机械设计中的材料的选择和应用

李新强　徐其伟

摘 要：在机械设计中，有很多值得注意的问题。设计是保证产品的先进性和适用性的重要环节。因此，在设计的过程中，必须选择优质的材料，确保产品的质量。本文将探究机械设计中材料的选择和应用，为相关工作提出建议。

关键词：机械设计；材料；选择；应用

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2017.20.019

0 引言

随着工业的不断发展，机械化程度成为衡量工业水平的重要标志。机械设备走进各种工业生产车间，甚至走进家庭，应用的领域和范围越来越广，在生产生活中发挥了重要的作用，提供了便利条件。因此，机械的安全性和实用性十分重要，这与设计材料的选择有不可分割的联系。

1 材料选择的重要性

在工业发展的过程中，机械设备也不断的进步，对材料的要求也越来越高。在国内的加工条件的限制下，很多机械的更新出现了问题，这些问题将影响机械的质量和性能。如果材料的强度达不到要求，生产出来的设备就不能按照计划工作，工作的范围和质量都会受到影响[1]。同时，严重的工业污染使人们的环保意日益增强，环保部门也越来越重视这项工作，工业生产不得不关注生产过程中的污染问题，机械设备在使用的过程中也会造成一定的污染，因此，需要选择环保节能的机械设备和生产方式，这也是可持续发展战略的需要。这就要求在机械设计中，选择环保性的材料。

2 选择和应用材料的原则

2.1 经济适用性

在机械设计中，应优先考虑材料的经济性和适用性。设计人员应全面了解设计工艺，并结合设计需求，选择最经济适用的材料，最大程度发挥材料的性能，符合设计要求。保证材料具有良好的收缩性和冲压性、可锻性等。不同的材料有不同的特征，能满足机械设计的不同需求。在既定的工艺条件下，根据材料的性能，科学的选择与应用，这样才能保证机械制造工程健康、持续发展。在满足适用性的同时，要考虑材料的经济性，生产机械设备的资金投入也是有限的，不能为了满足适用性不顾及生产成本。要做到既满足标准的质量要求，又经济实惠，节约人力财力，减少生产成本，为企业创造更多的利润。

2.2 环保节能性

节能环保是当前经济发展形势的要求，也是企业的必然选择。社会经济的不断发展提高了人们的生活水平，同时也带来了严重的环境污染和能源资源的枯竭，工业企业如果始终不关注这方面的问题，生产活动将难以持续下去。治理环境污染和防止能源枯竭是重要的发展问题[2]。要实现可持续性发展，必须控制生产过程中的资源消耗。在保证设计需求得到满足的情况下，应尽量选择污染小、能耗低的材料，节约不可再生资源，从而实现可持续发展。

3 材料的选择应用

3.1 选择适用性的材料

在机械设计中，选择材料首先要考虑材料的实用性。在机械生产的过程中，材料要根据设计方案进行各种处理，如切削、铸造、热处理等，这些处理方法对材料的要求很严格，针对不同的处理方式，要选择特性符合要求的材料，确保加工的过程中不出现不必要的损失。材料的强度和耐磨性也很重要，在设计的时候也要考虑到，这可能会对材料加工后的外观有一些影响，因此，需要根据不同的设计要求选择不同特性的材料，同时满足设计和加工的需求。

3.2 选择无害的材料

机械加工中使用的材料一般都含有危害性元素，这些元素不仅会给环境带来污染，还会影响人体健康。在选择材料的时候要进行检测，尽量减少有害材料的使用。如果必須使用有毒害的材料，应该在加工的过程中适当的处理，避免在与人体接触时，对人体造成伤害。

3.3 选择可回收的材料

机械生产的过程中使用的材料绝大部分都是金属的，有些金属产量很低，属于稀有物质，在机械生产的过程中大量投入使用会使这种资源逐渐减少，濒临枯竭，如果不找到代替的材料，会影响机械生产企业的发展。钢材是机械生产中常用的材料，这类材料回收相对困难。应该选择可循环利用的材料，这样能进一步减少环境污染，降低资源损耗。

3.4 选择载荷型材料

机械加工的过程中会出现材料失效的情况，这是因为在设计的时候，选择的材料在负荷能力上存在偏差[3]。想要保证机械设计方案的有效性，必须清楚的了解材料的性能，慎重的选择。选择的材料必须有较强的荷载能力，并且满足整体的设计需求。

3.5 选择低消耗的材料

当前，在可持续发展战略的要求下，各行业的发展都应充分考虑耗能问题。机械设计工作也是如此，必须尽量选择无污染、低消耗的材料。在生产的过程中，也要采用低消耗的环保方式来加工材料。热处理是一种常见的处理方法，但这种方法影响材料的性能和使用寿命，而且会给环境带来严重的污染。因此，应该尽量避免使用这种处理方式。在设计的时候就要考虑到这个问题，尽量选择不需要热处理的材料，有效降低能耗。

4 结语

综上所述，机械设备已经成为人们生产生活中的重要组成部分，使生产活动变得更高效，节省了人力和资金。在设计过程中，材料的选择和利用是保证机械良好性能的关键。机械设计必须充分考虑材料的经济性、实用性和环保性。

参考文献：

[1]王森.机械设计中的材料的选择和应用[J].科技展望，2016（34）

：49.

[2]吴宗烨.刍议机械设计中材料的选择和应用[J].技术与市场，2016

（11）：123.

[3]杜洪亮.试论机械设计中的材料的选择和应用[J].山东工业技术，

2016（13）：36.endprint