1、強度準(zhǔn)則 

    要求機械零件的工作應(yīng)力σ不超過許用應(yīng)力[σ].其典型的計算公式是：

 （3-16） 

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

    S——安全系數(shù). 

     2.剛度準(zhǔn)則 

    機械零件在受載荷時要發(fā)生彈性變形,剛度是受外力作用的材料、機械零件或結(jié)構(gòu)抵抗變形的能力.材料的剛度由使其產(chǎn)生單位變形所需的外力值來量度.機械零件的剛度取決于它的彈性模量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(shè)計中的一項重要工作.對于一些需要嚴(yán)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(fā)生振動或失穩(wěn).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.剛度準(zhǔn)則是要求零件受載荷后的彈性變形量不大于允許彈性變形量.剛度準(zhǔn)則的表達(dá)式為

 （3–17）  

    y是彈性變形量,如撓度、縱向伸長（縮短）：[y]為相應(yīng)的許用彈性變形量.零件的彈性變形量可由理論計算或經(jīng)實驗得到,許用變形量則取決于零件的用途,根據(jù)理論分析或經(jīng)驗確定. 

3.耐熱性準(zhǔn)則 

    由于摩擦等原因,機械在運轉(zhuǎn)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(dǎo)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(fā)生膠合、卡死；塑料等非金屬機械零件可能發(fā)生軟化,甚至熔化等,在某些場合還會引起熱應(yīng)力.耐熱性準(zhǔn)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(dá)式是 

 （3–18） 

為了改善散熱性能、控制溫升,必要時可以采用水冷或氣冷等措施.

4.  振動穩(wěn)定性準(zhǔn)則

當(dāng)激勵的頻率等于物體固有頻率時,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(xiàn)象叫做共振.振動穩(wěn)定性指機械零件在機器運轉(zhuǎn)時避免發(fā)生共振的品質(zhì).

為了延長機器的壽命,為了避免軸和機器的損壞,應(yīng)驗算軸的振動穩(wěn)定性,特別是高速機器的軸.振動穩(wěn)定性準(zhǔn)則要求機械零件的固有頻率應(yīng)與激勵的頻率錯開,保證不發(fā)生共振.杭州機械加工，杭州CNC加工，杭州零件加工，找杭州技成機械設(shè)備有限公司。歡迎電聯(lián)0571-88562665！

    設(shè)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(zhì)量可以改變其固有頻率.增大機械零件的剛度和減小其質(zhì)量,提高其固有頻率；減小機械零件的剛度和增大其質(zhì)量則降低機械零件的固有頻率.有時,機器運轉(zhuǎn)時為了防止共振要調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)速. 

軸產(chǎn)生共振的主要原因是：由于材料內(nèi)部質(zhì)量不均勻,加之制造和安裝的誤差,使其質(zhì)心和它的旋轉(zhuǎn)中心產(chǎn)生偏差,軸旋轉(zhuǎn)時產(chǎn)生慣性力,這個慣性力使轉(zhuǎn)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于或幾倍于轉(zhuǎn)子的固有頻率,因此發(fā)生共振.

5.壽命準(zhǔn)則

為了保證機器在一定壽命期限內(nèi)正常工作,在設(shè)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(nèi),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(fā)生零件疲勞引起的失效,如疲勞斷裂,應(yīng)根據(jù)機械零件壽命對應(yīng)的疲勞極限計算疲勞強度.即根據(jù)壽命要求,結(jié)合零件轉(zhuǎn)速等具體情況,根據(jù)式（3-6）,計算出應(yīng)力循環(huán)次數(shù)為N時的疲勞極限,再代入強度條件式,計算疲勞強度.當(dāng)滿足疲勞強度時,可以保證機械零件在破壞前的應(yīng)力循環(huán)次數(shù)達(dá)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(jié)構(gòu)件、地埋鋼質(zhì)管道的腐蝕等.在設(shè)計時,主要是保證機械零件在壽命內(nèi),不要發(fā)生過度的磨損和腐蝕.磨損發(fā)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(jù)摩擦學(xué)設(shè)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采取措施.如選用耐腐蝕的材料,采用表面鍍層、噴涂、磷化等處理.

