機(jī)械設(shè)計(jì)中材料的選擇和應(yīng)用

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我國(guó)工業(yè)的迅速發(fā)展使機(jī)械技術(shù)得到了更為廣泛的應(yīng)用，但在實(shí)際應(yīng)用中依舊存在很多的問(wèn)題，大多數(shù)企業(yè)的機(jī)械設(shè)計(jì)不具備合理性，引起了機(jī)械設(shè)備運(yùn)行中的故障，同時(shí)也加大了生產(chǎn)的成本，對(duì)企業(yè)的長(zhǎng)期穩(wěn)定發(fā)展產(chǎn)生了不利影響。只有對(duì)機(jī)械設(shè)計(jì)提出更高的要求才能夠讓企業(yè)在當(dāng)今激烈的市場(chǎng)中占據(jù)較大的優(yōu)勢(shì)。

一、機(jī)械設(shè)計(jì)中材料選擇的意義

機(jī)械設(shè)計(jì)是一種內(nèi)容復(fù)雜且設(shè)計(jì)成本較高的設(shè)計(jì)工作，對(duì)參與人員有著較為嚴(yán)格的設(shè)計(jì)要求。企業(yè)中機(jī)械設(shè)計(jì)的水平往往決定了企業(yè)的生產(chǎn)效率和產(chǎn)品質(zhì)量。在整個(gè)機(jī)械設(shè)計(jì)當(dāng)中，材料的選擇是比較重要的，也是機(jī)械設(shè)計(jì)工作中較難處理的部分。一個(gè)符合機(jī)械設(shè)計(jì)要求的優(yōu)質(zhì)材料往往可以誕生更高質(zhì)量的產(chǎn)品。通常機(jī)械設(shè)計(jì)工作者會(huì)結(jié)合企業(yè)生產(chǎn)的實(shí)際情況來(lái)設(shè)計(jì)出合乎企業(yè)標(biāo)準(zhǔn)的機(jī)械方案，根據(jù)方案重點(diǎn)進(jìn)行優(yōu)質(zhì)材料的選擇和應(yīng)用，生產(chǎn)出實(shí)用性更強(qiáng)的優(yōu)質(zhì)機(jī)械產(chǎn)品。節(jié)能環(huán)保是未來(lái)行業(yè)發(fā)展的主要方向之一，倘若在將來(lái)不能夠解決機(jī)械制造的材料問(wèn)題，在機(jī)械設(shè)計(jì)上沒(méi)有明顯的跨越式提升，并且獲取更為環(huán)保、可以反復(fù)利用的環(huán)保生態(tài)機(jī)械材料，那么，整個(gè)機(jī)械的設(shè)計(jì)水平就難以提升。所以材料的選擇和應(yīng)用對(duì)于企業(yè)而言，能夠幫助企業(yè)在市場(chǎng)上獲取一定的競(jìng)爭(zhēng)地位。選擇更加環(huán)保科學(xué)的材料，對(duì)于社會(huì)的健康、可持續(xù)發(fā)展有著不容忽視的作用[1]。

二、機(jī)械設(shè)計(jì)中材料的有效選擇

（一）常見(jiàn)的機(jī)械材料

從機(jī)械材料的大的類別來(lái)看，主要分為金屬材料、高分子材料和復(fù)合材料幾個(gè)大類。金屬材料具有硬度大、密度高、導(dǎo)電性等特點(diǎn)。可以接受機(jī)械內(nèi)部運(yùn)作帶來(lái)的轉(zhuǎn)軸和受力，還可以起到連接內(nèi)部結(jié)構(gòu)的作用。

在當(dāng)前的機(jī)械設(shè)計(jì)中，基本都使用金屬材料作為主要的機(jī)械制造材料。在金屬材料中比較具有代表性的就是鋼和鐵，鋼鐵因?yàn)槠涓邚?qiáng)度、高韌性的特點(diǎn)，廣泛應(yīng)用于機(jī)械制作材料。除了金屬材料以外，高分子材料也是機(jī)械設(shè)計(jì)的主要制造材料之一，高分子材料的原材料主要來(lái)源于石油，具有代表性的高分子材料有塑料、橡膠、合成纖維。這種材料可以補(bǔ)充金屬材料在材料應(yīng)用領(lǐng)域的不足，可以被應(yīng)用于更多的生產(chǎn)場(chǎng)景。但同時(shí)也帶來(lái)了環(huán)境上的污染，塑料是無(wú)法在自然環(huán)境中做到完全降解的，需要的時(shí)間周期要用百萬(wàn)年的單位計(jì)算，而且，在其降解的過(guò)程中也會(huì)對(duì)自然生態(tài)環(huán)境造成較大的污染。而復(fù)合材料不僅具有金屬材料耐磨損、耐腐蝕的特征，而且跟金屬材料相比重量較輕，比較適合用來(lái)制作機(jī)械的傳動(dòng)軸，這種材料做成的軸體本身可以優(yōu)化機(jī)械的內(nèi)部結(jié)構(gòu)，減少整個(gè)設(shè)備的重量，同時(shí)可以延長(zhǎng)機(jī)器內(nèi)部的使用壽命，達(dá)到機(jī)械設(shè)備的一個(gè)穩(wěn)定的工作狀態(tài)。器械的運(yùn)作本身就會(huì)產(chǎn)生較大的噪音，復(fù)合材料可以在一定程度上避免大量噪音的產(chǎn)生。

