和電力拖動技術(shù)的發(fā)展，現(xiàn)在可以說絕大多數(shù)的固定機(jī)械都優(yōu)先選擇電動機(jī)作為原動機(jī)部分。熱力原動機(jī)主要用于運輸機(jī)、工程機(jī)械或農(nóng)業(yè)機(jī)械。即使是用電動機(jī)作為原動機(jī)，也還有交流和直流的選擇，高轉(zhuǎn)速和低轉(zhuǎn)速的選擇等。傳動部分的方案就更為復(fù)雜多樣了。對于同一傳動任務(wù)，可以由多種機(jī)構(gòu)及不同機(jī)構(gòu)的組合來完成。因此，如果用Ⅳ，表示原動機(jī)部分的可能方案數(shù)，N2和N3分別代表傳動部分和執(zhí)行部分的可能方案數(shù)，則機(jī)器總體的可能方案數(shù)Ⅳ為Ni×N2×N3個。在如此眾多的方案中，技術(shù)上可行的僅有幾個。對這幾個可行的方案，要從技術(shù)方面和經(jīng)濟(jì)及環(huán)保等方面進(jìn)行綜合評價。評價的方法很多，現(xiàn)以經(jīng)濟(jì)性評價為例略做說明。根據(jù)經(jīng)濟(jì)性進(jìn)行評價時，既要考慮到設(shè)計及制造時的經(jīng)濟(jì)性，也要費用考慮到使用時的經(jīng)濟(jì)性。如果機(jī)器的結(jié)構(gòu)方案比較復(fù)雜，則其設(shè)計制造成本就要相對地增大，可是其功能將更為齊全，生產(chǎn)率也較高，故使用經(jīng)濟(jì)性也較好。反過來，結(jié)構(gòu)較為簡單、功能不夠齊全的機(jī)器，設(shè)計及制造費用雖少，但使用費用卻會增多。評價結(jié)構(gòu)方案的設(shè)計制造經(jīng)濟(jì)性時，還可以用單位功效的成本來表示。例如單位輸出功率的成本、單件產(chǎn)品的成本等。進(jìn)行機(jī)器評價時，還必須對機(jī)器的可靠性進(jìn)行分析，把可靠性作為一項評價的指標(biāo)。從可靠性的觀點來看，盲目地追求復(fù)雜的結(jié)構(gòu)往往是不明智的。一般地講，系統(tǒng)越復(fù)雜，則系統(tǒng)的可靠性就越低。為了提高復(fù)雜系統(tǒng)的可靠性，就必須增加并聯(lián)備用系統(tǒng)，而這不可避免地會提高機(jī)器的成本。