设计机械零件应满足的基本要求

　　设计机械零件应满足如下基本要求：

　　（一）避免在预定寿命期内失效的要求

　　1．强度

　　 零件在工作中发生断裂或不允许的残余变形统属强度不足。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。因此具有适当的强度是设计零件时必须满足的最基本条件。

　　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，以提高材料的机械强度特性；

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。显然，只有当弹性变形过大就要影响机器工作性能的零件，才需要满足这项要求。对于这类零件，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。

　　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。

　　（二）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。

　　（三）可靠性要求

　　零件可靠度的定义与机器可靠度的定义是相同的，即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。

　　（四）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。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；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。这些对降低零件成本均有显著的作用。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。

　　采用廉价而供应充足的材料以代替贵重材料；对于大型零件采用组合结构以代替整体结构，都可以在降低材料费用方面起到积极的作用。

　　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。

　　（五）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；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。

　　为了减小质量，可采取如下措施：采用缓冲装置来降低零件上所收的冲击载荷；采用安全装置来限制作用在主要零件上的最大载荷；从零件上应力较小处削减部分材料，以改善零件受力的均匀性，从而提高材料的利用率；采用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。