机械零件的设计准则有哪些?
机械零件的设计准则有如下这些：
为防止零件的失效，在设计零件时所依据的基本原则，称为设计准则。机械零件常用的设计准则如下。
1.强度准则。强度准则就是指零件中的应力不得超过允许的限度，即应使其危险剖面上或工作表面上的工作应力不超过零件的允许应力，用公式表示为满足强度要求的另一种表达方式是使零件工作时危险剖面上的实际安全系数不小于许用安全系数。
2.刚度准则。刚度准则是指零件在载荷作用下产生的弹性变形量不超过机器工作性能所允许的极限值，即许用变形量，许用变形根据不同的机械类型及其使用场合，按理论或经验来确定其合理的数值。
3.寿命准则。寿命准则就是要求零件在预期的工作期限内，能正常工作而不失效。而影响零件寿命的主要因素是材料的疲劳和由于磨损及腐蚀引起的表面失效。依据材料的疲劳极限进行疲劳强度计算可防止发生疲劳失效。
但是对于磨损，由于其类型多，产生的机理也还不完全清楚，影响因素也很复杂，所以尚无通行的能够进行定量计算的方法。然而零件的磨损会使其工作性能降低，过度磨损常成为零件报废的主要原因之一。
因此除采用合理选择摩擦副的材料、提高其耐磨性、采用良好的润滑以减少磨损等措施外，还应限制与磨损有关的参数，例如限制比压（单位接触面积上的压力）和比压与速度的乘积值来保证零件表面有一层强度较高的边界膜，以保护零件表面不产生过量磨损。
对于腐蚀寿命，至今，尚无提出腐蚀寿命的计算方法，因而只好从材料选择和工艺措施两方面来提高零件的防腐蚀能力。例如，选用耐腐蚀的材料，采用发蓝、表面镀层、喷涂漆膜及表面阳极化处理等措施。
4.振动稳定性准则。机器中存在着很多周期性变化的激振源，例如：齿轮的啮合，滚动轴承中的振动，弹性轴的偏心振动等。
如果某一零件本身的固有频率与激振源的频率重合或成整倍数关系时，这些零件就会发生共振，造成零件破坏或机器工作条件失常。因此对易于丧失稳定性的高速机械应进行振动分析和计算，以确保零件及系统的振动稳定性，即在设计时要使机器中受激振作用的各零件的固有频率与激振源的频率错开。
机械零件设计是从机器的工作原理、承载能力、构造和维护等方面研究通用机械零件的设计问题，其中包括如何合理确定零件的形状和尺寸、如何合理选择零件的材料以及如何使零件具有良好的工艺性等。
机械零件设计的基本要求：
零件是组成机器的基本单元，要使所设计的机器满足基本使用要求，就必须使组成机器的零件满足以下要求。
1、避免在预定寿命期内失效的要求
在预定寿命期内不失效的要求包括三方面：强度、刚度、寿命。
(1)强度
零件在工作中发生断裂、磨损或不允许的变形统属强度不足。上述失效形式，除了用于安全装置中预定适时破坏的零件外，对任何零件都是应当避免的。因此保证零件有足够的强度，是机器正常工作的一个基本要求。
为了提高机械零件的强度，在设计时原则上可以采用以下的措施：采用强度高的材料；使零件具有足够的截面尺寸；合理地设计零件的截面形状，以增大截面的惯性矩；采用热处理和化学热处理方法，以提高材料的力学性能；提高运动零件的制造精度，以降低工作时的动载荷；合理地配置机器中各零件的相互位置，以降低作用于零件上的载荷等。
(2)刚度
零件在工作时所产生的弹性变形不超过允许的限度，就叫做满足了刚度要求。对于弹性变形过大就要影响机器工作性能的零件，设计时除了要作强度计算外，还必须作刚度计算。
为了提高零件的整体刚度，可采取如下措施：增大零件截面尺寸或增大截面的惯性矩；缩短支承跨距或采用多支点结构，以减小挠曲变形等。
(3)寿命
有的零件在工作初期虽然能够满足各种要求，但在工作一定时间后，却可能由于某些原因而失效。这个零件正常工作延续的时间就叫零件的寿命。
零件寿命是决定机器寿命的基础，零件的破坏会导致机器无法正常工作。影响零件寿命的主要原因有：材料的疲劳，材料的腐蚀以及相对运动零件接触表面的磨损。
2、结构工艺性要求
零件具有良好的结构工艺性，是指在既定的生产条件下，能够方便而经济地生产出来，并便于装配。所以零件的结构工艺性应从毛坯制造、机械加工过程及装配等几个生产环节加以综合考虑。工艺性还和批量大小及具体的生产条件相关。为了改善零件的工艺性，就应当熟悉当前的生产水平及条件。对零件的结构工艺性具有决定性影响的零件结构设计，在整个设计工作中占有很大的比重，因而必须予以足够的重视。
3、经济性要求
零件的经济性首先表现在零件本身的生产成本上。零件的经济性决定了机器的经济性，设计零件时，应力求设计出耗费(包括钱财、制造时间及人工)最少的零件。
