墙纸是一种设计。你可能正在穿着“设计者”设计的衣服。汽车的外观是被“设计”出来的。很明显，设计一词涵盖的意义十分范围广泛。在上面的例子中，设计主要是指设计一个物件的外观。以汽车为例，它的很多方面都涉及到设计。比如它的机械内部构件（发动机、制动器、悬挂结构等）都需要设计。在设计机械时，工程师或许比艺术家更能表现出某种程度上的艺术性。

什么是机械设计？

机械设计是研究如何创造机械，以使其安全、可靠地工作等的内容。机械的定义是：一个组装的零件系统，可以以预定和受控的方式传递运动和能量。或更简单地说：一个控制力和运动的系统。

一台机器的基本功能是做有用功，机器或多或少都会涉及到能量的传递。在这里，我们最关注的是力和运动，当能量从一种形式转换为另一种形式时，机器就产生了运动和力。工程师的任务是分析和计算这些运动、力和能量的变化，以确定机器中的各个相关零部件的尺寸、形状和所需要的材料。这是机械设计的本质。

当一个设计者需要设计机器的一个零件时，首先必须明白：任何一个零件的功能和性能都依赖于机器中的其它许多相关零件。因此，这里我们是要设计整机，而不是简单地设计单独每一个零件。为此，我们必须利用静力学、动力学、材料力学（应力分析）和材料特性等。

机械设计最终目的是什么？

机械设计的最终目标是确定部件（机器零件）的尺寸和形状，并选择适合的材料与制造工艺，从而使得设计出来的机器可以完成预定的功能而不发生失效。这就要求设计人员能够计算和预测每个零件的失效形式和条件，然后通过设计预防它失效。这就需要对每一零件进行应力和变形分析。由于应力是外载荷和惯性力的函数，也是零件几何形状的函数，所以计算应力和变形前，必须先进行力分析、力矩分析、扭矩分析，以及系统的动力学分析。

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”。