機械設計中的材料選擇及應用探討

摘要：隨著我國經濟的迅速發展，人們對各方面的要求也普遍提高，既要考慮實用價值，又要考慮經濟適用性，其中就包括人們對于機械設計中材料的選擇與應用。文章就機械設計中的材料選擇與應用的意義，以及應該注意的問題進行了研究，并就如何對機械設計中的材料加以選擇和應用進行了總結。

關鍵詞：機械設計；材料選擇；材料應用；載荷類；低消耗；無害材料 文獻標識碼：A

中圖分類號：TH122 文章編號：1009-2374（2015）21-0017-02 DOI：10.13535/j.cnki.11-4406/n.2015.21.009

材料的選擇與應用在機械設計中是至關重要的一環，材料選擇的好，機械的設計就成功了一半，在之后的機械制造中就會更加順利。所以，我們要重視機械設計中的材料選擇和應用，促進機械設計的可持續發展。

1 機械設計中的材料選擇和應用的重要意義

我國的工業化步伐大大加快，對于機械的使用需求越來越大，對于機械材料的需求更是日益增多，這導致了機械設計材料的稀缺，人們尋求更經濟、更環保、更適用的機械設計材料成了當務之急。為了更好地滿足人們日益需求的物質文化和精神文化需求，這就需要機械設計的材料朝著更加經濟、環保、適用的方向發展，在社會各種發展都對材料進行大規模使用的激烈的市場競爭中，若想獲得一線的發展，就要充分利用目前擁有的材料，利用有限的資源，對機械設計的材料進行選擇和應用，進而進一步地加大對于機械設計的使用和機械設計的工作，為我國機械行業和我國經濟的可持續發展做出應有的貢獻。

2 機械設計中的材料選擇和應用的注意事項

2.1 滿足機械零件應用的要求

機械設計必須要考慮到機械的負載能力，如果機械的負載能力差，就會使整個機械的零件失效，達不到機械進行正常工作的要求。所以，在對機械進行設計時的材料選擇時，一定要結合機械所要進行的工作，考慮到機械所要承受的負載，然后對材料進行選擇，以此作為機械設計的材料選擇進行可靠性實驗的標準。如果機械零件在受到重壓的時候產生扭曲或者彎曲的情況，這種變形有時候是可以恢復的，但有時卻是永久性的，這就使得機械受到損傷，不能進行工作。所以，為了避免上述情況的發生，我們在對機械設計進行材料的選擇時，一定要確保零件不會發生扭曲，確保它的實用性，采用較為堅固的材料進行設計，以便能夠均勻機械的受力，改善材料的抗變形性能。比如，在對機械進行設計加工時，可以采用中碳調制或低碳鋼滲碳的加工方式，用此來提高材料的性能，從而滿足機械零件應用的要求。

2.2 滿足經濟性的要求

每一個企業進行運營都是為了盈利，獲得企業的收入，所以對機械設計材料進行選擇也必須要滿足這個條件。尤其是在當前我國經濟迅速發展的今天，人們對于機械的需求量加大，但是日益突出的資源缺乏的問題卻給機械設計的材料選擇帶來了巨大的困難。企業一方面要考慮到對于企業自身的經濟效益，又要保證機械設計的質量，所以在對機械設計的材料選擇上就要更加仔細慎重，既不能造成材料的浪費，又要盡可能地滿足機械在性能上的一切需求。例如，我們要選擇一種材料，這種材料要具有一定的硬度，這就需要企業對于一切可以進行機械設計的材料進行權衡，根據材料具體的形狀和機械零部件的尺寸大小以及零件需要滿足的硬度進行選擇，選擇的材料要盡可能滿足機械的各種性能，所需的材料數量也要進行嚴格的計算，避免產生浪費現象，造成對材料的采用過多，從而造成了企業的機械設計成本的增加。如果在設計中有效截面的面積小于50mm，那么企業就可以選擇20Cr；如果有效截面面積是50～150mm之間，并且它的重量又不重，小于50kg，那么企業就可以選擇20Cmnti，諸如此類的做法，這樣企業就可以對機械設計的材料的選擇進行合理的優化與改進，避免出現浪費的現象造成資源缺失的進一步加大，從而造成企業的成本大大增加，達不到企業盈利的目的。

