机械零件设计的准则优化

零件不发生失效时的安全工作限度称为零件的工作能力，为保证零件安全、可靠地工作，应确定相应的设计准则来保证设计的机械零件具有足够的工作能力。一般来讲，大体有以下设计准则：

1. 强度准则

强度准则是机械零件设计计算最基本的准则。强度是指零件在载荷作用下抵抗断裂、塑性变形及表面损伤的能力。为保证零件有足够的强度，计算时应保证危险截面工作应力σ或τ不能超过许用应力[]σ或[]τ，即

满足强度要求的另一表达式是使零件工作时的实际安全系数S不小于零件的许用安全系数[S]，即

2. 刚度准则

刚度是零件受载后抵抗弹性变形的能力。为保证零件有足够的刚度，设计时应使零件在载荷作用下产生的弹性变形量y不得大于许用变形量[y]，即

弹性变形量y可按各种变形量的理论或实验方法来确定，而许用变形量[y]则应随不同的使用场合，根据理论或经验来确定其合理的数值。

3. 寿命准则

影响零件寿命的主要因素是腐蚀、磨损和疲劳，它们的产生机理、发展规律及对零件寿命的影响是完全不同的。迄今为止，还未能提出有效而实用的腐蚀寿命计算方法，所以尚不能列出腐蚀的计算准则。对磨损，人们已充分认识到它的严重危害性，进行了大量的研究，但由于摩擦、磨损的影响因素十分复杂，产生的机理还未完全明晰，所以至今还未形成供工程实际使用的定量计算方法。对疲劳寿命计算，通常是求出零件使用寿命期内的疲劳极限或额定载荷来作为计算的依据。(www.xing528.com)

4. 振动稳定性准则

机器中存在着许多周期性变化的激振源，如齿轮的啮合、轴的偏心转动、滚动轴承中的振动等。当零件（或部件）的固有频率f与上述激振源的频率fp重合或成整数倍关系时，零件就会发生共振，导致零件在短期内被破坏甚至整个系统毁坏。因此，应使受激零件的固有频率与激振源的频率相互错开，避免共振。相应的振动稳定性的计算准则为

若不满足振动稳定性条件，可改变零件或系统的刚度或采取隔振、减振措施来改善零件的振动稳定性。

5. 散热性准则

机械零部件由于过度发热，会引起润滑失效，零部件胶合、硬度降低、热变形等问题。因此，对于发热较大的机械零部件必须限制其工作温度，满足散热性准则，如蜗杆传动、滑动轴承需进行热平衡计算。

6. 可靠性准则

对于重要的机械零件要求计算其可靠度，作为可靠性的性能指标。可靠度是指，一批零件，共有N0个，在一定的工作条件下进行试验，如在时间t后仍有NS个能正常工作，则这批零件在该工作条件下，达到工作时间t的可靠度R为

式中 Nf—— 在时间t内失效的零件数，N 0=N S+Nf 。