浅析机械设计中材料的选择与应用

浅析机械设计中材料的选择与应用

唐爱存

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摘要：在机械工程产业中，机械设计起着非常关键的作用，它应该从产业、社会和经济的可持续发展的角度着手，既要与经济和社会的需要相匹配，又要对建筑材料的实用价值、环境保护性和经济效益进行全面的考量，以尽可能降低对周边环境的空气污染和能源消耗。要更好地满足生产的需要，我们要转变机械设计观念，认真借鉴国外先进的机械设计技术，并结合我国的具体情况制定出合适的机械方案。同时，为了更好地评价不同材质的力学特性，使其能够满足我国在未来较长时期内迅速而又繁荣的发展需要。

关键词：机械设计；材料；选择；应用

1材料的类型

1.1金属材料

有三大类的金属物质，黑色的，有色的，特殊的。所谓的黑色，其实就是由铁和炭两种不同的物质构成的一种铁与炭的结合体。非铁金属主要有铜及铜合金，铝及铝合金等。钢铁、生铁是当今世界上使用最广泛、生产最多、需求量最大的一种金属。有色金属在我国的使用量虽不及钢材，但因其特殊的性质与优势，在机械、建筑、航空航天、电工电子等行业中得到了越来越多的应用。

1.2非金属材料

其中，无机物质包括玻璃，陶瓷，石墨，岩石等；木质，塑料，橡胶，等等。伴随着科学技术的不断进步和机械产业的不断发展，出现了许多新的非金属材料，它们给人们的生活带来了很多的惊奇和变化，比如水泥、陶瓷、人造石墨、合成树脂等新材料的产生，也进一步促进了新材料的研发、设计、制造和应用等模式的发生了重大的变化。虽然非晶合金的力学性质相对较弱，但是某些特种非晶合金在化工生产中却是不可或缺的。

1.3高分子材料

聚合物材料是一种聚合物，它是一种聚合物，它包括塑料，橡胶，纤维，薄膜，涂料等。它的用途十分广阔，基本上涵盖了各个方面，比如饭盒、塑料袋、仪器设备外壳、电线电缆外套料、汽车保险杠、衣服、薄膜、风力发电机扇叶、齿轮、结构件等。它在人类的日常生活中有着极为普遍的应用，已经变成了促进国民经济发展的一种关键的物质。伴随着聚合物材料的合成与发展，出现了一些具有功能性、节能性的物质，它们在在满足其使用价值的同时，还具有节能、高效的特点，与传统的物质相比，它有着更广阔的发展前景和应用范围，它不但可以提升经济效益和社会效益，而且还可以作为国防建设、尖端技术发展的一个不可或缺的物质。

2机械设计中材料的选择

2.1机械设计中常用的材料

金属材料因其较高的力学性能和较高的硬度、较低的价格和易于制造等特点，经常被用作基本材料，例如铁和铝。聚合物因其工艺简单、使用无污染、应用广泛等优点而逐渐成为机械设计中的一大热点。复合材料从研发到现在，一直都很受到人们的青睐，因为它拥有节能和环保，绿色无污染，耗能较少等优势。以“硅”为主体的陶瓷，具有高硬度、高硬度、轻密度、耐腐蚀、耐水性等特点，但因其昂贵的加工工艺和较低的可塑性，使其在工程上受到了很大的制约。

2.2材料对机械设计的影响

而在机械设计业中，更多的关注的是产品和工艺方面。在生产过程中，产品品质的好坏与产品的开发密切相关。而在机器设备的设计过程中，选用的材料不仅关系到机器设备的完成，而且还关系到机器设备的造价。在符合设计需求的情况下，对机器材质进行合理的选用，既可以有效地确保机器的加工品质，又可以减少机器制作的费用，为以后的工作奠定良好的基础。

