機械零件設計的基本准則是什麼

㈠ 什麼是機械零件的設計准則

1、強度准則

要求機械零件的工作應力σ不超過許用應力[σ]。其典型的計算公式是：

（3-16）

σlim——極限應力，對受靜應力的脆性材料取其強度極限，對受靜應力的塑性材料取其屈服極限，對受變應力的零取其疲勞極限。

S——安全系數。

2.剛度准則

機械零件在受載荷時要發生彈性變形，剛度是受外力作用的材料、機械零件或結構抵抗變形的能力。材料的剛度由使其產生單位變形所需的外力值來量度。機械零件的剛度取決於它的彈性模量E或切變模量G、幾何形狀和尺寸，以及外力的作用形式等。分析機械零件的剛度是機械設計中的一項重要工作。對於一些需要嚴格限制變形的零件（如機翼、機床主軸等），須通過剛度分析來控制變形。我們還需要通過控制零件的剛度以防止發生振動或失穩。另外，如彈簧，須通過控制其剛度為某一合理值以確保其特定功能。剛度准則是要求零件受載荷後的彈性變形量不大於允許彈性變形量。剛度准則的表達式為

（3–17）

y是彈性變形量，如撓度、縱向伸長（縮短）：[y]為相應的許用彈性變形量。零件的彈性變形量可由理論計算或經實驗得到，許用變形量則取決於零件的用途，根據理論分析或經驗確定。

3.耐熱性准則

由於摩擦等原因，機械在運轉時，機械零件和潤滑劑的溫度一般會升高。過高的工作溫度將導致潤滑效果下降，同時，還會引起零件的熱變形、硬度和強度下降，甚至損壞。如在高溫時，金屬機械零件可能發生膠合、卡死；塑料等非金屬機械零件可能發生軟化，甚至熔化等，在某些場合還會引起熱應力。耐熱性准則一般是控制機械零件的工作溫度不要超過許用值，以保證零部件正常工作，其表達式是

（3–18）

為了改善散熱性能、控制溫升，必要時可以採用水冷或氣冷等措施。

4.振動穩定性准則

當激勵的頻率等於物體固有頻率時，物體振幅最大，激勵的頻率與固有頻率相差越大，物體的振幅越小。激勵的頻率接近物體的固有頻率時，受迫振動的振幅會很大，這種現象叫做共振。振動穩定性指機械零件在機器運轉時避免發生共振的品質。

為了延長機器的壽命，為了避免軸和機器的損壞，應驗算軸的振動穩定性，特別是高速機器的軸。振動穩定性准則要求機械零件的固有頻率應與激勵的頻率錯開，保證不發生共振。

設機器中受激勵作用的零部件的固有頻率為f，激勵力的頻率為fp，一般要求

fp<0.85f或fp>1.15f（3–19）

改變機械零件的剛度和質量可以改變其固有頻率。增大機械零件的剛度和減小其質量，提高其固有頻率；減小機械零件的剛度和增大其質量則降低機械零件的固有頻率。有時，機器運轉時為了防止共振要調節轉速。

軸產生共振的主要原因是：由於材料內部質量不均勻，加之製造和安裝的誤差，使其質心和它的旋轉中心產生偏差，軸旋轉時產生慣性力，這個慣性力使轉子作強迫振動。軸在引起共振時的速度稱為臨界速度。在臨界速度下，這個慣性力的頻率等於或幾倍於轉子的固有頻率，因此發生共振。

5.壽命准則

為了保證機器在一定壽命期限內正常工作，在設計機械零件時必然要對機械零件的壽命提出要求。需要說明，在機器壽命期限內，零件是可以更換的，也就是說某些機械零件的壽命可以比機器的壽命短。機械零件的壽命主要受材料的疲勞、磨損和腐蝕影響。

