Strojništvo je uporabna znanost, ki uporablja znanstvena spoznanja in postopke kot sredstvo za doseganje določenih praktičnih in uporabnih rezultatov, ki so v korist celotnemu človeštvu.
Oblikovanje strojev je najpomembnejša dejavnost v strojni industriji in se ukvarja z načrtovanjem, zasnovo, izpopolnjevanjem, razvojem strojev ter uporabo komponent skupaj z mehanskimi napravami vseh vrst. Inženirji si prizadevajo pridobiti potrebne rešitve za vse praktične probleme v proizvodnji strojev. Rešitve bi morale odražati znanje, razumevanje in uporabo osnovne tehnologije in znanosti.
Stroj je naprava, ki je sestavljena iz nepremičnih in gibljivih delov, združenih za ustvarjanje, preoblikovanje ali uporabo mehanske energije. Vsi stroji so sestavljeni iz elementov ali delov in enot. Vsak strojni element je ločen del stroja in ga je morda treba oblikovati posebej in v montaži. Strojni elementi oziroma majhni sestavni deli stroja torej ob sestavljanju tvorijo velik stroj, zato je treba projektirati stroj kot celoto kot tudi njegove posamezne komponente.
Dejavniki, ki jih je treba upoštevati pri strojnih elementih in načrtovanju stroja
Zagotovo ni mogoče proizvesti ali izdelati stroja, elementa, komponente ali izdelka brez ustreznega in natančnega oblikovanja. Pri načrtovanju stroja ni fiksnega postopka. Ko se načrtuje nov strojni element določenega stroja, je treba upoštevati številne možnosti, inženirji pa si prizadevajo optimizirati več dejavnikov. Z razumevanjem osnov mehanskega načrtovanja, napetosti in sil, poznavanjem pravega materiala, razumevanjem tehnologije in tehnik, inženirji tako upoštevajo vse vidike funkcij in oblik, da zagotovijo, da je izdelek izdelan tako, kot je določeno ter da deluje po pričakovanjih.
Čeprav postopek načrtovanja stroja ni standarden, je pri načrtovanju treba upoštevati nekaj skupnih korakov:
1) Razumevanje osnovnih zahtev:
Prvi korak vključuje seznam ciljev, ki jih je treba doseči z oblikovanjem stroja. Slednji naj bo zelo jasno zastavljen in čim bolj podroben. Pri tem je treba opredeliti problem, za katerega je treba izdelati načrt stroja ter določiti proizvodni postopek za izdelavo načrtovane komponente stroja ali celotnega stroja.
2) Analiza in vrednotenje mehanizma oblikovanja:
Pri načrtovanju je treba upoštevati vse možne mehanizme, ki pomagajo pri želenem gibanju ali skupini gibov v predlaganem stroju.
3) Analiza vseh vključenih mehanskih sil:
Stroj je sestavljen iz različnih strojnih elementov, na katere delujejo različne sile. Pri tem je treba izračunati (prenesene) sile, ki delujejo na vsak posamezen element ter energijo, ki jo prenašajo.
4) Oblikovanje elementov, komponent, delov itd.
5) Izbira in analiza materiala:
Za vsak element stroja je treba izbrati ustrezne materiale in najbolj primerne oblike, ki bodo lahko vzdržali vse sile, pri čemer naj bi bilo čim manj stroškov.
6) Izdelava matematičnih in računskih postopkov načrtovanja za proizvodnjo:
Vsi strojni elementi so izpostavljeni obremenitvam, bodisi majhnim ali velikim, zato je potrebno izračunati dovoljeno oziroma projektno napetost za strojne elemente, glede na različne sile, ki delujejo na strojne elemente, njihov material in druge dejavnike, ki vplivajo na moč stroja. Polega tega je potreben tudi izračun dimenzij za strojne elemente na podlagi obremenitve strojev in trdnosti materiala. Pri določanju le-teh je treba upoštevati sile, ki delujejo nanje, njihov material in konstrukcijsko napetost.
7) Upoštevanje preteklih izkušenj:
Pri projektiranju strojnega elementa se na podlagi upoštevanja preteklih izkušenj naredi potrebne spremembe v načrtovanju.
8) Ustvarjanje celovitih in natančnih mehanskih risb:
Po načrtovanju stroja in strojnih elementov je potrebna še izdelava montažnih risb sklopov celotnih strojev in podrobnih risb vseh elementov stroja. Na risbah morajo biti jasno navedene dimenzije, material in način izdelave.