金属波纹管设计的理论基础是板壳理论、材料力学和计算数学。波纹管的设计参数很多。由于波纹管在系统中的用途不同，设计计算的侧重点也不同。例如，波纹管用于力平衡元件，要求波纹管的有效面积在工作范围内恒定或较小。对于测量元件，要求波纹管的弹性特性是线性的；用于真空开关管作真空密封，要求波纹管的真空密封性、轴向位移和疲劳寿命；对于作为密封件的阀门，波纹管应具有一定的耐压、耐腐蚀、耐温、工作位移和疲劳寿命。根据波纹管的结构特点，波纹管可由圆环壳、扁锥壳或圆环板组成。波纹管的设计计算也是圆壳、扁锥壳或环板的设计计算。
计算参数为刚度、应力、有效面积、不稳定性、允许位移、耐压和使用寿命。
抗压
耐压性是波纹管性能的重要参数。波纹管在室温下波形上不发生塑性变形时所能承受的***大静压力就是波纹管的***大耐压能力。一般情况下，波纹管是在一定的压力（内压或外压）下工作的，所以它在整个工作过程中必须承受这个压力而不产生塑性变形。
波纹管的抗压能力实际上属于波纹管的强度范畴。计算的关键是应力分析，即分析波纹管壁上的应力。只要波纹管壁上***大应力点处的应力不超过材料的屈服强度，波纹管上的压力就不会达到其承受压力。
在相同的其他工况下，相同的波纹管在承受外压时比内压具有更好的稳定性。因此，承受外压时的***大耐压性高于承受内压时的***大耐压性。
当波纹管两端固定时，如果有足够的压力进入波纹管内腔，波纹管的波峰可能会被爆破损坏。波纹管开始爆裂时波纹管内的压力值称为爆破压力。爆破压力是表征波纹管***大抗压强度的参数。波纹管在整个工作过程中，其工作压力远低于爆破压力，否则波纹管会破裂损坏。
当波纹长度小于等于外径时，计算结果与实际爆破压力非常接近；对于细长的波纹管，实际爆破压力要低得多。爆破压力约为允许工作压力的 3 至 10 倍。
稳定
当波纹管两端受到限制时，如果波纹管内的压力增加到某个临界值，波纹管就会不稳定。
允许位移
对于在压缩状态下工作的波纹管，其***大压缩位移为：波纹管在压力下受压直至波纹相互接触时所能产生的***大位移值，也称为波纹管的***大允许位移。结构，它等于波纹管的自由长度与***大压缩长度之间的差值。
波纹管在不发生塑性变形的情况下所能获得的***大位移称为波纹管的允许位移。
波纹管在实际工作过程中会产生残余变形。残余变形也称为***变形或塑性变形。波纹管在力或压力的作用下变形。当力或压力消除时，波纹管不会恢复到原始状态。残余变形，残余变形通常用波纹管不回原位的量来表示，也称为零偏移量。
波纹管位移与零偏移量的关系，无论是拉伸位移还是压缩位移，在波纹管位移的初始阶段，其残余变形很小，一般小于波纹管标准规定的允许零偏移值。但是，当拉（或压）位移逐渐增大到超过某一位移值时，会引起零偏值突然增大，这意味着波纹管有较大的残留量。变形，此后。如果稍微增加位移，残余变形会显着增加。因此，波纹管一般不应超过这个位移，否则会严重降低其精度、稳定性、可靠性和使用寿命。
波纹管受压工作时的允许压缩位移大于受拉工作时的允许拉伸位移。因此，在设计波纹管时，应尽量将波纹管设计成在受压情况下工作。通过实验发现，一般情况下，相同材质、相同规格的波纹管的许用压缩位移为许用拉伸位移的1.5倍。
允许位移与波纹管的几何参数和材料特性有关。一般来说，波纹管的允许位移与材料的屈服强度和外径的平方成正比，与材料的弹性模量和波纹管的壁厚成反比。同时，相对波深和波厚也对其有一定的影响。
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