為了避免發生零件疲勞引起的失效，如疲勞斷裂，應根據機械零件壽命對應的疲勞極限計算疲勞強度。即根據壽命要求，結合零件轉速等具體情況，根據式（3-6），計算出應力循環次數為N時的疲勞極限，再代入強度條件式，計算疲勞強度。當滿足疲勞強度時，可以保證機械零件在破壞前的應力循環次數達到壽命要求。

磨損一般是不可避免的。在一定條件下，腐蝕也是不可避免的，如橋梁結構件、地埋鋼質管道的腐蝕等。在設計時，主要是保證機械零件在壽命內，不要發生過度的磨損和腐蝕。磨損發生的機理尚為完全被人們掌握，影響磨損的因素也比較多，一般根據摩擦學設計原理來改善摩擦副的耐磨性。主要措施有：合理選擇摩擦副材料；合理選擇潤滑劑和添加劑；控制摩擦副的工作條件，如壓強、滑動速度和溫升。

到目前為止，還沒有實用、有效的腐蝕壽命計算方法，通常從材料選擇及防腐處理方面採取措施。如選用耐腐蝕的材料，採用表面鍍層、噴塗、磷化等處理。

6.可靠性准則

可靠性是產品在規定的條件下和規定的時間內，完成規定功能的能力。產品的質量一般應包含性能指標和可靠性指標。機械產品的性能指標是指產品具有的技術指標，如機械的功率、轉矩、工作力、工作速度等。如果只有性能指標，沒有可靠性指標，產品的性能指標也得不到保證。例如，一台技術先進的飛機，如果可靠性不高，勢必經常發生故障，影響正常飛行和增加維修費用，甚至可能造成嚴重的事故。產品的可靠性用可靠度R（t）來衡量。可靠度的定義是：產品在規定的條件下和規定的時間內完成規定功能的概率。可靠度是時間的函數。有一批數量為n的相同產品，在t=0開始工作，隨著時間的延續，失效的件數no（t）在加大，正常工作的件數ni（t）在減少，在任意時刻t產品可靠度為

（3–20）

若某產品工作至3000小時的可靠度R（t）=0.96，則表示有96%的產品可以正常工作到3000小時以上，對具體一件產品來講，其工作到3000小時的概率為96%。

失效率指產品工作到t時刻，在下階段的單位時間內發生失效的概率，可以證明，其數學表達式為

（3–21）

分離變數，兩邊積分，得

得

（3–22）

零部件的失效率和時間的關系一般如圖3-13所示。可以用試驗的方法求得失效率曲線。失效率曲線反映產品總體壽命期失效率的情況。從失效曲線可以看出，失效大體可以分為三個階段。

圖3-15

第Ⅰ階段為早期失效階段，曲線為遞減型。產品投入使用的早期，失效率較高而下降很快。其原因主要是設計、製造、貯存、運輸等形成的缺陷，以及調試、跑合、起動不當等人為因素所造成的。當這些由於先天不良引起的失效發生後，設備運轉逐漸正常，則失效率就趨於穩定。應該盡量設法避免零件的早期失效，降低失效率和早期失效階段的時間t0。

第Ⅱ階段為偶然失效階段，其失效率緩慢增長。失效主要由非預期的過載、誤操作、意外的天災等偶然因素所造成。由於失效原因多屬偶然，故稱為偶然失效階段。降低偶然失效期的失效率則能提高有效壽命，所以應注意提高產品的質量，精心使用維護。

第Ⅲ階段為損壞失效階段，其失效率是遞增型。在t1以後失效率明顯上升。這是由於產品已經老化，疲勞、磨損、蠕變、腐蝕等所謂有耗損的原因所引起的，故稱為耗損失效期。針對這一階段失效的原因，應該注意檢查、監控等，提前維修，使失效率仍不上升。

7.精度准則

對於高精度的機械零件、機構或設備，要求其運動誤差小於許用值。例如在精密機械中，導軌的直線性誤差、主軸的徑向跳動誤差、齒輪傳動的轉角誤差等，必須要有一定的精度要求。可以根據機器和零件的功能要求，選用合適的公差與配合，即進行精度設計，並能正確地標注到圖樣上。還可以按照零件圖給定的公差值，求出機構的誤差，與要求的機構精度比較。

