机械设计中材料的选择和应用

2020-01-18沈济鑫领胜城科技江苏有限公司

环球市场 2020年36期

沈济鑫领胜城科技江苏有限公司

我国工业的迅速发展使机械技术得到了更为广泛的应用，但在实际应用中依旧存在很多的问题，大多数企业的机械设计不具备合理性，引起了机械设备运行中的故障，同时也加大了生产的成本，对企业的长期稳定发展产生了不利影响。只有对机械设计提出更高的要求才能够让企业在当今激烈的市场中占据较大的优势。

一、机械设计中材料选择的意义

机械设计是一种内容复杂且设计成本较高的设计工作，对参与人员有着较为严格的设计要求。企业中机械设计的水平往往决定了企业的生产效率和产品质量。在整个机械设计当中，材料的选择是比较重要的，也是机械设计工作中较难处理的部分。一个符合机械设计要求的优质材料往往可以诞生更高质量的产品。通常机械设计工作者会结合企业生产的实际情况来设计出合乎企业标准的机械方案，根据方案重点进行优质材料的选择和应用，生产出实用性更强的优质机械产品。节能环保是未来行业发展的主要方向之一，倘若在将来不能够解决机械制造的材料问题，在机械设计上没有明显的跨越式提升，并且获取更为环保、可以反复利用的环保生态机械材料，那么，整个机械的设计水平就难以提升。所以材料的选择和应用对于企业而言，能够帮助企业在市场上获取一定的竞争地位。选择更加环保科学的材料，对于社会的健康、可持续发展有着不容忽视的作用[1]。

二、机械设计中材料的有效选择

（一）常见的机械材料

从机械材料的大的类别来看，主要分为金属材料、高分子材料和复合材料几个大类。金属材料具有硬度大、密度高、导电性等特点。可以接受机械内部运作带来的转轴和受力，还可以起到连接内部结构的作用。

在当前的机械设计中，基本都使用金属材料作为主要的机械制造材料。在金属材料中比较具有代表性的就是钢和铁，钢铁因为其高强度、高韧性的特点，广泛应用于机械制作材料。除了金属材料以外，高分子材料也是机械设计的主要制造材料之一，高分子材料的原材料主要来源于石油，具有代表性的高分子材料有塑料、橡胶、合成纤维。这种材料可以补充金属材料在材料应用领域的不足，可以被应用于更多的生产场景。但同时也带来了环境上的污染，塑料是无法在自然环境中做到完全降解的，需要的时间周期要用百万年的单位计算，而且，在其降解的过程中也会对自然生态环境造成较大的污染。而复合材料不仅具有金属材料耐磨损、耐腐蚀的特征，而且跟金属材料相比重量较轻，比较适合用来制作机械的传动轴，这种材料做成的轴体本身可以优化机械的内部结构，减少整个设备的重量，同时可以延长机器内部的使用寿命，达到机械设备的一个稳定的工作状态。器械的运作本身就会产生较大的噪音，复合材料可以在一定程度上避免大量噪音的产生。

（二）机械材料的选择应用要点

1.机械材料的负重水平

机械设备的运行过程中必然要承受比较高的压力、摩擦力、拉力和承载能力等。这就要求机械材料的质量要足够高，选择有着较高负重水平的材料能够很好地发挥机械零件的性能和作用。在进行机械设计材料的选择中，要对材料实行荷载水平测试，或者进行选定材料的后期处理来提高机械材料的承载水平[2]。

2.机械材料的环保节能性

在选择机械材料中，不仅要考虑材料的物理承载能力，对于节能环保上也要有一定的要求，材料的节能性可以降低企业的成本，也符合我国可持续发展观的基本要求。材料的节能环保，主要体现在材料本身的环保属性和材料加工环节的节能步骤。在材料的处理上，热处理通常会带来更大的环境污染。所以，在材料加工工艺上尽可能地避免这种加工方式，可以选择加工流程较少的方式进行处理。

3.机械材料的实用性

材料的实用性是机械设计过程中必须要考虑的方面，只有发挥材料的实用性，才能够发挥机械重要的实用功能和运作性能，也就决定了机械的质量。从机械的实用性出发，通常都会要求机械材料包含较高的轻度、较高的抗摩擦性以及较高的平整性。这就要求在机械设计中对不同组件的材料进行明确的要求，让材料发挥出更大的实用价值。

三、机械设计中材料的选择和应用

（一）制定机械的选择管理流程

在机械设计上，机械工作者要明确企业对机械设计的实际应用需求，在设计机械的制造方案时详细分析机械材料的实用性特点，进行较为合理的材料选择。这对企业机械设计人员的专业水平有着一定的要求。对于所需材料的精准推敲，合理规划机械设计的模块和内容，使机械材料实现不同模块功能的正常运行，真正发挥材料对于机械运行的重要作用。