（二）機(jī)械材料的選擇應(yīng)用要點(diǎn)

1.機(jī)械材料的負(fù)重水平

機(jī)械設(shè)備的運(yùn)行過(guò)程中必然要承受比較高的壓力、摩擦力、拉力和承載能力等。這就要求機(jī)械材料的質(zhì)量要足夠高，選擇有著較高負(fù)重水平的材料能夠很好地發(fā)揮機(jī)械零件的性能和作用。在進(jìn)行機(jī)械設(shè)計(jì)材料的選擇中，要對(duì)材料實(shí)行荷載水平測(cè)試，或者進(jìn)行選定材料的后期處理來(lái)提高機(jī)械材料的承載水平[2]。

2.機(jī)械材料的環(huán)保節(jié)能性

在選擇機(jī)械材料中，不僅要考慮材料的物理承載能力，對(duì)于節(jié)能環(huán)保上也要有一定的要求，材料的節(jié)能性可以降低企業(yè)的成本，也符合我國(guó)可持續(xù)發(fā)展觀的基本要求。材料的節(jié)能環(huán)保，主要體現(xiàn)在材料本身的環(huán)保屬性和材料加工環(huán)節(jié)的節(jié)能步驟。在材料的處理上，熱處理通常會(huì)帶來(lái)更大的環(huán)境污染。所以，在材料加工工藝上盡可能地避免這種加工方式，可以選擇加工流程較少的方式進(jìn)行處理。

3.機(jī)械材料的實(shí)用性

材料的實(shí)用性是機(jī)械設(shè)計(jì)過(guò)程中必須要考慮的方面，只有發(fā)揮材料的實(shí)用性，才能夠發(fā)揮機(jī)械重要的實(shí)用功能和運(yùn)作性能，也就決定了機(jī)械的質(zhì)量。從機(jī)械的實(shí)用性出發(fā)，通常都會(huì)要求機(jī)械材料包含較高的輕度、較高的抗摩擦性以及較高的平整性。這就要求在機(jī)械設(shè)計(jì)中對(duì)不同組件的材料進(jìn)行明確的要求，讓材料發(fā)揮出更大的實(shí)用價(jià)值。

三、機(jī)械設(shè)計(jì)中材料的選擇和應(yīng)用

（一）制定機(jī)械的選擇管理流程

在機(jī)械設(shè)計(jì)上，機(jī)械工作者要明確企業(yè)對(duì)機(jī)械設(shè)計(jì)的實(shí)際應(yīng)用需求，在設(shè)計(jì)機(jī)械的制造方案時(shí)詳細(xì)分析機(jī)械材料的實(shí)用性特點(diǎn)，進(jìn)行較為合理的材料選擇。這對(duì)企業(yè)機(jī)械設(shè)計(jì)人員的專業(yè)水平有著一定的要求。對(duì)于所需材料的精準(zhǔn)推敲，合理規(guī)劃?rùn)C(jī)械設(shè)計(jì)的模塊和內(nèi)容，使機(jī)械材料實(shí)現(xiàn)不同模塊功能的正常運(yùn)行，真正發(fā)揮材料對(duì)于機(jī)械運(yùn)行的重要作用。

（二）材料選擇的經(jīng)濟(jì)性和環(huán)保性

在確定了材料之后，在材料的應(yīng)用上要達(dá)到合格的質(zhì)量等級(jí)、優(yōu)越的使用性能、合規(guī)的應(yīng)用標(biāo)準(zhǔn)等。同時(shí)也要考慮材料的經(jīng)濟(jì)性，機(jī)械制造的應(yīng)用往往需要采購(gòu)大量的材料，這就要求要對(duì)材料的采購(gòu)成本進(jìn)行控制，在符合要求的同等材料中選擇價(jià)格相對(duì)低廉的材料進(jìn)行采購(gòu)，合理搭配，制定更為經(jīng)濟(jì)的采購(gòu)搭配方案[3]。

新時(shí)代工業(yè)與傳統(tǒng)工業(yè)的追求不同，傳統(tǒng)企業(yè)大多考慮經(jīng)濟(jì)效益，在設(shè)備材料的開(kāi)采和制造過(guò)程中產(chǎn)生了較多的環(huán)境污染問(wèn)題。如今的企業(yè)在材料的選擇上應(yīng)秉持材料本身是否環(huán)保，在使用過(guò)程中是否會(huì)帶來(lái)環(huán)境污染，以及能不能夠重復(fù)利用的可持續(xù)發(fā)展思想。所以在選擇機(jī)械材料時(shí)，應(yīng)更多地考慮新型環(huán)保材料。

四、結(jié)論

材料的選擇對(duì)于機(jī)械設(shè)計(jì)質(zhì)量有著極其重要的影響，在了解不同機(jī)械材料的自身屬性和對(duì)企業(yè)機(jī)械設(shè)計(jì)對(duì)材料選擇的明確要求下，對(duì)市場(chǎng)上更經(jīng)濟(jì)實(shí)用的材料進(jìn)行合理的搭配和選擇，才能實(shí)現(xiàn)材料較高的性價(jià)比，生產(chǎn)出高質(zhì)量的機(jī)械設(shè)備，為我國(guó)機(jī)械制造產(chǎn)業(yè)的發(fā)展貢獻(xiàn)出一份力量。