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㈡ 機械零件的設計約束條件都有哪些准則

機械零件的設計具有眾多的約束條件，設計准則就是設計所應該滿足的約束條件。
一、技術性能准則
技術性能包括產品功能、製造和運行狀況在內的一切性能，既指靜態性能，也指動態性能。例如，產品所能傳遞的功率、效率、使用壽命、強度、剛度、抗摩擦、磨損性能、振動穩定性、熱特性等。技術性能准則是指相關的技術性能必須達到規定的要求。例如振動會產生額外的動載荷和變應力，尤其是當其頻率接近機械繫統或零件的固有頻率時，將發生共振現象，這時振幅將急劇增大，有可能導至零件甚至整個系統的迅速損壞。振動性穩定準則就是限制機械繫統或零件的相關振動參數，如固有頻率、振幅、雜訊等在規定的允許范圍之內。又如機器工作時的發熱可能會導致熱應力、熱應變，甚至會造成熱損壞。熱特性准則就是限制各種相關的熱參數(如熱應力、熱應變、溫升等)在規定范圍內。
二、標准化准則
與機械產品設計有關的主要標准大致有：
概念標准化：設計過程中所涉及的名詞術語、符號、計量單位等應符合標准；
實物形態標准化：零部件、原材料、設備及能源等的結構形式、尺寸、性能等，都應按統一的規定選用。
方法標准化：操作方法、測量方法、試驗方法等都應按相應規定實施。
標准化准則就是在設計的全過程中的所有行為，都要滿足上述標准化的要求。現已發布的與機械零件設計有關的標准，從運用范圍上來講，可以分為國家標准、行業標准和企業標准三個等級。從使用強制性來說，可分為必須執行的和推薦使用的兩種。
三、可靠性准則
可靠性：產品或零部件在規定的使用條件下，在預期的壽命內能完成規定功能的概率。可靠性准則就是指所設計的產品、部件或零件應能滿足規定的可靠性要求。
四、安全性准則
機器的安全性包括：
零件安全性：指在規定外載荷和規定時間內零件不發生如斷裂、過度變形、過度磨損和不喪失穩定性等等。
整機安全性：指機器保證在規定條件下不出故障，能正常實現總功能的要求。
工作安全性：指對操作人員的保護，保證人身安全和身心健康等等。
環境安全性：指對機器周圍的環境和人不造成污染和危害。
機械設計（machinedesign），根據使用要求對機械的工作原理、結構、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、潤滑方法等進行構思、分析和計算並將其轉化為具體的描述以作為製造依據的工作過程。機械設計是機械工程的重要組成部分，是機械生產的第一步，是決定機械性能的最主要的因素。機械設計的努力目標是：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)下設計出最好的機械，即做出優化設計。

㈢ 設計機械零件的基本要求是什麼

機器是由零件組成的。因此，設計的機器是否滿足前述基本要求，零件的質量是關鍵，為此還應對機械零件提出以下基本要求：

（1）強度、剛度及壽命要求。

強度是衡量零件抵抗破壞的能力。零件強度不足，將導致過大的塑性變形甚至斷裂破壞，使機器停止工作甚至發生嚴重事故。採用高強度材料，增大零件截面尺寸及合理設計截面形狀，採用熱處理及化學處理方法，提高運動零件的製造精度，以及合理配置機器中各零件的相互位置等，均有利於提高零件的強度。2004年5月23日，巴黎戴高樂機場2E候機廳頂棚發生坍塌事故，如圖4-11所示，造成包括兩名中國公民在內的4人死亡，3人受傷。事後調查表明，候機廳頂棚坍塌事故是由候機廳頂棚上的一個穿孔引起強度不足所致。