2.3 滿足環保性的要求

目前，由于工業發展給環境造成的破壞已經成了一個不爭的事實，如工業生產產生的廢料垃圾、工業垃圾和一些白色污染。這些都是工業發展帶給環境的巨大污染，是人們最近以來普遍關注的問題，也是急需解決的環境問題。從工業生產的源頭，即機械的設計的材料選擇上把好關，選擇對環境具有環保效果的、沒有危害的材料，這樣才能夠促進環境的可持續發展，保持生態平衡，從而推動企業經濟效益的穩步持續發展，推動我國經濟的可持續發展。在這一過程中，擔任機械設計的設計人員也是至關重要的，機械設計人員要掌握多方面的知識，需要對機械設計的材料進行多方面的分析和研究，最終進行慎重的選擇。可以說機械設計工作是一項任重而道遠的事業，機械設計是一切工作順利進行的前提，企業生產取決于設計的好壞，所以為了追求企業的最大利潤，就要加大機械設計對于環境保護的要求，遵循保護環境與生態平衡的原則，對人類賴以生存和發展的家園進行有效的保護，從而實現材料選擇和應用滿足環保性要求的目的。

3 機械設計中材料的選擇和應用

3.1 實用性材料的選擇與應用

機械設計中材料的選擇與應用主要是為了滿足機械在實際操作中的使用，所以機械設計的材料必須要有實用性。首先，在對機械材料的應用上要以工藝生產為指標，對材料所要使用的范圍和用途進行系統的了解后，對材料進行鑄造、切割等操作，以滿足不同設計的需求。其次，機械的不同零件對于材料的需求也不同，這要充分考慮材料的具體使用，例如制造哪個零件，然后再對材料進行強度和耐磨性的選擇，對于有特殊要求的材料要進行特殊處理。

3.2 載荷類型材料的選擇與應用

在機械的使用過程中，如果材料沒有較好的荷載能力，就會造成機械無法使用以及被壓壞的現象，所以對于材料的要求應格外注意它的荷載能力。如在機械的使用過程中，會在正常的時候突然出現抑制失效的情況，這都是荷載出現了問題。所以，在選擇和應用材料時，一定要估算材料的荷載能力，從而完善機械在工作中的使用狀況。

3.3 低消耗材料的選擇與應用

隨著國家對于環保工作的強力推進，機械設計也要遵循國家可持續發展的理念，在機械設計上要盡可能地減少污染和資源的浪費。一方面，要盡可能減少熱處理技術的使用，因為這項技術對材料的壽命是有一定影響的，同時也會帶來較大的環境污染。所以，我們為了有效減少這種現象的發生，可以進行熱軋狀態和冷軋狀態下發揮性能的材料。另一方面，如果不能避免熱處理，就要選擇進行熱處理較少的材料，降低消耗，促進機械行業的可持續發展。

3.4 無害材料的選擇與應用

在人們的日常生活中出現了許多有害的物質，這也加強了企業在機械設計材料選擇上的注意。所以，機械設計的材料要盡可能地選擇一些無害的材料，否則就會給人體帶來一些危害。比如，Ni元素，這種元素對于人體的危害是十分巨大的，同時它還會給環境帶來極大的污染。要對材料進行慎重選擇，防止選擇有害的材料，就要加大對材料的監測和管理，避免有害材料進入到機械設計中來。總之，這是現階段機械設計中一個十分重要的問題。

4 結語

總而言之，我們對于機械設計中的材料選擇和應用要更加符合現代社會對于環保和經濟、實用與可持續的要求，從而為機械設計行業的穩步持續發展提供切實有力的保障。

參考文獻

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作者簡介：池占山（1978-），男，河北廊坊人，華升富士達電梯有限公司中級工程師，研究方向：機械設計、企業物流、ERP。

（責任編輯：周 瓊）