機械設計制造中的材料選擇及應用探究

林小艷 錢聰

摘要：近年來，我國經濟發展迅速、科技進步顯著，這極大的刺激了我國工業的發展勢頭，使得人們對機械設計材料的選擇和應用提出了越來越高的要求。在機械制造業的發展中，機械設備材料的選擇起著關鍵的作用，它對機械的性能和壽命有著重要的影響。機械設計材料的選擇非常重要，已成為機械設計行業的難點和重點。在保證機器正常剛度和強度的前提下，節約材料、環保節能、提高機器的經濟性和適用性已成為行業研究的重點。本文分析了機械設計材料的特點和選擇，僅供參考。

關鍵詞：機械設計;材料選擇;應用

引言：

近年來，我國經濟社會穩步發展，科學技術快速進步，這極大的推動了我國工業的發展步伐，當前我國已經處于世界工業強國之林，使得人們對機械設計材料的選擇和應用提出了越來越高的要求。所以在整個機械設計的選材和工作中，不僅要注意各材料部分的合理性，還要注意各部分之間的協調配合研究。在機械設計過程中，應正確選擇材料對象。并合理利用材料在某些特殊方面的特殊性能，從而更好地服務于機械系統。

一.機械設計中的材料的選擇和應用的分析

隨著經濟的快速發展，環境和資源等問題逐漸浮出水面。經過大量的開發，機械設計中的一些重要資源變得越來越少。盡管我國幅員遼闊，但人口眾多已造成人均財產處于世界的盡頭。同時，一些競爭造成了資源的不穩定性，增加了機械制造材料的成本，進一步減少了應用空間。因此，我們應該對機械設計材料的選擇進行更多的研究，以減輕機械制造的負擔，提高機械的效率，延長機械的壽命，同時節約能源，減少排放，保護環境，促進可持續發展。

二.材料選擇和應用在機械設計中的注意事項

材料選擇是機械設計中最重要、最關鍵的環節之一，關系到整個設計工作的質量。我認為要想做出好的選擇，首先要滿足產品設計的實用性，其次要滿足經濟性、可操作性、安全性，最后要滿足可持續發展的要求。因此，我認為在機械設計材料的選擇上，需要注意以下幾個方面：

1.機械設計中材料選擇滿足機械零件應用要求

實踐證明，機械零件失效的最大原因是其承受的外部載荷。此外，這是一個不可避免的矛盾。為了度量這一矛盾，在我們的設計工作中，我們使用了材料載荷性能和要求的外部載荷。作為評價指標。如：負載會導致部件彎曲或扭曲，或者部件會因負載而彎曲、拉伸和壓縮。我們可以用中碳鋼進行回火或低碳鋼采用滲碳處理，或選用各部分性能相對均勻的構件材料，以保證零件的實用性。

2.機械設計中材料的選擇滿足經濟型

零部件材料的缺乏，面對的卻是滿足社會和發展的大量需求。這就要求工作人員在設計的同時，必須考慮到其經濟性。不能使材料浪費，以及材料性能的浪費。比如根據零部件尺寸和其心部的強度等來確定選擇材料和材料的深度，就應注意不應太多的用材料不然會增加其成本。就像有效截面面積<50mm，便可用20Cr;而截面面積為50-150mm且重量<50千克的話，就可以選擇20Crmnti等。如此的設計就可以有效的節約成本，降低浪費的價值。

3.機械設計中材料選擇滿足環保性

環境問題已經成為全世界關注的話題，機械設計中材料的選擇更是要注意到這一點。工業垃圾、廢料垃圾、白色污染，都是設計人員在設計時應注意的問題。設計是生產的開始。并且決定著生產，以環境換取經濟的方式是不可取的。這是關系人類發展和生存的重大問題。作為設計的執行者必須要重視材料選擇和應用的環保性。

4.機械設計中材料選擇的重點問題

材料選擇作為機械設計最關鍵的內容之一。其工作質量的好壞將直接關系到整個機械設計工作質量的好壞，想要做好機械設計中的材料選擇工作。首先要使材料滿足機械部件在運行過程中各種機械性能、屋里性能以及化學性能的要求，在此基礎上，還要兼顧機械生產與加工過程中的可操作性、經濟性、以及安全性。

三.機械設計材料的選擇原則

1.載荷應力大小和性質這方面的因素主要是從強度觀點來考慮，用在充分了解材料的力學性能的前提下來進行選擇。脆性材料原則上只適用于只在靜載荷下工作的零件。在多少有些沖擊的情況下，應以塑性材料作為主要使用的材料，。金屬材料的性能一般可通過熱處理加以提高和改善，因此，要充分利用熱處理手段來發揮材料的潛力。對于最常用的調質鋼，由于其回火溫度的不同，可得到力學性能不同的毛坯。

2.機械的工作情況

工作溫度對材料選擇的影響，一方面要考慮互相配合的兩零件的材料的線膨脹系數不能相差過大，以免在溫度變化時產生過大的應力，或者是配合松動;另一方面也要考慮材料的力學性能隨溫度而改變的情況。

3.零件的復雜程度及材料加工可能性

結構復雜的零件宜選用鑄造毛坯，或用板材沖壓出組件后再經焊接而成。結構簡單的零件可用鍛造法制取毛坯。

四.機械設計中材料應用工作的重點分析

材料的應用作為選材工作質量的體現和延伸，在整個機械設計中起著不容忽視的作用。機械設計中材料選擇工作的合理性當然是重要的，材料應用工作的經濟性和環保性是相同的。它值得設計者的密切關注。可以說，如何在保證材料選用工作質量的前提下，正確處理材料應用中經濟、可操作性、節能環保的統一，已成為機械設計工作中的一個重要課題。這也是機械生產加工業蓬勃發展的必然選擇。要在機械設計材料應用中堅決貫徹可持續發展的理念，需要做好以下兩個方面的工作：

1.機械設計中材料應用工作需要做到適用性與經濟性的統一

設計人員需要明確一點，適用性與經濟性的統一是當前在機械設計材料應用工作中首先要考慮的問題之一。

2.機械設計中材料應用工作需要做到環保性與節能性的統一

機械設計材料應用工作環保性與節能性的統一作為生態經濟社會建設發展過程中可持續發展觀念賦予機械設計工作的新要求，需要引起設計人員特別的關注。經濟社會在發展過稱重對于各種不可再生原材料的需求與能耗，最終勢必會給機械設計材料的選擇與應用工作埋下嚴重的隱患，因而材料應用工作中節能型與環保性的統一已為我們下一步工作的重點，以機械設計鑄件環節材料的應用工作為例，鑄件設計階段5%左右的成本決定著80%左右的鑄件生產成本。這帶給我們的啟示是：關注機械設計材料應用階段的節能環保，不僅可以有效節約原材料和成本，減少不必要的能源耗費。與此同時，廣泛的創新空間還能夠滿足機械設計中材料應用環節的環保性要求

五.結語

伴隨著社會的發展和經濟的增長，需求的增大和資源的匱乏，對于機械設計中材料的選擇和應用是一個很大的考驗，本文就此稍作討論，希望有助于機械設計工作者。

參考文獻：

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