探析机械工程选材

探析机械工程选材

靳旭

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摘要：机械工业是我国国民经济中的一大支柱产业。在机械设备的设计过程中，对材料的合理选择是至关重要的。材料选择的问题，不但关系到后续项目的成功，也关系到项目的造价。在选择这种材质时，应综合考虑其可操作性、经济性和安全性。本文结合教学工作实际，从教学内容、教学方法层面，对如何选取教学内容进行了分层论述。希望能对相关工作起到一定的参考作用。

关键词：机械工程；机械；材料；意义

引言

目前，我国许多行业对高端产品提出了更高要求。在整个机械设计过程中，选材是最重要的一环。必须科学合理地选择建筑材料，才能充分利用建筑材料。实践证明，产品质量得到明显提高。此外，还可以更好地降低具体的项目所需的成本。在实际制造过程中，由于选材的问题，往往造成零件的一些性能指标不能满足规定的指标。因此，在使用过程中，很多机械零件都会很紧张，无法及时了解情况，这将会对实际的制造带来很大的损失。因此，材料的选择，也是至关重要的一环。采用何种材料，将会对整个工程的各个参数有很大的影响。因此，在进行机床的设计时，应该充分注意机床材料的选择，并就机床材料选择时应该考虑的各种问题进行探讨。

一、选材的原理

我们了解到，根据工作条件来确定所需材料的用途要求，第一，这是选材的一项基础出发点。其次，探讨了混凝土的选材方式。第三，考虑到材料的节省。最终实现了“原料充足，技术优良，供应可靠，经济合理”的目标。

（一）节俭选材的原理

经济性原则就是所选用的原材料能否生产出低成本、低价格的商品。考虑到材料选择的经济性，应尽可能选择供应丰富、价格便宜、容易处理、总体费用低的原材料。从整体上看，在确保零件工作特性的前提下，应该尽量选择便宜的材料，并且可以选择以低碳钢代替合金钢；能不用高合金钢就不要用低合金钢；既然可以利用钢铁，那就不需要利用其他的金属了。此外，考虑经济问题不能只看短期利益，更要看长远。从长远来看，某些物品可能在短期看来很贵，但因为它们寿命更长，维护成本更低，所以能带来很好的经济效益。从整体上看，它的经济情况还算不错。另外，在选择聚合物材料时，还应充分考虑外部环境（如：温度、湿度、氧、光、油等）对其性能的影响。

（二）选材的基本原理

选材的基本原理为：所选材制造的机械零件能否保证其工作性能。物料可用性是一种机械零件在正常工作条件下所应有的性能。包含机械性能，物理化学性能等。为保证其安全、可靠、持久地工作，必须对其使用性能进行研究。这是材料选择的第一个依据。不同的零件，对于材料的需求也各有差异，有的零件需要高硬度高耐磨，而有的零件则不需要，只需要维持一定的形状就行。而对于一般的机器零件，其力学特性是首先要考虑的问题。

（三）材料的技术原理

生产能力原则是指能够将选定的原料加工成零件。比如有些材料，单纯从性能上来讲，完全符合要求，但由于不能经过处理，因此其价值不菲，属于次等货色。因此，在材料的选取上，材料的可加工性，将会对材料的制造难度，效率，成本，造成很大的影响。

二、选材的5个步骤

(1)对所选择材料的性能要求及失效分析，重点是零件的服役状态，计算零件的强度，刚度，稳定性等。(2)筛查选定的材料。目前有四种主要的工程材料：金属、陶瓷、高分子和人造物质。3)评估现有研究成果。(4)选择最佳材料；(5)对选定的组件进行现场检查。

三、材料选择

（一）以真实的、有代表性的部件为例，进行材料选择的相似分析

在实际应用中，因零件种类及性能的差异，要求采用多种材料以适应其性能要求，且每种材料都有其自身的特点。相对于钢，金属具有优异的力学性质，因此得到了越来越多的应用。下面列举了几个典型的部件，以便更好的说明所选用的材料。

①一种机器设备的支架。用于生产机器的齿轮，要求它的疲劳特性，尤其是弯曲特性，要求它有很高的耐磨性，很强的冲击韧度，以及良好的力学特性。而中碳钢板经低温淬火后，经表层淬火后，可满足上述条件；经低碳、碳化、低温急冷、回火处理后仍能满足工作需要。当然，38 CrMoAl的表面镀上一层氧化膜，对于加工一台机械零件来说，也不是什么难事。本文就上述三种材料的选择和生产工艺作了比较，并从经济角度作了分析。在这些方法中，高频表面强化工艺的费用最小，其次是炭化工艺，然后是氮化工艺。

②轴是一种重要的结构形式。为达到硬度、强度、抗磨损、抗腐蚀性等要求，一般采用碳钢及合金。通过对基体进行表面改性，可以有效地提高基体的耐磨性和抗疲劳性，从而显著地提高基体的力学性能。其具有比碳钢更高的强度和硬度，但也存在成本较高、易产生应力集中等缺点。通过比较，甄别。

③人的身体部位。车身构件是机器的基本构件。这架机器的很多零件都被安装到了它的表面，有些零件还顺着机器的轨迹移动。因此，整个装置都是以机体为基础进行的，而各部件的定位和运动的准确性，则是与机体本身的准确性有关。由于不同的功能，飞行器部件的形状有很大的不同，但其构造特点是一致的。

（二）对材料的各项性能指标进行全面的分析，并对材料的选择进行全面的考虑，在工程实践中，结构中的大多数元件都处在不同的应力条件下，而且每个元件的应力条件都不一样。因此，在材料的选择上，应当按照最大的要求来选择材料。系统地测试了工件的力学、硬度、耐磨性、耐热性和耐蚀性。

四、机械材料在力学中的运用

（一）钢结构材料与用途

就现阶段而言，还是以工业为主。从改革开放到现在，中国钢铁业不仅在整体产品结构方面发生了巨大变化，在各方面也取得了显著进展。行业集中度进一步提高。其中，汽车业、通信业、海上钻探、石油业、采掘机器、营造业等产业占主导地位。

（二）铝、铝合金及其应用

采用的薄膜材料具有较小的致密度，但具有良好的热传导性。铝合金在外观、成本、使用等方面都有很多优点。在空间方面，利用其高密度、高低温、高强度和高耐腐蚀等特性，充分利用了该材料在太空中的高密度和良好的低温性能。在一些特别的空间领域，很多普通的琴弦已被铝材料所代替，在未来的发展中有很大的发展空间。

结语

所以，在选择机械工程材料的时候，不仅要以零件的应用需求为基础，确保零件的应用寿命，而且要以零件的应用特性为基础，对材料进行科学的选择，以提升零件的应用寿命。这样不仅可以使生产质量得到改善，而且还可以降低成本及能耗，使机器设备的选材更加合理。坚持可持续发展，选择低能耗、轻污染的材料，合理利用资源，使机械工业稳步发展，维护生态平衡，保持人与自然的和谐。本文首先分析了选材的原理，然后接着浅析选材的5个步骤，接着再探讨了材料选择，最后浅谈机械材料在力学中的运用。

参考文献

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