圖4-12汽車內部結構（3）可靠性要求。

零件可靠度的定義和機器可靠度的定義是相同的，而機器的可靠度主要是由其組成零件的可靠度來保證。提高零件的可靠性，應從工作條件（載荷、環境溫度等）和零件性能兩個方面綜合考慮，使其隨機變化盡可能小。同時，加強使用中的維護與監測，也可提高零件的可靠性。

（4）經濟性要求。

零件的經濟性，主要決定於零件的材料和加工成本。因此，提高零件的經濟性主要從零件的材料選擇和結構工藝性設計兩個方面加以考慮。如採用廉價材料以代替貴重材料，採用輕型結構和少餘量、無餘量毛坯，簡化零件結構和改善零件結構工藝性，以及盡可能採用標准化的零、部件等。

（5）質量小的要求。

盡可能減小質量對絕大多數機械零件都是必要的。減小質量首先可以節約材料，另一方面對運動零件可減小其慣性，從而改善機器動力性能。對運輸機械來說，減小零件質量就可減小機械本身的質量，從而減小動載量。要達到零件質量小的目的，應從多方面採取設施。

㈣ 機械零件選材必須遵循的三項原則是什麼

使用要求、工藝性、標准化。

設計機械零件時，不僅應使其滿足使用要求，即具備所要求的工作能力，同時還應當滿足生產要求，否則就可能製造不出來，或雖能製造但費工費料很不經濟。在具體生產條件下，如所設計的機械零件便於加工而加工費用很低，則這樣的零件就稱為具有良好的工藝性。

標准化的研究領域十分寬廣，就工業產品標准化而言，它是指對產品的品種、規格、質量、檢驗或安全、衛生要求等制訂標准並加以實施。產品標准化本身包括三個方面的含義：產品品種規格的系列化、零部件的通用化、產品質量標准化。

(4)機械零件設計的基本准則是什麼擴展閱讀

零件基本要求

1、強度要求

零件在工作時不發生斷裂或者不產生超過容許限度的塑性變形的能力，這是機器正常運轉和安全生產的最基本要求。

2、剛度要求

零件工作時不產生超過規定的彈性變形的能力。這個要求只是對那些由於彈性形變過大就要降低機器工作性能的零件提出的。

3、壽命要求

要求零件在預期的工作期間保持正常工作而不致報廢。這個要求主要是對那些在變應力下工作和工作時受到磨損或腐蝕的零件提出的。

4、工藝性要求

在給定的工藝條件和生產水平下，能用較少的成本和勞動量把零件製造出來，並便於進行裝配。要從生產批量，材料，毛坯製作，加工方法，裝配過程，使用要求等各方面來考慮，合理設計零件結構。

