机械设计过程中机械材料的选择和应用

黄志文

摘 要：针对于机械设计而言，需要重视的首要问题，就是对机械材料的选择，必须要按照配置零件的合理性来选择零件，同时，零件必须要与配合性要求相符合。因此，研究和分析機械设计材料的应用和选技非常有必要。

关键词：机械设计；选择材料；应用

无论是机械设计，还是机械制造，关键的环节都是尺寸的配合，尺寸配合的好坏，不但对机器性能起决定的作用，还关系到机器的使用寿命，对于使用机器的互换性和经济性的指标也有很大的影响。所以，若想机械设计能够可持续地发展，选择和应用机械设计过程中的材料，必须要达到基本的合理性[1]。

一、机械设计中，机械材料选择和应用的意义

机械行业在国民经济的发展中具有推动的作用，是一项至关重要的支撑型产业。针对于机械设计行业而言，选择和应用机械材料都很重要，尤其是科学发展观要求提出以后，重视选择和应用机械设计的力度加大了。产业化在不断地发展，不能够把眼光只放在机械设计的发展上，还应该注重经济效益和环境保护应该步入可持续发展的道路。

我国工业化发展在不断地加快，机械设计所用材料的需求量也在加大，但是，机械设计中可以使用的材料却很少，从世界范围的角度看，社会发展与资源稀缺出现了冲突的情况。为了满足消费者物质文化的需求，使消费者的消费水平得以有效地提升，机械设计行业开始对新型的选材方式进行寻找，这种新型的选择方式既能够使机械设计的经济性和适用性得以有效地满足，又能够使机械设计的可持续发展得以满足[2]。这种新型方式的改进能够充分地利用有限的资源。若想使机械设计深入地发展，必须要将选择和应用机械设计材料协调好，从而使机械行业在社会发展中，做出更大的贡献。

二、机械设计中材料的选择

（一）选择载型材料

在机械设计的过程中，机械材料外载荷性对机械元件能否正常地工作起决定性的作用，若想对零件失效问题进行预防和解决，就需要有效地运用机械零件的性能进行解决该问题。通常零部件失效现象出现的原因，是因为零部件性能与零件外载荷有冲突情况出现，因此，在对机械材料进行选择时，选择的材料必须要与载何性能相符合，才能够使载荷型的材料达到标准。在具体选择机械材料时，载荷性能分为两个方面：其一，零部件是在外载荷作用力下有扭转的现象出现，通常这时的应力主要集中于材料表层，也就是说材料的表面性能对零部间控制效果起决定性的作用。所以，在对机械设计材料进行选择时，最好选择中碳钢或低碳钢渗碳作为原料，这种原料制成的机械部件，能够将一定的载荷力进行有效地承担。零部件利用这种方式进行选择和加工，通常能够使零部件的质量得以有效地保证[3]。其二，在实际工作中，有些零部件对于一定的压缩作用和拉升力都要承受，因此，材料选择时，必须将材料选择性地均匀分布，从而高效地完成选择材料的任务。

（二）选择合金钢和碳素钢材料

机械设计时，生产原材料选择碳素是比较常见的，购买碳素钢价格通常比较低，加工碳素钢的工艺性比较强，因此，在机械设计中应用比较广泛。但是，碳素钢自身不但韧性差，强度也比较低，将碳素钢用于一些中等形状材料的制造时，很难完全淬透，致使使用碳素钢受到严重的影响，因此，就需要在碳素钢中加入合金成分，来进行改进，从而使一种新型的合金钢材料形成。这种合金钢材料不但淬透性比较强，韧性和强度都与碳素钢大致一样，另外，与碳素钢相比，这种合金钢的耐磨性也在很大程度上提高了。

（三）选择可回收利用材料

制造机械是，金属材料可以选用的种类比较多，钢材就已达到百种以上。但是，机械设计时，很多种材料都需要堆砌在一起，因此，使用机械材料时，很难区分材料，利用和回收材料的难度也非常大。在对机械材料进行选择时，注重利用材料的循环性，利用单一零部件或者有些合金的材料来作为使用材料，如此这样，既能够减少材料元件，又能够将材料对环境的压力有效地解决，从而提升材料循环利用的可回收性。

三、机械设计常用材料的应用

（一）高分子的材料

有些塑料和合成类的纤维等，在通常的情况下都被称为是高分子材料，与其他的材料相比较，这种材料具有很广泛的来源，在很多自然界的成分中，都能够将这种材料提取出来，例如，运用天然气将高分子材料进行提取的良好方式。在将高分子材料进行使用时，材料对能源的消耗相比较低，材料自身的密度也比较小，从而使材料的延展性更强。

（二）金属的材料

在很多的工程中，都可以看到金属材料的使用，可以说金属材料已经广泛应用于工程领域中，一些有关人员专门统计了使用金属材料的情况，机械产品中使用的90%以上的材料都是金属材料。针对于大多金属材料而言，大多数选用的是钢铁材料，这就说明钢材具有非常好的自身性，强度和韧性都达到了使用的标准。另外，材料价格也很低，材料可以在生产的许多方面进行使用，这也表示在机械设计材料中使用钢材非度合适。

（三）复合型材料

该材料在通常情况下，是由两种或两种以上的不同材料所构成，运用化学方式制作时，将两种（或以上）不同新型材料进行有机地组合，复合型材料就形成了，许多种生产工艺，复合型材料都可以满足，因此，复合型材料已经比较广泛应该于许多领域。

四、总结

综上所述，设计机械时，必须要对设计材料进行合适地选择，将科学制造工艺有效运用到生产中，从而使节能和环保以及经济之间的效益进行统一，机械设计向可持续发展的方展开展。

参考文献：

[1]李倩.基于CAD系统的印刷机械零件库研究与实现[D].西安工业大学，2016.

[2]程艳.机械设计过程中机械材料的选择和应用探析[J].景德镇学院学报，2014（6）：18-19.

[3]吴淑芳.基于CAD/CAE快速响应的机械结构GBESO法拓扑优化及模型重构研究[D].中北大学，2014.