2.3材料选择的基本原则

在进行机器的设计时，必须要注意工作环境、耐久性、工艺性能和费用等方面的具体影响。在选用原料时，还应根据产品的特殊性质，如可利用性，可加工性，经济性等。

3机械设计中材料的选择与应用方法

3.1绿色环保材料的选择

在国家高度重视资源与生态建设的同时，社会公众对环境问题的关心也在不断提高。为了促进产业的发展，在选用材料的时候，要格外注意材料的环保特性，尽量选用绿色环保、危害性较小的材料。为降低外界环境对其造成的损害，有些厂商为了满足更高的环保要求，选用耐腐蚀性能好的不锈材料。但也有个别工厂在使用过程中，会对工人的人身和生活环境产生极大的危害。在进行机械设计的时候，应该将绿色和生态的概念融入到机械设计之中，尽量选择具有良好的环保性能和对环境污染小的材料。此外，为了确保机械制造公司的长期发展，应该将国家的环保要求、机械零部件的功能要求和公司的利益等因素结合起来，准确地估算出制造的费用，并尽量选择价格低廉、具有较强功能性的材料。

3.2实用性机械材料的选择应用

选择适当的材料，使其符合机床的要求，是机床设计中的关键问题。在此基础上，根据材料的特性，找出最适合的材料，从而达到改善产品品质、提升生产效率的目的。通过这种方法，可以减少能源的消耗，提高产品的力学性能。为保证材料在切削过程中的抗弯、抗弯、抗折等关键破坏形态，需重点关注材料在切削过程中出现的断裂、破损、麻点剥落等问题。所以，在选择机加工材料的时候，应该根据不同的使用环节、性能要求和外形特点，选择最适合的材料，从而保证最好的加工结果。

3.3结合机械构件失效抗力指标

在机器的设计过程中，因不同材质所承受的载荷不同，会引起机器材质的破坏，从而引起机器的失效。因此，要保证机构的高效执行，就需要对不同材质的载荷进行准确的分析和计算，从而保证机构的性能达到机构的设计要求。结构故障抗性是指在服役期间，对损伤、扭转和破碎的抵抗能力，其与材料载荷等级有关，有助于提高结构抵抗外部因素的能力，从而防止其提前失效。由于各种类型的构件在使用过程中，其材质特征各不相同，因此，在使用过程中，各构件在使用过程中，其相互匹配、相互影响、相互影响、相互影响等方面都存在较大的差异。对机械材料的破坏阻力进行深入的研究具有十分重要的意义，为此，需要对其进行科学的力学特性试验，并通过试验得到的数据来获得相应的抗剪强度。

3.4提高人员综合素质

如何选择和使用适合的机械设计材料，可以有效地提升机械设计的效率。然而，现在有很多的机械设计人员并不具备这方面的相关知识，他们在选择和使用材料时缺少丰富的经验，导致在后期的应用过程中会发生一些问题，从而影响到公司的正常生产工作，阻碍了公司的发展。企业招聘机械设计师时，因缺少一种健全的评估机制，造成了目前国内的机械行业一团糟，其人才素质参差不齐，无法满足企业对产品多样化的需求。要提高我国机械技术人才的职业素质，就必须增加资金，加强实践训练，让那些缺乏经验和技能的技术人才尽快提高素质，给中国的机械技术人才注入新的活力，促进整个行业的发展。

结语：

总而言之，随着国家经济的高速发展，我们国家在机器生产方面取得了很大的成绩，这也为工业的崛起奠定了坚实的基础。在生活中，机械生产的商品是人类不可避免地要与之相联系的，所以对机械生产的需求一直在增长，推动着机械生产的发展。在机器制造过程中，对机器制造过程中所需的材料进行选配与利用，对机器制造过程中产生的大量能量消耗进行科学、合理的选配与处置，以降低机器制造过程中的能量消耗与浪费，成为目前可持续发展所面临的重要课题。文章从多个方面对选材的意义进行了阐述，并对选材及使用中应考虑的问题进行了剖析，希望能对机械产品的设计起到一定的指导作用。

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