要降低零件的成本，首先要采用轻型的零件结构，以降低材料消耗，并且采用廉价而供应充足的材料以代替贵重材料，可以降低材料费用；采用少余量或无余量的毛坯或简化零件结构，以减少加工工时；工艺性良好的结构就意味着加工及装配费用低，所以工艺性对经济性有着直接的影响，对于大型零件采用组合结构以代替整体结构，这些对降低零件成本均有显著的作用。另外，尽可能采用标准化的零、部件，就可在经济性方面取得很大的效益。
4、质量小的要求
对绝大多数零件来说，都应当力求减小其质量。减小质量有两方面的好处：一方面可以节约材料，节约材料就意味着节省成本；另一方面，对于运动零件来说，可以减小惯性，改善机器的动力性能。
可采取以下措施减小零件的质量：采用缓冲装置来降低零件上所受的冲击载荷；使用安全装置来限制作用在主要零件上的最大载荷；适当减少零件上应力较小处材料，以改善零件受力的均匀性，从而提高材料的利用率；施加与工作载荷相反方向的预载荷，以降低零件上的工作载荷，采用轻型薄壁的冲压件或焊接件来代替铸、锻零件，以及采用强重比高的材料等。
5、可靠性要求
机器的可靠性是由零件的可靠性保证的，零件可靠度是指在规定的使用时间内和预定的环境条件下，零件能够正常地完成其功能的概率。对于绝大多数机械来说，失效的发生都是随机性的。因此，为了提高零件的可靠性，就应当在工作条件和零件的性能两个方面使其随机变化尽可能地小。此外，在使用中加强维护和对工作条件进行监测，也可以提高零件的可靠性。
1、理论设计。所谓理论设计，就是根据设计理论和实验数据所进行的设计。它又可分为设计计算和校核计算两类。设计计算是根据零件的工作情况，选定计算准则，按其所规定的要求计算出零件的主要几何尺寸和参数。校核计算是先按其他方法初步拟定出零件的主要尺寸和参数，然后根据计算准则所规定的要求校核零件是否安全。由于校核计算时已知零件的有关尺寸，因此能计入影响强度的结构因素和尺寸因素，计算结果比较精确。
2、经验设计。经验设计是指根据已有的经验公式或设计者本人的工作经验，或借助类比方法所进行的设计。它主要适用于使用要求变动不大而结构形状已典型化的零件，如箱体、机架、传动零件的结构要素等。
3、模型实验设计。这种设计主要是针对一些尺寸巨大、结构复杂的重要零件，根据初步设计的结果，按比例制成小尺寸的模型，采取实验手段对其各方面的特性进行检验，再根据实验结果对原设计进行逐步修改，从而达到完善的设计。模型实验设计是在设计理论还不成熟，已有的经验又不足以解决设计问题时，为积累新经验、发展新理论和获得好结果而采用的一种设计方法。但这种设计方法费时、耗资，一般只用于特别重要的设计中。
机械零件设计的一般步骤：
(1)选择零件的类型和结构要根据零件的使用要求，在熟悉各种零件的类型、特点及应用范围的基础上进行。
(2)分析和计算载荷。根据机器的工作情况，确定作用在零件上的载荷。
(3)选择合适的材料。根据零件的使用要求、工艺要求和经济性要求选择合适的材料。
(4)确定零件的主要尺寸和参数。根据对零件的失效分析和所确定的计算准则进行计算，确定零件的主要尺寸和参数。
(5)零件的结构设计。应根据功能要求、工艺要求、标准化要求，确定零件合理的形状和结构尺寸。
(6)校核计算。只对重要的零件且有必要时才进行这种校核计算，以确定零件工作时的安全程度。
(7)绘制零件的工作图。
(8)编写设计计算说明书。
机械零件设计是从机器的工作原理、承载能力、构造和维护等方面研究通用机械零件的设计问题，其中包括如何合理确定零件的形状和尺寸、如何合理选择零件的材料以及如何使零件具有良好的工艺性等。
机械设计方法体现出的技术性特点是在工业产品功能、制造等过程中表现出的静态或者动态性能。工业产品会传递出机械设计方法效率和功能，在对抗摩擦和保证振动稳定性上都会达到规定的要求。通过振动产生的额外变应力的影响固有频率会在接近机械设备振幅上出现急剧的变化，将会导致机械设备出现损坏。振动稳定性能够在一定程度上限制机械振动参数的变化，保证固有频率、噪声等都能够控制在合理的范围之内。
1.2标准性
标准化使机械设计方法实行的关键，在机械设计过程中完成相应的符号、计量等设置，以更为标准化的实物形态对原材料、部件、资源等的使用进行统一规划，测量、操作以及试验上都会按照相应的规定实行。标准化贯穿与整体机械设计全过程中，根据内在要求完成机械零件等的设计，并且保证行业、企业、国家等都能够进行统筹规划，严格有效地执行机械设计方法标准。
1.3安全性
机械设计方法能够保证工业生产建设中产品零部件在规定的条件下施工或者完成，产品零部件在预期寿命中实现功能，满足工业生产建设的基本需求。产品零部件即便是在外部压力下也不容易出现变形、断裂、磨损等状况，保证产品零部件的稳定性是机械设计方法的重要内容。机械设计方法是综合性技术，要求 不同技术在科学合理地组合排列下完成。现代机械设计方法是工业生产建设的范围、质量的有效延伸。
