機械設計中材料的選擇和應用分析

王蓓

摘要：落后的生產體制已無法應對激烈的市場競爭，人們對激烈的市場競爭、機械設計、材料選擇的要求日益提高。現代機器生產、材料選擇和具體使用條件是相互關聯的，而這一套環節直接決定了機器設計的質量和機器產品的最終使用。

關鍵詞：機械設計;材料選擇;應用策略

引言：

隨著中國工業化進程的不斷深入，機械化生產已經融入社會各行各業，良好的機械設計材料選擇有助于確保機械設計的質量。如何為機械設計選擇合適的材料，發揮自己的優勢，也是機械領域的一個重要研究課題。

一、合理選擇機械材料的重要性

現階段，在國家科技水平促進經濟有序發展的同時，人們的生活方式和社會工作方式發生了巨大的變化，各種機床對機械材料的發展起到了重要的推動作用。隨著社會的發展，對設備和材料的需求增加，相應的生產企業也越來越多。作為制造商，只有不斷提升整體品質，才能突圍工業市場。隨著機械設備材料質量的逐步提高，國產機械設備的質量有了很大的提高，從更深層次上擴大了影響范圍，極大地有助于提高國家競爭力。此外，新型機械設備在全社會的普及，極大地提高了社會生產力，加快了國家工業化進程，實現了經濟的持續增長。

二、機械設計中常用的材料

1、金屬材料

金屬材料經常用于設計，尤其是鋼和鐵。除了高強度和韌性外，經常被用于各種來源和低成本的機械零件的設計。

2、高分子材料

技術的進步產生了聚合物材料。目前，許多高分子材料如我們的相干塑料、合成纖維等已被用于機械設計。這些材料不僅具有很強的延展性，而且不會造成過多的能源消耗。然而，近年來長期使用會產生白色污染的副作用，需要對這類物質進行環境研究。

3、復合材料

借助物理和化學方法，將各種材料有效融合，形成復合材料。例如，經常看到的合金和樹脂就是這些材料的具體表現。這種材料完全滿足機械設計的要求，可以應用金屬材料和非金屬材料兩種復合材料，為機械設計創造更多價值。

三、機械材料選擇原則

1、負載要求

負載要求是機械設計產品材料質量和安全保證性能的關鍵。因此，設計人員應優先選擇負載滿足其要求的材料。載荷要求不僅滿足設計要求，而且在及時的試驗工作中要時刻注意材料載荷情況。所有的考慮都可以使設計安全，元素滿足基本要求。機械設計要考慮機器的載荷和抗彎能力，如果機器的載荷和抗彎能力不夠，整個設備就會出現故障，不能滿足機械設備的正常運行要求。

2、對周圍環境變化不敏感

不同的機器和設備用于不同的環境，因此不受環境顯著變化影響的材料應該是設計選擇的首選。設備中使用隨環境變化的材料，存在很大的安全隱患，因此在選擇材料時，要考慮機器的運行環境，結合機器的運行情況，選擇如下材料。例如，一些金屬材料在潮濕的環境中會生銹，嚴重影響設備的正常運行。

3、綠色節能環保要求

由于原材料的濫用，人們對節能環保材料的需求越來越明顯。過去使用的一些金屬材料正逐漸被輕質和可再生的復合材料所取代。該類材料的應用是機械設計的一次創新嘗試，效果顯著，并逐漸應用于一線機械設備。堅持環境保護和生態平衡的原則，達到符合環保要求的材料選擇和應用的目的，有效保護人類賴以生存和發展的環境。以泡沫金屬原料為例，該類材料具有可再生特性，實用特性與常規金屬無異，其低廉的價格有助于企業降低成本，保護環境。同時，避免使用高污染材料，如Ni元素對環境造成極大污染，對人體危害極大。

4、經濟原則

所有的業務都是為了盈利和收入而經營的，所以機器設計的材料選擇也必須滿足合理的成本條件。成本是企業能否長久生存的關鍵，經濟性也是選擇機械設計材料的重要環節，在機械設備設計中，質量和經濟性都要兼顧。在將機器設備推向市場時，價格也是有效的競爭手段之一，最終“物美價廉”、性價比高的產品將贏得最大的市場份額，獲得市場競爭力。

四、機械設計材料的選擇應用策略

1、材料性能分析

材料的選擇離不開材料本身的表征，主要包括物理性質和化學性質兩大類。在實際生產中，大部分機械設備的運行環境都比較穩定，包括人工維護。因此，通過物理性能分析，維護人員可以更清楚地了解設備的優劣，在物理性能分析過程中，設計人員不僅要嚴格按照檢測方法進行測試，還要結合未來的使用環境進行實驗模擬。比較不同機械材料的物理性能，分析實際可制造性，以確定材料的最佳效果。在設置檢測相關場景時，設計師必須要有靈活的思維，能夠快速發現和解決這些場景中的材質問題。例如，如果機械零件的規格要求包括有限的重量要求，則可以考慮較輕的金屬材料，并且可以選擇常用的輕質金屬材料，例如鋁和鎂。

2、合理選擇工藝技術

在機械零件設計過程中，往往對零件進行加工，設計者必須在分析處理工藝復雜性的同時，進一步選擇合適的處理工藝。為了詳細說明材料處理工藝的選擇過程，下面以鋼材的熱處理為例。鋼材熱處理包括表面熱處理和一般熱處理。如果機械材料的硬度過大影響切割，一般采用退火來降低硬度。如果需要增加材料的硬度，可以通過選擇Normalize ?來增加材料的硬度。如果正火和退火都不能滿足生產要求，建議采用調質工藝以獲得良好的性能。如果材料的表面需要具有所不具備的固有特性，可以采用表面熱處理工藝進行處理。不同類型的處理方法在具體的任務和實現中都有各自的特點，設計者必須熟悉每一個過程，充分考慮，找到最佳的處理方法。

3、對可再生材料的選擇

如今，隨著中國科技水平的逐步提高，人們在日常生活中對機械設備的需求越來越大。因此，在中國機械設備產品的實際建設中，努力為人們的正常生活創造更好的品質，在選擇可持續材料時必須謹慎，以提供高品質、環保的機械設備產品。

結束語：

機械設計中材料的選擇和應用是一項相對復雜的工作，直接關系到行業的長遠發展，但在實際工作過程中既是機遇也是挑戰。為了更好地促進和改進機械設計工作，機械設計中材料的選擇和應用必須考慮各種因素。在選材上，既要滿足設計要求，又要保證材料經濟、實用、環保，從而為機械設計行業的發展奠定良好的基礎。

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