在弯曲变应力作用下零件的设计准则为（　　）。

在弯曲变应力作用下零件的设计准则为（）。

A 、刚度准则

B 、强度准则

C 、抗磨损准则

D 、振动稳定性准则

参考答案

【正确答案：B】

在变应力作用下，零件的主要失效形式是疲劳断裂，因此根据零件的失效形式可以确定其设计准则为强度准则。

谁知道机械零件的设计准则是什么，还有设计方法。

1、强度准则

要求机械零件的工作应力σ不超过许用应力[σ]。其典型的计算公式是：

（3-16）

σlim——极限应力，对受静应力的脆性材料取其强度极限，对受静应力的塑性材料取其屈服极限，对受变应力的零取其疲劳极限。

S——安全系数。

2.刚度准则

机械零件在受载荷时要发生弹性变形，刚度是受外力作用的材料、机械零件或结构抵抗变形的能力。材料的刚度由使其产生单位变形所需的外力值来量度。机械零件的刚度取决于它的弹性模量E或切变模量G、几何形状和尺寸，以及外力的作用形式等。分析机械零件的刚度是机械设计中的一项重要工作。对于一些需要严格限制变形的零件（如机翼、机床主轴等），须通过刚度分析来控制变形。我们还需要通过控制零件的刚度以防止发生振动或失稳。另外如弹簧须通过控制其刚度为某一合理值以确保其特定功能。刚度准则是要求零件受载荷后的弹性变形量不大于允许弹性变形量。刚度准则的表达式为

（3–17）

y是弹性变形量，如挠度、纵向伸长（缩短）：[y]为相应的许用弹性变形量。零件的弹性变形量可由理论计算或经实验得到，许用变形量则取决于零件的用途，根据理论分析或经验确定。

3.耐热性准则

由于摩擦等原因，机械在运转时，机械零件和润滑剂的温度一般会升高。过高的工作温度将导致润滑效果下降，同时还会引起零件的热变形、硬度和强度下降，甚至损坏。如在高温时金属机械零件可能发生胶合、卡死；塑料等非金属机械零件可能发生软化，甚至熔化等，在某些场合还会引起热应力。耐热性准则一般是控制机械零件的工作温度不要超过许用值，以保证零部件正常工作，其表达式是

（3–18）

为了改善散热性能、控制温升，必要时可以采用水冷或气冷等措施。

4. 振动稳定性准则

当激励的频率等于物体固有频率时，物体振幅最大，激励的频率与固有频率相差越大，物体的振幅越小。激励的频率接近物体的固有频率时，受迫振动的振幅会很大，这种现象叫做共振。振动稳定性指机械零件在机器运转时避免发生共振的品质。

为了延长机器的寿命，为了避免轴和机器的损坏，应验算轴的振动稳定性，特别是高速机器的轴。振动稳定性准则要求机械零件的固有频率应与激励的频率错开，保证不发生共振。

设机器中受激励作用的零部件的固有频率为f，激励力的频率为fp，一般要求

fp &lt0.85 f 或 fp &gt1.15 f （3–19）

改变机械零件的刚度和质量可以改变其固有频率。增大机械零件的刚度和减小其质量，提高其固有频率；减小机械零件的刚度和增大其质量则降低机械零件的固有频率。有时机器运转时为了防止共振要调节转速。

轴产生共振的主要原因是：由于材料内部质量不均匀，加之制造和安装的误差，使其质心和它的旋转中心产生偏差，轴旋转时产生惯性力，这个惯性力使转子作强迫振动。轴在引起共振时的速度称为临界速度。在临界速度下，这个惯性力的频率等于或几倍于转子的固有频率，因此发生共振。

5.寿命准则

为了保证机器在一定寿命期限内正常工作，在设计机械零件时必然要对机械零件的寿命提出要求。需要说明在机器寿命期限内，零件是可以更换的，也就是说某些机械零件的寿命可以比机器的寿命短。机械零件的寿命主要受材料的疲劳、磨损和腐蚀影响。

为了避免发生零件疲劳引起的失效，如疲劳断裂，应根据机械零件寿命对应的疲劳极限计算疲劳强度。即根据寿命要求，结合零件转速等具体情况，根据式（3-6），计算出应力循环次数为N时的疲劳极限，再代入强度条件式，计算疲劳强度。当满足疲劳强度时，可以保证机械零件在破坏前的应力循环次数达到寿命要求。

磨损一般是不可避免的。在一定条件下，腐蚀也是不可避免的，如桥梁结构件、地埋钢质管道的腐蚀等。在设计时主要是保证机械零件在寿命内，不要发生过度的磨损和腐蚀。磨损发生的机理尚为完全被人们掌握，影响磨损的因素也比较多，一般根据摩擦学设计原理来改善摩擦副的耐磨性。主要措施有：合理选择摩擦副材料；合理选择润滑剂和添加剂；控制摩擦副的工作条件，如压强、滑动速度和温升。