5、經濟性要求

要用較低的成本和較少的工時製造出滿足技術要求的零件這與零件的工藝性有著密切的關系，並在很大程度上影響著機械的經濟性。

可以採取降低材料消耗，採用少餘量或無餘量的毛坯，以廉價材料代替昂貴材料，只在零件的關鍵部位採用優質貴重的材料，盡量採用標准零件等措施來提高零件的經濟性。

6、其他要求

隨著零件的容許空間、質量限制、重要程度、工作情況等的不同，還會提出體積、質量、可靠性、振動穩定性、雜訊等各種不同的要求，設計者應結合具體情況予以區別對待。

㈤ 機械設計有什麼設計准則

機械設計 機械零件的設計具有眾多的約束條件，設計准則就是設計所應該滿足的約束條件。 1、技術性能准則
技術性能包括產品功能、製造和運行狀況在內的一切性能，既指靜態性能，也指動態性能。例如，產品所能傳遞的功率、效率、使用壽命、強度、剛度、抗摩擦、磨損性能、振動穩定性、熱特性等。技術性能准則是指相關的技術性能必須達到規定的要求。例如振動會產生額外的動載荷和變應力，尤其是當其頻率接近機械繫統或零件的固有頻率時，將發生共振現象，這時振幅將急劇增大，有可能導至零件甚至整個系統的迅速損壞。振動性穩定準則就是限制機械繫統或零件的相關振動參數，如固有頻率、振幅、雜訊等在規定的允許范圍之內。又如機器工作時的發熱可能會導致熱應力、熱應變，甚至會造成熱損壞。熱特性准則就是限制各種相關的熱參數(如熱應力、熱應變、溫升等)在規定范圍內。
2、標准化准則 與機械產品設計有關的主要標准大致有： 概念標准化：設計過程中所涉及的名詞術語、符號、計量單位等應符合標准;
實物形態標准化：零部件、原材料、設備及能源等的結構形式、尺寸、性能等，都應按統一的規定選用。
方法標准化：操作方法、測量方法、試驗方法等都應按相應規定實施。
標准化准則就是在設計的全過程中的所有行為，都要滿足上述標准化的要求。現已發布的與機械零件設計有關的標准，從運用范圍上來講，可以分為國家標准、行業標准和企業標准三個等級。從使用強制性來說，可分為必須執行的和推薦使用的兩種。
3、可靠性准則
可靠性：產品或零部件在規定的使用條件下，在預期的壽命內能完成規定功能的概率。可靠性准則就是指所設計的產品、部件或零件應能滿足規定的可靠性要求。
4、安全性准則 機器的安全性包括： 零件安全性：指在規定外載荷和規定時間內零件不發生如斷裂、過度變形、過度磨損和不喪失穩定性等等。
整機安全性：指機器保證在規定條件下不出故障，能正常實現總功能的要求。 工作安全性：指對操作人員的保護，保證人身安全和身心健康等等。
環境安全性：指對機器周圍的環境和人不造成污染和危害。

㈥ 機械零件設計時需要遵循哪些要求

（一）避免在預定壽命期內失效的要求
1．強度
零件在工作中發生斷裂或不允許內的殘容余變形統屬強度不足。上述失效形式，除了用於安全裝置中預定適時破壞的零件外，對任何零件都是應當避免的。因此具有適當的強度是設計零件時必須滿足的最基本條件。
為了提高機械零件的強度，在設計時原則上可以採用以下的措施：
採用強度高的材料；
使零件具有足夠的截面尺寸；
合理地設計零件的截面形狀，以增大截面的慣性矩；
採用熱處理和化學熱處理方法，以提高材料的機械強度特性；
提高運動零件的製造精度，以降低工作時的動載荷；
合理地配置機器中各零件的相互位置，以降低作用於零件上的載荷等。
2．剛度
零件在工作時所產生的彈性變形不超過允許的限度，就叫做滿足了剛度要求。顯然，只有當彈性變形過大就要影響機器工作性能的零件，才需要滿足這項要求。對於這類零件，設計時除了要作強度計算外，還必須作剛度計算。

