机械设计中材料的选择和应用分析

王蓓

摘要：落后的生产体制已无法应对激烈的市场竞争，人们对激烈的市场竞争、机械设计、材料选择的要求日益提高。现代机器生产、材料选择和具体使用条件是相互关联的，而这一套环节直接决定了机器设计的质量和机器产品的最终使用。

关键词：机械设计;材料选择;应用策略

引言：

随着中国工业化进程的不断深入，机械化生产已经融入社会各行各业，良好的机械设计材料选择有助于确保机械设计的质量。如何为机械设计选择合适的材料，发挥自己的优势，也是机械领域的一个重要研究课题。

一、合理选择机械材料的重要性

现阶段，在国家科技水平促进经济有序发展的同时，人们的生活方式和社会工作方式发生了巨大的变化，各种机床对机械材料的发展起到了重要的推动作用。随着社会的发展，对设备和材料的需求增加，相应的生产企业也越来越多。作为制造商，只有不断提升整体品质，才能突围工业市场。随着机械设备材料质量的逐步提高，国产机械设备的质量有了很大的提高，从更深层次上扩大了影响范围，极大地有助于提高国家竞争力。此外，新型机械设备在全社会的普及，极大地提高了社会生产力，加快了国家工业化进程，实现了经济的持续增长。

二、机械设计中常用的材料

1、金属材料

金属材料经常用于设计，尤其是钢和铁。除了高强度和韧性外，经常被用于各种来源和低成本的机械零件的设计。

2、高分子材料

技术的进步产生了聚合物材料。目前，许多高分子材料如我们的相干塑料、合成纤维等已被用于机械设计。这些材料不仅具有很强的延展性，而且不会造成过多的能源消耗。然而，近年来长期使用会产生白色污染的副作用，需要对这类物质进行环境研究。

3、复合材料

借助物理和化学方法，将各种材料有效融合，形成复合材料。例如，经常看到的合金和树脂就是这些材料的具体表现。这种材料完全满足机械设计的要求，可以应用金属材料和非金属材料两种复合材料，为机械设计创造更多价值。

三、机械材料选择原则

1、负载要求

负载要求是机械设计产品材料质量和安全保证性能的关键。因此，设计人员应优先选择负载满足其要求的材料。载荷要求不仅满足设计要求，而且在及时的试验工作中要时刻注意材料载荷情况。所有的考虑都可以使设计安全，元素满足基本要求。机械设计要考虑机器的载荷和抗弯能力，如果机器的载荷和抗弯能力不够，整个设备就会出现故障，不能满足机械设备的正常运行要求。

2、对周围环境变化不敏感

不同的机器和设备用于不同的环境，因此不受环境显着变化影响的材料应该是设计选择的首选。设备中使用随环境变化的材料，存在很大的安全隐患，因此在选择材料时，要考虑机器的运行环境，结合机器的运行情况，选择如下材料。例如，一些金属材料在潮湿的环境中会生锈，严重影响设备的正常运行。

3、绿色节能环保要求

由于原材料的滥用，人们对节能环保材料的需求越来越明顯。过去使用的一些金属材料正逐渐被轻质和可再生的复合材料所取代。该类材料的应用是机械设计的一次创新尝试，效果显着，并逐渐应用于一线机械设备。坚持环境保护和生态平衡的原则，达到符合环保要求的材料选择和应用的目的，有效保护人类赖以生存和发展的环境。以泡沫金属原料为例，该类材料具有可再生特性，实用特性与常规金属无异，其低廉的价格有助于企业降低成本，保护环境。同时，避免使用高污染材料，如Ni元素对环境造成极大污染，对人体危害极大。

4、经济原则

所有的业务都是为了盈利和收入而经营的，所以机器设计的材料选择也必须满足合理的成本条件。成本是企业能否长久生存的关键，经济性也是选择机械设计材料的重要环节，在机械设备设计中，质量和经济性都要兼顾。在将机器设备推向市场时，价格也是有效的竞争手段之一，最终“物美价廉”、性价比高的产品将赢得最大的市场份额，获得市场竞争力。

四、机械设计材料的选择应用策略

1、材料性能分析

材料的选择离不开材料本身的表征，主要包括物理性质和化学性质两大类。在实际生产中，大部分机械设备的运行环境都比较稳定，包括人工维护。因此，通过物理性能分析，维护人员可以更清楚地了解设备的优劣，在物理性能分析过程中，设计人员不仅要严格按照检测方法进行测试，还要结合未来的使用环境进行实验模拟。比较不同机械材料的物理性能，分析实际可制造性，以确定材料的最佳效果。在设置检测相关场景时，设计师必须要有灵活的思维，能够快速发现和解决这些场景中的材质问题。例如，如果机械零件的规格要求包括有限的重量要求，则可以考虑较轻的金属材料，并且可以选择常用的轻质金属材料，例如铝和镁。

2、合理选择工艺技术

在机械零件设计过程中，往往对零件进行加工，设计者必须在分析处理工艺复杂性的同时，进一步选择合适的处理工艺。为了详细说明材料处理工艺的选择过程，下面以钢材的热处理为例。钢材热处理包括表面热处理和一般热处理。如果机械材料的硬度过大影响切割，一般采用退火来降低硬度。如果需要增加材料的硬度，可以通过选择Normalize  来增加材料的硬度。如果正火和退火都不能满足生产要求，建议采用调质工艺以获得良好的性能。如果材料的表面需要具有所不具备的固有特性，可以采用表面热处理工艺进行处理。不同类型的处理方法在具体的任务和实现中都有各自的特点，设计者必须熟悉每一个过程，充分考虑，找到最佳的处理方法。

3、对可再生材料的选择

如今，随着中国科技水平的逐步提高，人们在日常生活中对机械设备的需求越来越大。因此，在中国机械设备产品的实际建设中，努力为人们的正常生活创造更好的品质，在选择可持续材料时必须谨慎，以提供高品质、环保的机械设备产品。

结束语：

机械设计中材料的选择和应用是一项相对复杂的工作，直接关系到行业的长远发展，但在实际工作过程中既是机遇也是挑战。为了更好地促进和改进机械设计工作，机械设计中材料的选择和应用必须考虑各种因素。在选材上，既要满足设计要求，又要保证材料经济、实用、环保，从而为机械设计行业的发展奠定良好的基础。

参考文献

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