机械设计制造中的材料选择及应用探究

林小艳 钱聪

摘要：近年来，我国经济发展迅速、科技进步显著，这极大的刺激了我国工业的发展势头，使得人们对机械设计材料的选择和应用提出了越来越高的要求。在机械制造业的发展中，机械设备材料的选择起着关键的作用，它对机械的性能和寿命有着重要的影响。机械设计材料的选择非常重要，已成为机械设计行业的难点和重点。在保证机器正常刚度和强度的前提下，节约材料、环保节能、提高机器的经济性和适用性已成为行业研究的重点。本文分析了机械设计材料的特点和选择，仅供参考。

关键词：机械设计;材料选择;应用

引言：

近年来，我国经济社会稳步发展，科学技术快速进步，这极大的推动了我国工业的发展步伐，当前我国已经处于世界工业强国之林，使得人们对机械设计材料的选择和应用提出了越来越高的要求。所以在整个机械设计的选材和工作中，不仅要注意各材料部分的合理性，还要注意各部分之间的协调配合研究。在机械设计过程中，应正确选择材料对象。并合理利用材料在某些特殊方面的特殊性能，从而更好地服务于机械系统。

一.机械设计中的材料的选择和应用的分析

随着经济的快速发展，环境和资源等问题逐渐浮出水面。经过大量的开发，机械设计中的一些重要资源变得越来越少。尽管我国幅员辽阔，但人口众多已造成人均财产处于世界的尽头。同时，一些竞争造成了资源的不稳定性，增加了机械制造材料的成本，进一步减少了应用空间。因此，我们应该对机械设计材料的选择进行更多的研究，以减轻机械制造的负担，提高机械的效率，延长机械的寿命，同时节约能源，减少排放，保护环境，促进可持续发展。

二.材料选择和应用在机械设计中的注意事项

材料选择是机械设计中最重要、最关键的环节之一，关系到整个设计工作的质量。我认为要想做出好的选择，首先要满足产品设计的实用性，其次要满足经济性、可操作性、安全性，最后要满足可持续发展的要求。因此，我认为在机械设计材料的选择上，需要注意以下几个方面：

1.机械设计中材料选择满足机械零件应用要求

实践证明，机械零件失效的最大原因是其承受的外部载荷。此外，这是一个不可避免的矛盾。为了度量这一矛盾，在我们的设计工作中，我们使用了材料载荷性能和要求的外部载荷。作为评价指标。如：负载会导致部件弯曲或扭曲，或者部件会因负载而弯曲、拉伸和压缩。我们可以用中碳钢进行回火或低碳钢采用渗碳处理，或选用各部分性能相对均匀的构件材料，以保证零件的实用性。

2.机械设计中材料的选择满足经济型

零部件材料的缺乏，面对的却是满足社会和发展的大量需求。这就要求工作人员在设计的同时，必须考虑到其经济性。不能使材料浪费，以及材料性能的浪费。比如根据零部件尺寸和其心部的强度等来确定选择材料和材料的深度，就应注意不应太多的用材料不然会增加其成本。就像有效截面面积<50mm，便可用20Cr;而截面面积为50-150mm且重量<50千克的话，就可以选择20Crmnti等。如此的设计就可以有效的节约成本，降低浪费的价值。

3.机械设计中材料选择满足环保性

环境问题已经成为全世界关注的话题，机械设计中材料的选择更是要注意到这一点。工业垃圾、废料垃圾、白色污染，都是设计人员在设计时应注意的问题。设计是生产的开始。并且决定着生产，以环境换取经济的方式是不可取的。这是关系人类发展和生存的重大问题。作为设计的执行者必须要重视材料选择和应用的环保性。

4.机械设计中材料选择的重点问题

材料选择作为机械设计最关键的内容之一。其工作质量的好坏将直接关系到整个机械设计工作质量的好坏，想要做好机械设计中的材料选择工作。首先要使材料满足机械部件在运行过程中各种机械性能、屋里性能以及化学性能的要求，在此基础上，还要兼顾机械生产与加工过程中的可操作性、经济性、以及安全性。

三.机械设计材料的选择原则

1.载荷应力大小和性质这方面的因素主要是从强度观点来考虑，用在充分了解材料的力学性能的前提下来进行选择。脆性材料原则上只适用于只在静载荷下工作的零件。在多少有些冲击的情况下，应以塑性材料作为主要使用的材料，。金属材料的性能一般可通过热处理加以提高和改善，因此，要充分利用热处理手段来发挥材料的潜力。对于最常用的调质钢，由于其回火温度的不同，可得到力学性能不同的毛坯。

2.机械的工作情况

工作温度对材料选择的影响，一方面要考虑互相配合的两零件的材料的线膨胀系数不能相差过大，以免在温度变化时产生过大的应力，或者是配合松动;另一方面也要考虑材料的力学性能随温度而改变的情况。

3.零件的复杂程度及材料加工可能性

结构复杂的零件宜选用铸造毛坯，或用板材冲压出组件后再经焊接而成。结构简单的零件可用锻造法制取毛坯。

四.机械设计中材料应用工作的重点分析

材料的应用作为选材工作质量的体现和延伸，在整个机械设计中起着不容忽视的作用。机械设计中材料选择工作的合理性当然是重要的，材料应用工作的经济性和环保性是相同的。它值得设计者的密切关注。可以说，如何在保证材料选用工作质量的前提下，正确处理材料应用中经济、可操作性、节能环保的统一，已成为机械设计工作中的一个重要课题。这也是机械生产加工业蓬勃发展的必然选择。要在机械设计材料应用中坚决贯彻可持续发展的理念，需要做好以下两个方面的工作：

1.机械设计中材料应用工作需要做到适用性与经济性的统一

设计人员需要明确一点，适用性与经济性的统一是当前在机械设计材料应用工作中首先要考虑的问题之一。

2.机械设计中材料应用工作需要做到环保性与节能性的统一

机械设计材料应用工作环保性与节能性的统一作为生态经济社会建设发展过程中可持续发展观念赋予机械设计工作的新要求，需要引起设计人员特别的关注。经济社会在发展过称重对于各种不可再生原材料的需求与能耗，最终势必会给机械设计材料的选择与应用工作埋下严重的隐患，因而材料应用工作中节能型与环保性的统一已为我们下一步工作的重点，以机械设计铸件环节材料的应用工作为例，铸件设计阶段5%左右的成本决定着80%左右的铸件生产成本。这带给我们的启示是：关注机械设计材料应用阶段的节能环保，不仅可以有效节约原材料和成本，减少不必要的能源耗费。与此同时，广泛的创新空间还能够满足机械设计中材料应用环节的环保性要求

五.结语

伴随着社会的发展和经济的增长，需求的增大和资源的匮乏，对于机械设计中材料的选择和应用是一个很大的考验，本文就此稍作讨论，希望有助于机械设计工作者。

参考文献：

[1]浅析机械设计过程中机械材料的选择和应用[J].明习凤.电子世界.2018（08）.

[2]机械设计过程中机械材料的选择和应用探析[J].王建国.广东蚕业.2018（03）.

[3]CAD在机械设计中的应用及机械制造技術的发展分析[J].赵平安.科技风.2018（06）

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