浅谈机械设计中材料的选择和应用

张 军，黄福敏

(上海振华重工(集团)股份有限公司，上海 200125)



浅谈机械设计中材料的选择和应用

张 军，黄福敏

(上海振华重工(集团)股份有限公司，上海 200125)

机械设计是机械行业的基础工作，机械行业直接影响着我国的经济发展，因此，人们对机械设计的要求也越来越高。在机械设计中，材料的选择和应用是保证机械设计质量的关键，因此，对机械设计材料进行选择和应用，已成为机械领域的重点研究对象。通过阐述机械设计中材料选择和应用的含义，分析了机械设计相关要求，提出了机械设计需要注意的事项，希望促进机械设计行业的多元化发展。

机械设计；材料；选择；应用

我国经济迅速发展，社会各个行业对机械要求也越来越高，机械设计是机械行业的基础工作，对整个国民经济发展来说意义重大。在机械设计中，材料的选择和应用是保证机械设计质量的关键，因此，对机械设计材料进行选择和应用，已成为机械领域的重点研究对象。

1 机械设计中材料选择和应用的含义

随着机械设备需求量的提升，人们对机械设备的质量和功能要求也越来越高，在这样的环境下，做好机械设计工作对机械设备生产企业来说意义重大。在机械设计中，机械材料是机械设备的主要构成元素，在选择机械设备材料时，一定要科学合理。在应用材料前，设计人员要先对材料的各项性能进行检测，检测其是否会对机械设计质量产生影响。在机械设计中，一定要做好设备材料的选择和应用，不仅要保证材料具备实用性，还要保证机械设备的经济环保性原则，促进机械设计行业的多元化发展。

2 机械设计相关要求

2.1 选择低污染、低能耗材料

材料选择包括材料生产过程中的低污染、低能耗以及加工应用过程中的低污染、低能耗两方面。节能环保型材料是机械设计生产过程中的最理想材料，需要注意的是，很多材料本身是低能耗、低污染的，但是在实际的加工过程中，很有可能因为生产工艺等原因，导致材料消耗能源，因此，设计人员要注意以下两方面：第一，要尽量选择未经过热处理即可满足机械设计使用需求的材料。第二，在没有办法避免热处理工艺时，一定要选择热处理程序相对较少的材料，防止材料出现能源消耗和污染问题。

2.2 选择实用材料

机械设计人员在选择材料时，一定要根据机械设计的实际使用原则，根据不同的零件需求，选择符合实用需求的材料。使用性是机械设计中的最基本要求，比如在机械设计中，一些机械零件对强度的要求比较高，而一些零件对美观性要求较高，不同的零件要求指标不同，机械设计人员在实际的设计工作中要区别选择，使其满足机械设计的实际使用需求。

2.3 材料选择科学化

在实际的机械设计中，一些设计材料本身含有铅、镍、砷等元素，这些元素会对人体产生不利影响，即使设计人员已经做好防护措施，也会随着废弃物的排放对人体产生间接影响。机械设计人员在实际生产和工作中要不断提升防范意识，在选择材料时一定要谨慎、细致，保证材料的安全性。

2.4 材料荷载

在机械设计中，材料荷载水平的选择也是非常重要的内容。在实际的机械设计中，一些材料会因为荷载水平低等原因，在后期出现抑制失效等状况，导致大部分的机械零件无法发挥作用。在机械设计中，一定要对材料进行载荷水平评估，选择载荷水平高的材料，根据实际情况对材料进行后期处理，提升材料的载荷水平。

2.5 材料的可循环性

在实际的机械设计中，材料大部分是金属，且不同零件使用的金属种类也不同，为了实现机械应用功能，设计人员会整合一些金属材料，研制多功能的合金型材料。虽然这种机械材料满足了使用需求，但是如果机械出现故障，整个机械设备就会报废，这增加了金属材料的回收难度，也提升了设计成本和回收成本。为了达到废物资源化的目的，设计人员要在机械设计中充分考虑材料的可循环性，比如，在选择金属材料时，可以对一个零部件进行合金处理，在合金过程中尽量少选择元素种类，这样既可以保证合金质量，也不会提高设计成本。

3 机械设计需要注意的事项

3.1 科学发展需求

机械设计单位在选择和应用材料时，一定要贯彻落实科学发展观，在保证机械设备使用功能的前提下，使其具备节约成本、节约资源、保护环境等特点，在有效挖掘机械材料功能的同时，实现发展与资源环境的有效协调。机械设计人员要始终坚持科学发展观，有效促进机械设计的可持续发展。