㈦ 機械零件設計的基本要求都有哪些內容

機械零件設計是從機器的工作原理、承載能力、構造和維護等方面研究通用機械零件的設計問題，其中包括如何合理確定零件的形狀和尺寸、如何合理選擇零件的材料以及如何使零件具有良好的工藝性等。
機械零件設計的基本要求：
零件是組成機器的基本單元，要使所設計的機器滿足基本使用要求，就必須使組成機器的零件滿足以下要求。
1、避免在預定壽命期內失效的要求
在預定壽命期內不失效的要求包括三方面：強度、剛度、壽命。
(1)強度
零件在工作中發生斷裂、磨損或不允許的變形統屬強度不足。上述失效形式，除了用於安全裝置中預定適時破壞的零件外，對任何零件都是應當避免的。因此保證零件有足夠的強度，是機器正常工作的一個基本要求。
為了提高機械零件的強度，在設計時原則上可以採用以下的措施：採用強度高的材料；使零件具有足夠的截面尺寸；合理地設計零件的截面形狀，以增大截面的慣性矩；採用熱處理和化學熱處理方法，以提高材料的力學性能；提高運動零件的製造精度，以降低工作時的動載荷；合理地配置機器中各零件的相互位置，以降低作用於零件上的載荷等。
(2)剛度
零件在工作時所產生的彈性變形不超過允許的限度，就叫做滿足了剛度要求。對於彈性變形過大就要影響機器工作性能的零件，設計時除了要作強度計算外，還必須作剛度計算。
為了提高零件的整體剛度，可採取如下措施：增大零件截面尺寸或增大截面的慣性矩；縮短支承跨距或採用多支點結構，以減小撓曲變形等。
(3)壽命
有的零件在工作初期雖然能夠滿足各種要求，但在工作一定時間後，卻可能由於某些原因而失效。這個零件正常工作延續的時間就叫零件的壽命。
零件壽命是決定機器壽命的基礎，零件的破壞會導致機器無法正常工作。影響零件壽命的主要原因有：材料的疲勞，材料的腐蝕以及相對運動零件接觸表面的磨損。
2、結構工藝性要求
零件具有良好的結構工藝性，是指在既定的生產條件下，能夠方便而經濟地生產出來，並便於裝配。所以零件的結構工藝性應從毛坯製造、機械加工過程及裝配等幾個生產環節加以綜合考慮。工藝性還和批量大小及具體的生產條件相關。為了改善零件的工藝性，就應當熟悉當前的生產水平及條件。對零件的結構工藝性具有決定性影響的零件結構設計，在整個設計工作中佔有很大的比重，因而必須予以足夠的重視。
3、經濟性要求
零件的經濟性首先表現在零件本身的生產成本上。零件的經濟性決定了機器的經濟性，設計零件時，應力求設計出耗費(包括錢財、製造時間及人工)最少的零件。
要降低零件的成本，首先要採用輕型的零件結構，以降低材料消耗，並且採用廉價而供應充足的材料以代替貴重材料，可以降低材料費用；採用少餘量或無餘量的毛坯或簡化零件結構，以減少加工工時；工藝性良好的結構就意味著加工及裝配費用低，所以工藝性對經濟性有著直接的影響，對於大型零件採用組合結構以代替整體結構，這些對降低零件成本均有顯著的作用。另外，盡可能採用標准化的零、部件，就可在經濟性方面取得很大的效益。
4、質量小的要求
對絕大多數零件來說，都應當力求減小其質量。減小質量有兩方面的好處：一方面可以節約材料，節約材料就意味著節省成本；另一方面，對於運動零件來說，可以減小慣性，改善機器的動力性能。
可採取以下措施減小零件的質量：採用緩沖裝置來降低零件上所受的沖擊載荷；使用安全裝置來限製作用在主要零件上的最大載荷；適當減少零件上應力較小處材料，以改善零件受力的均勻性，從而提高材料的利用率；施加與工作載荷相反方向的預載荷，以降低零件上的工作載荷，採用輕型薄壁的沖壓件或焊接件來代替鑄、鍛零件，以及採用強重比高的材料等。
5、可靠性要求
機器的可靠性是由零件的可靠性保證的，零件可靠度是指在規定的使用時間內和預定的環境條件下，零件能夠正常地完成其功能的概率。對於絕大多數機械來說，失效的發生都是隨機性的。因此，為了提高零件的可靠性，就應當在工作條件和零件的性能兩個方面使其隨機變化盡可能地小。此外，在使用中加強維護和對工作條件進行監測，也可以提高零件的可靠性。

