在滿足預期功能的前提下，性能好、效率高、成本低，在預定使用期限內(nèi)安全可靠，操作方便、維修簡單和造型美觀等。
【機械設計的一般程序】
機械設計的一般程序如下圖所示。
【機械零件的主要失效形式和工作能力】
零件曲于某種原因不能正常工作時，稱為失效。
零件的失效形式: 斷裂或塑性變形；過大的彈性變形；工作表面的過度磨損或損傷；發(fā)生強烈的振動；聯(lián)接的松弛； 摩擦傳動的打滑等。
失效原因是強度、剛度、耐磨性、振動穩(wěn)定性及溫度等原因。
強度條件：計算應力＜許用應力；
剛度條件：變形量＜許用變形量；
防止失效的判定條件：計算量＜許用量（工作能力計算準則）。
工作能力：在不發(fā)生失效的條件下，零件所能安全工作的限度。通常此限度是對載荷而言，所以習慣上又稱為承載能力。
名義載荷：在理想的平穩(wěn)工作條件下作用在零件上的載荷。
名義應力：按名義載荷計算所得之應力。
工作載荷：在某種工作條件下零件實際承受的載荷。
載荷系數(shù)K：考慮各種附加載荷因素的影響。
計算載荷：載荷系數(shù)與名義載荷的乘積。
計算應力：按計算載荷計算所得之應力。
【機械零件的設計準則和一般步驟】
（1）零件的設計計算準則
強度準則
剛度準則
磨性準則 p≤[p]
抗振穩(wěn)定性準則 0.85f＞fp或1.15f＜fp
機械零件雖然有多種可能的失效形式，但歸納起來最主要的為強度、剛度、耐磨性、穩(wěn)定性和溫度的影響等幾個方面的問題。對于各種不同的失效形式，相應地有各種工作能力判定條件。例如：當強度為主要問題時，按強度條件判定，即應力≤許用應力；當剛度為主要問題時，按剛度條件判定，即變形量≤許用變形量。
設計機械零件時，常根據(jù)一個或幾個可能發(fā)生的主要失效形式，運用相應的判定條件，確定零件的形狀和主要尺寸。
（2）一般設計步驟
機械零件的設計常按下列步驟進行：1）擬定零件的計算簡圖； 2）確定作用在零件上的載荷；3）選擇合適的材料；4）根據(jù)零件可能出現(xiàn)的失效形式，選用相應的判定條件，確定零件的形狀和主要尺寸，應當注意，零件尺寸的計算值一般并不是最終采用的數(shù)值，設計者還要根據(jù)制造零件的工藝要求和標準、規(guī)格加以圓整；5）繪制工作圖并標注必要的技術(shù)條件。
以上所述為設計計算。在實際工作中，也常采用相反的方式——校核計算。這時先參照實物（或圖紙）和經(jīng)驗數(shù)據(jù)，初步擬定零件的結(jié)構(gòu)和尺寸，然后再用有關(guān)的判定條件進行驗算。還應注意，在一般機器中，只有一部分零件是通過計算確定其形狀和尺寸的，而其余的零件則僅根據(jù)工藝要求和結(jié)構(gòu)要求進行設計。
【機械零件的材料及其選擇】
機械制造中最常用的材料是鋼和鑄鐵，其次是有色金屬合金。非金屬材料如塑料、橡膠等，在機械制造中也具有獨特的使用價值。
適用于制作機械零件的材料種類非常之多，在設計機械零件時，如何從各種各樣的材料中選擇出合適的材料，是一項受多方面因素所制約的復雜的工作。設計者應根據(jù)零件的用途、工作條件和材料的物理、化學、機械和工藝性能以及經(jīng)濟因素等進行全面考慮。
（1）載荷及應力的大小和性質(zhì)
脆性材料：只適用于制造在靜載荷下工作的零件
塑性材料：適用于在有沖擊情況下工作的零件。
金屬材料的性能一般可以通過熱處理加以提高和改善，因此，要充分利用熱處理手段來發(fā)揮材料的潛力。對于常用的調(diào)質(zhì)鋼，由于其回火溫度的不同，可得到機械性能不同的毛坯。
（2）零件的工作情況
零件的工作情況是指零件所處的環(huán)境特點、工作溫度、摩擦磨損程度等。在濕熱環(huán)境下工作的零件，其材料應具有良好防腐蝕能力，可選用不銹鋼、銅合金等。兩配合零件的線性膨脹系數(shù)不能相差過大，一面在溫度變化時產(chǎn)生過大熱應力或使配合松動，另一方面要考慮材料機械性能隨溫度而變化的情況。零件在工作中可能發(fā)生磨損的表面，應提高其表面硬度，增加耐磨性，因此應選擇淬火鋼、滲碳鋼、氮化鋼。