3.2 注重经济实用性原则

机械设计人员在选择设计材料时，要充分重视材料的实用性和经济性原则。首先，设计人员要从实用性角度入手。机械设计涉及多种工艺手段，且每种工艺对材料的要求都有所不同，如何才能满足众多工艺对材料性能的要求，是选择材料的关键。设计人员通常会对一种材料进行多重工艺加工处理，以满足不同工艺对材料的需求，但如果不达标，就有可能直接影响机械设计的最终质量。其次，机械设计人员要从经济性角度入手。机械设计一定要秉承节约材料、节约成本的原则，满足相关设计需求，选择经济性良好的材料，实现科学化机械设计。

3.3 注重节能环保

机械设计人员在选择和应用机械设计材料时，要重点对材料的节能环保功能进行分析，这也是社会发展对机械材料提出的要求。我国经济发展迅速，但也对环境产生了破坏，导致大量资源浪费，在机械设计中，设计人员一定要将环境保护理念融入其中，促进机械设计的可持续发展。

4 结语

在选择和应用机械设计材料时，机械设计人员要从多个方面进行分析，要在保证机械设计符合相关规范和标准的前提下，更好地顺应时代的发展需求，在此基础上体现经济、环保等特点，更好地促进机械设计行业的多元化发展。

[1] 朱立红，张良.面向绿色制造的凸轮材料选择目标决策[C]//安徽节能减排博士科技论坛论文集，2007.

[2] 陆荣，陆达.摩擦换向抽油机中摆线针轮传动的可靠性优化设计[C]//2011年全国机械行业可靠性技术学术交流会暨第四届可靠性工程分会第三次全体委员大会论文集，2011.

[3] 王凤花，王会赏，孟保燕.大容积钢质洁净气瓶介绍[C]//全国气体标准化技术委员会、全国半导体材料和设备标准化技术委员会气体分会、全国标准样品技术委员会气体标样工作组第四届二次联合会议及全国气体标准化技术委员会气体分析分会召开一届二次会议论文集，2011.

[4] 张奉禄，鲁墨武.加强课程间的联系和管理 搞好机械设计及制造专业的改革[C]//第五届全国机械设计及制造专业教学研讨会议论文集(卷1·教学论文)，2015.

[5] 陶金玉.精心组织课程设计，加强培养设计能力[C]//第五届全国机械设计及制造专业教学研讨会议论文集(卷1·教学论文)，2015.

[6] 全国高等工业学校机械设计及制造专业教学指导委员会第六次工作会议——实验教学工作会议纪要[C]//第五届全国机械设计及制造专业教学研讨会议论文集(卷2·教学史志)，2015.

[7] 全国高等工业学校机械设计及制造专业教学指导委员会第一次工作会议纪要[C]//第五届全国机械设计及制造专业教学研讨会议论文集(卷2·教学史志)，2015.

[8] 贾宝贤，何风梅.机械设计课程教学中的多元化手段[C]//第五届全国机械设计及制造专业教学研讨会议论文集(卷1·教学论文)，2015.

[9] 全国高等工业学校机械设计及制造专业教学指导委员会第五次工作会议纪要[C]//第五届全国机械设计及制造专业教学研讨会议论文集(卷2·教学史志)，2015.

[10] 池占山.机械设计中的材料选择及应用探讨[J].中国高新技术企业，2015，(21)：99-100.

Discussion on material selection and application in mechanical design

ZHANG Jun,HUANG Fu-min

(Shanghai Zhenhua Heavy Industry (Group) Co.,Ltd.,Shanghai 200125,China)

Mechanical design is the basic work of machinery industry,machinery industry has a direct impact on China′s economic development,and requirements on mechanical design are getting higher and higher. In mechanical design,the choice and application of materials is the key to ensure the quality of mechanical design,which has become the focus in the field of mechanical research. By elaborating the meaning of material selection and application in mechanical design,the relevant requirements of mechanical design are analyzed,and matters needing attention are put forward,hoping to promote the diversified development of mechanical design industry.

Mechanical design; Material; Selection; Application

2017-01-22

张军(1981-)，男，工程师，本科；黄福敏(1984-)，男，工程师，本科。

TH122-4

B

1674-8646(2017)06-0154-02