㈧ 機械零件設計應滿足哪些基本准則

1、首先要分清拆舊機器零件的工作設備的安全衛生基本要求
（1）合理的機械結構型式。機械設備的結構型式一定要與其執行的預定功能相適宜，不能因結構設計不合理而造成機械正常運行時的障礙、卡塞或松脫；不能因元件或軟體的暇疵而引起微機數據的丟失或機；不能發生任何能夠預計到的與機械設備的設計不合理的有關事件。
（2）拆舊機器零件的工作時,各組成受力零部件及其連接，應滿足完成預定最大載荷的足夠強度、剛度和構件穩定性，在正常作業期間不應發生由於應力或工作循環次數產生斷裂破碎或疲勞破壞、過度變形或垮塌；還必須考慮在此前提下機械設備的整體抗傾覆或防風抗滑的穩定性，特別是那些由於有預期載荷作用或自身質量分布不均的機械振動位移。
（3）對使用環境具有足夠的適應能力。拆舊機器零件的工作設備必須對其使用環境（如溫度、濕度、氣壓、風載、雨雪、振動、負載、靜電、磁場和電場、輻射、粉塵、微生物、動物、腐蝕介質等）具有足夠的適應能力，特別是抗腐蝕或空蝕，耐老化磨損，抗干擾的能力，不致由於電氣元件產生物理性、化學性、生物性的影響而造成事故。
2．可靠有效的安全防護
任何拆舊機器零件的工作都有這樣那樣的危險，當投入拆舊機器零件的工作時，環境條件以及操作人員處於動態結合情況下的危險性就更大。只要存在危險，即使操作者受過良好的技術培訓和安全教育，有完善的規程，也不能完全避免發生機械傷害事故的風險。因此，必須建立可靠的物質屏障，即在機械上配置一種或多種專門用於保護人的安全的防護裝置、安全裝置或採取其他安全措施。當設備或操作的某些環節出現問題時，靠機械自身的各種安全技術措施避免事故的發生，保障人員和設備安全。危險性大或事故率高的生產設備，必須配備好安全防護裝置。