（3）零件的尺寸及重量
零件的尺寸及質(zhì)量的大小與材料的品種及毛坯制取方法有關(guān)。用鑄造材料制造毛坯時，一般可以不受尺寸及質(zhì)量大小的限制；而用鍛造材料制造毛坯時，則須注意鍛壓機械及設備的生產(chǎn)能力。應盡可能選用強重比大的材料，以便減小零件的尺寸和質(zhì)量。
（4）材料的經(jīng)濟性
材料的經(jīng)濟性主要表現(xiàn)在以下幾方面：材料本身的相對價格；材料的加工費用；材料的利用率；采用組合結(jié)構(gòu)；節(jié)約稀有材料。
（5）材料的供應狀況
選材時還應考慮到當時當?shù)夭牧系墓獱顩r。為了簡化供應和貯存的材料品種，對于小批制造的零件，應盡可能地減少同一部機器上使用的材料品種和規(guī)格，各種材料的化學成分和力學性能可在相關(guān)國標、行標和機械設計手冊中查得。
【機械零件的工藝性及標準化】
（1）工藝性
設計機械零件時，不僅應使其滿足使用要求，即具備所要求的工作能力，同時還應當滿足生產(chǎn)要求，否則就可能制造不出來，或雖能制造但費工費料很不經(jīng)濟。
在具體生產(chǎn)條件下，如所設計的機械零件便于加工而加工費用又很低，則這樣的零件就稱為具有良好的工藝性。有關(guān)工藝性的基本要求是：
①毛坯選擇合理機械制造中毛坯制備的方法有：直接利用型材、鑄造、鍛造、沖壓和焊接等。毛坯的選擇與具體的生產(chǎn)技術(shù)條件有關(guān)，一般取決于生產(chǎn)批量、材料性能和加工可能性等。
②結(jié)構(gòu)簡單合理設計零件的結(jié)構(gòu)形狀時，警好采用最簡單的表面（如平面、圓柱面、螺旋面）及其組合，同時還應當盡量使加工表面數(shù)目最少和加工面積最小。
③規(guī)定適當?shù)闹圃炀燃氨砻娲植诙攘慵募庸べM用隨著精度的提高而增加，尤其在精度較高的情況下，這種增加極為顯著。因此，在沒有充分根據(jù)時，不應當追求高的精度。同理，零件的表面粗糙度也應當根據(jù)配合表面的實際需要，作出適當?shù)囊?guī)定。
欲設計出工藝性良好的零件，設計者就必須與工藝技術(shù)員工相結(jié)合并善于向他們學習。此外，在金屬工藝學課程和手冊中也都提供了一些有關(guān)工藝性的基本知識，可供參考。
（2）標準化
標準化是指以制訂標準和貫徹標準為主要內(nèi)容的全部活動過程。標準化的研究領(lǐng)域十分寬廣，就工業(yè)產(chǎn)品標準化而言，它是指對產(chǎn)品的品種、規(guī)格、質(zhì)量、檢驗或安全、衛(wèi)生要求等制訂標準并加以實施。
產(chǎn)品標準化本身包括三個方面的含義：（l）產(chǎn)品品種規(guī)格的系列化，將同一類產(chǎn)品的主要參數(shù)、型式、尺寸、基本結(jié)構(gòu)等依次分檔，制成系列化產(chǎn)品，以較少的品種規(guī)格滿足用戶的廣泛需要；（2）零部件的通用化，將同一類型或不同類型產(chǎn)品中用途結(jié)構(gòu)相近似的零部件（如螺栓、軸承座、聯(lián)軸器和減速器等），經(jīng)過統(tǒng)一后實現(xiàn)通用互換；（3）產(chǎn)品質(zhì)量標準化，產(chǎn)品質(zhì)量是一切企業(yè)的“生命線”，要保證產(chǎn)品質(zhì)量合格和穩(wěn)定就必須做好設計、加工工藝、裝配檢驗，甚至包裝儲運等環(huán)節(jié)的標準化。這樣，才能在激烈的市場競爭中立于不敗之地。
對產(chǎn)品實行標準化具有重大的意義：在制造上可以實行專業(yè)化大運生產(chǎn)，既可提高產(chǎn)品質(zhì)量又能降低成本；在設計方面可減少設計工作量；在管理維修方面，可減少庫存量和便于更換損壞的零件。