6.  可靠性準(zhǔn)則

可靠性是產(chǎn)品在規(guī)定的條件下和規(guī)定的時間內(nèi),完成規(guī)定功能的能力.產(chǎn)品的質(zhì)量一般應(yīng)包含性能指標(biāo)和可靠性指標(biāo).機械產(chǎn)品的性能指標(biāo)是指產(chǎn)品具有的技術(shù)指標(biāo),如機械的功率、轉(zhuǎn)矩、工作力、工作速度等.如果只有性能指標(biāo),沒有可靠性指標(biāo),產(chǎn)品的性能指標(biāo)也得不到保證.例如,一臺技術(shù)先進(jìn)的飛機,如果可靠性不高,勢必經(jīng)常發(fā)生故障,影響正常飛行和增加維修費用,甚至可能造成嚴(yán)重的事故.產(chǎn)品的可靠性用可靠度R（t）來衡量.可靠度的定義是：產(chǎn)品在規(guī)定的條件下和規(guī)定的時間內(nèi)完成規(guī)定功能的概率.可靠度是時間的函數(shù).有一批數(shù)量為n的相同產(chǎn)品,在t=0開始工作,隨著時間的延續(xù),失效的件數(shù)no（t）在加大,正常工作的件數(shù)ni（t）在減少,在任意時刻t產(chǎn)品可靠度為（3–20） 若某產(chǎn)品工作至3000小時的可靠度R（t）=0.96,則表示有96%的產(chǎn)品可以正常工作到3000小時以上,對具體一件產(chǎn)品來講,其工作到3000小時的概率為96%. 杭州機械加工，杭州CNC加工，杭州零件加工，找杭州技成機械設(shè)備有限公司。歡迎電聯(lián)0571-88562665！

失效率 指產(chǎn)品工作到t時刻,在下階段 的單位時間內(nèi)發(fā)生失效的概率,可以證明,其數(shù)學(xué)表達(dá)式為 （3–21） 分離變量,兩邊積分,得 得（3–22） 零部件的失效率和時間的關(guān)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(chǎn)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.

第Ⅰ階段為早期失效階段,曲線為遞減型.產(chǎn)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(shè)計、制造、貯存、運輸?shù)刃纬傻娜毕?以及調(diào)試、跑合、起動不當(dāng)?shù)热藶橐蛩厮斐傻?當(dāng)這些由于先天不良引起的失效發(fā)生后,設(shè)備運轉(zhuǎn)逐漸正常,則失效率就趨于穩(wěn)定.應(yīng)該盡量設(shè)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(yù)期的過載、誤操作、意外的天災(zāi)等偶然因素所造成.由于失效原因多屬偶然,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(yīng)注意提高產(chǎn)品的質(zhì)量,精心使用維護(hù).

第Ⅲ階段為損壞失效階段,其失效率是遞增型.在t1以后失效率明顯上升.這是由于產(chǎn)品已經(jīng)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(yīng)該注意檢查、監(jiān)控等,提前維修,使失效率仍不上升.

7.  精度準(zhǔn)則

對于高精度的機械零件、機構(gòu)或設(shè)備,要求其運動誤差小于許用值.例如在精密機械中,導(dǎo)軌的直線性誤差、主軸的徑向跳動誤差、齒輪傳動的轉(zhuǎn)角誤差等,必須要有一定的精度要求.可以根據(jù)機器和零件的功能要求,選用合適的公差與配合,即進(jìn)行精度設(shè)計,并能正確地標(biāo)注到圖樣上.還可以按照零件圖給定的公差值,求出機構(gòu)的誤差,與要求的機構(gòu)精度比較.