㈨ 誰知道機械零件的設計准則是什麼，還有設計方法。

1、強度准則
要求機械零件的工作應力σ不超過許用應力[σ]。其典型的計算公式是：
（-16）
σlim——極限應力，對受靜應力的脆性材料取其強度極限，對受靜應力的塑性材料取其屈服極限，對受變應力的零取其疲勞極限。
S——安全系數。
2.剛度准則
機械零件在受載荷時要發生彈性變形，剛度是受外力作用的材料、機械零件或結構抵抗變形的能力。材料的剛度由使其產生單位變形所需的外力值來量度。機械零件的剛度取決於它的彈性模量E或切變模量G、幾何形狀和尺寸，以及外力的作用形式等。分析機械零件的剛度是機械設計中的一項重要工作。對於一些需要嚴格限制變形的零件（如機翼、機床主軸等），須通過剛度分析來控制變形。我們還需要通過控制零件的剛度以防止發生振動或失穩。另外，如彈簧，須通過控制其剛度為某一合理值以確保其特定功能。剛度准則是要求零件受載荷後的彈性變形量不大於允許彈性變形量。剛度准則的表達式為
（3–17）
y是彈性變形量，如撓度、縱向伸長（縮短）：[y]為相應的許用彈性變形量。零件的彈性變形量可由理論計算或經實驗得到，許用變形量則取決於零件的用途，根據理論分析或經驗確定。
3.耐熱性准則
由於摩擦等原因，機械在運轉時，機械零件和潤滑劑的溫度一般會升高。過高的工作溫度將導致潤滑效果下降，同時，還會引起零件的熱變形、硬度和強度下降，甚至損壞。如在高溫時，金屬機械零件可能發生膠合、卡死；塑料等非金屬機械零件可能發生軟化，甚至熔化等，在某些場合還會引起熱應力。耐熱性准則一般是控制機械零件的工作溫度不要超過許用值，以保證零部件正常工作，其表達式是
（3–18）
為了改善散熱性能、控制溫升，必要時可以採用水冷或氣冷等措施。
4. 振動穩定性准則
當激勵的頻率等於物體固有頻率時，物體振幅最大，激勵的頻率與固有頻率相差越大，物體的振幅越小。激勵的頻率接近物體的固有頻率時，受迫振動的振幅會很大，這種現象叫做共振。振動穩定性指機械零件在機器運轉時避免發生共振的品質。
為了延長機器的壽命，為了避免軸和機器的損壞，應驗算軸的振動穩定性，特別是高速機器的軸。振動穩定性准則要求機械零件的固有頻率應與激勵的頻率錯開，保證不發生共振。
設機器中受激勵作用的零部件的固有頻率為f，激勵力的頻率為fp，一般要求
fp < 0.85 f 或 fp >1.15 f （3–19）
改變機械零件的剛度和質量可以改變其固有頻率。增大機械零件的剛度和減小其質量，提高其固有頻率；減小機械零件的剛度和增大其質量則降低機械零件的固有頻率。有時，機器運轉時為了防止共振要調節轉速。
軸產生共振的主要原因是：由於材料內部質量不均勻，加之製造和安裝的誤差，使其質心和它的旋轉中心產生偏差，軸旋轉時產生慣性力，這個慣性力使轉子作強迫振動。軸在引起共振時的速度稱為臨界速度。在臨界速度下，這個慣性力的頻率等於或幾倍於轉子的固有頻率，因此發生共振。
5.壽命准則
為了保證機器在一定壽命期限內正常工作，在設計機械零件時必然要對機械零件的壽命提出要求。需要說明，在機器壽命期限內，零件是可以更換的，也就是說某些機械零件的壽命可以比機器的壽命短。機械零件的壽命主要受材料的疲勞、磨損和腐蝕影響。
為了避免發生零件疲勞引起的失效，如疲勞斷裂，應根據機械零件壽命對應的疲勞極限計算疲勞強度。即根據壽命要求，結合零件轉速等具體情況，根據式（3-6），計算出應力循環次數為N時的疲勞極限，再代入強度條件式，計算疲勞強度。當滿足疲勞強度時，可以保證機械零件在破壞前的應力循環次數達到壽命要求。
磨損一般是不可避免的。在一定條件下，腐蝕也是不可避免的，如橋梁結構件、地埋鋼質管道的腐蝕等。在設計時，主要是保證機械零件在壽命內，不要發生過度的磨損和腐蝕。磨損發生的機理尚為完全被人們掌握，影響磨損的因素也比較多，一般根據摩擦學設計原理來改善摩擦副的耐磨性。主要措施有：合理選擇摩擦副材料；合理選擇潤滑劑和添加劑；控制摩擦副的工作條件，如壓強、滑動速度和溫升。
到目前為止，還沒有實用、有效的腐蝕壽命計算方法，通常從材料選擇及防腐處理方面採取措施。如選用耐腐蝕的材料，採用表面鍍層、噴塗、磷化等處理。
6. 可靠性准則
可靠性是產品在規定的條件下和規定的時間內，完成規定功能的能力。產品的質量一般應包含性能指標和可靠性指標。機械產品的性能指標是指產品具有的技術指標，如機械的功率、轉矩、工作力、工作速度等。如果只有性能指標，沒有可靠性指標，產品的性能指標也得不到保證。例如，一台技術先進的飛機，如果可靠性不高，勢必經常發生故障，影響正常飛行和增加維修費用，甚至可能造成嚴重的事故。產品的可靠性用可靠度R（t）來衡量。

㈩ 機械設計的基本要求是什麼

1.1.1設計機械零件的基來本要求源

零件工作可靠並且成本低廉是設計機械零件應滿足的基本要求。
零件的工作能力是指零件在一定的工作條件下抵抗可能出現的失效的能力，對載荷而言稱為承載能力。失效是指零件由於某些原因不能正常工作。只有每個零件都能可靠地工作，才能保證機器的正常運行。
設計機械零件還必須堅持經濟觀點，力求綜合經濟效益高。為此要注意以下幾點：(1)合理選擇材料，降低材料費用；(2)保證良好的工藝性，減少製造費用；(3)盡量採用標准化、通用化設計，簡化設計過程從而降低成本。

1.1.2 機械設計的基本要求
機械產品設計應滿足以下幾方面的基本要求。
1.實現預定功能
2.滿足可靠性要求
3.滿足經濟性要求
4.操作方便、工作安全
5.造型美觀、減少污染