到目前为止还没有实用、有效的腐蚀寿命计算方法，通常从材料选择及防腐处理方面采取措施。如选用耐腐蚀的材料，采用表面镀层、喷涂、磷化等处理。

6. 可靠性准则

可靠性是产品在规定的条件下和规定的时间内，完成规定功能的能力。产品的质量一般应包含性能指标和可靠性指标。机械产品的性能指标是指产品具有的技术指标，如机械的功率、转矩、工作力、工作速度等。如果只有性能指标，没有可靠性指标，产品的性能指标也得不到保证。例如一台技术先进的飞机，如果可靠性不高，势必经常发生故障，影响正常飞行和增加维修费用，甚至可能造成严重的事故。产品的可靠性用可靠度R（t）来衡量。

机械零件的设计约束条件都有哪些准则？

机械零件的设计具有众多的约束条件，设计准则就是设计所应该满足的约束条件。

一、技术性能准则

技术性能包括产品功能、制造和运行状况在内的一切性能，既指静态性能，也指动态性能。例如产品所能传递的功率、效率、使用寿命、强度、刚度、抗摩擦、磨损性能、振动稳定性、热特性等。技术性能准则是指相关的技术性能必须达到规定的要求。例如振动会产生额外的动载荷和变应力，尤其是当其频率接近机械系统或零件的固有频率时，将发生共振现象，这时振幅将急剧增大，有可能导至零件甚至整个系统的迅速损坏。振动性稳定准则就是限制机械系统或零件的相关振动参数，如固有频率、振幅、噪声等在规定的允许范围之内。又如机器工作时的发热可能会导致热应力、热应变，甚至会造成热损坏。热特性准则就是限制各种相关的热参数(如热应力、热应变、温升等)在规定范围内。

二、标准化准则

与机械产品设计有关的主要标准大致有：

概念标准化：设计过程中所涉及的名词术语、符号、计量单位等应符合标准；

实物形态标准化：零部件、原材料、设备及能源等的结构形式、尺寸、性能等，都应按统一的规定选用。

方法标准化：操作方法、测量方法、试验方法等都应按相应规定实施。

标准化准则就是在设计的全过程中的所有行为，都要满足上述标准化的要求。现已发布的与机械零件设计有关的标准，从运用范围上来讲，可以分为国家标准、行业标准和企业标准三个等级。从使用强制性来说可分为必须执行的和推荐使用的两种。

三、可靠性准则

可靠性：产品或零部件在规定的使用条件下，在预期的寿命内能完成规定功能的概率。可靠性准则就是指所设计的产品、部件或零件应能满足规定的可靠性要求。

四、安全性准则

机器的安全性包括：

零件安全性：指在规定外载荷和规定时间内零件不发生如断裂、过度变形、过度磨损和不丧失稳定性等等。

整机安全性：指机器保证在规定条件下不出故障，能正常实现总功能的要求。

工作安全性：指对操作人员的保护，保证人身安全和身心健康等等。

环境安全性：指对机器周围的环境和人不造成污染和危害。

机械设计（machinedesign），根据使用要求对机械的工作原理、结构、运动方式、力和能量的传递方式、各个零件的材料和形状尺寸、润滑方法等进行构思、分析和计算并将其转化为具体的描述以作为制造依据的工作过程。机械设计是机械工程的重要组成部分，是机械生产的第一步，是决定机械性能的最主要的因素。机械设计的努力目标是：在各种限定的条件(如材料、加工能力、理论知识和计算手段等)下设计出最好的机械，即做出优化设计。

确定零件失效的基本准则是什么？

零件失效的基本准则：零件丧失规定的功能。

主要失效形式： 断裂 、塑变 、表面失效（磨损、胶合、疲劳点蚀）、其他失效

主要失效形式原因：

1.断裂

在工作载荷的作用下，特别是冲击载荷的作用，脆性材料的零件会由于某一危险截面上的应力超过其强度极限而发生断裂。在循环变应力作用下，工作时间较长的零件容易发生疲劳断裂，这是大多数机械零件的主要失效形式之一。断裂是严重的失效，有时会导致严重的人身和设备事故。

2.过大的变形

零件承受载荷工作时，会发生弹性变形，而严重过载时，塑性材料的零件会出现塑性变形。变形造成零件的尺寸、形状和位置发生改变，破坏零件之间的相互位置或配合关系，导致零件乃至机器不能工作。过大的弹性变形还会引起零件振动，如机床主轴的过大弯曲变形不仅产生振动，而且造成工件加工质量降低。

3.表面破坏

在机器中大多数零件都与其他零件发生接触，载荷作用在表面上，摩擦发生在表面上，周围介质又与表面接触，从而造成零件表面发生破坏。表面破坏主要包括腐蚀、磨损和点蚀（接触疲劳）。零件表面破坏会导致能量消耗增加，温度升高，振动加剧，噪声增大，最终使得零件无法正常工作。