机械设计中的材料选择与应用

机械设计中的材料选择与应用

曾德高

广东金宗机械设备有限公司

摘要:工业上升式的发展，有效加快了机械行业的发展步伐。材料是机械设计当中最基础也是最重要的部分。因此材料的好坏与否会直接对设计的整体效果造成影响，目前企业越来越重视机械设计当中应用和选择材料的相关问题，因此为了能对合适的材料进行有效的选择，本文主要概述了有关材料相关的原则、常用的材料、有关材料的重要性以及材料选择时的注意事项等等，以此来为应用和选择材料时提供更多的参考。

关键词:机械设计；材料选择；应用

引言：我国工业化得到了快速且有效的发展，受其影响也给机械行业带来了更多的发展机遇。在机械设计当中，材料作为其基础。因此如何应用以及选择材料是该行业当中需要重点去关注和思考的问题。受我国节能环保可持续发展理念的影响，材料不仅要具有较强的实用性能^[1]，而且还必须具有一定的经济环保化。合适的材料才能够有效的保障机械行业得到更加良性的发展。

一、机械设计加工材料选择的重要性

在科技发展的不断影响之下，大量的设备以及工具器具被应用在机械设计加工行业当中，在某些方面是该行业的生产效率以及经济效率得到了一定的提升和发展，同时也使材料的应用和有效选择得到了重点的突出。不仅要从尺寸、性能等因素对设计进行相应的考虑，而且在进行材料加工还要做好配合处理，以此来使其设计质量和效率得到更高层次的提升。作为发展中国家，在我国所有产业当中，工业生产所占的比重是任何行业都无法替代的。但是伴随而来的便是环境的污染以及资源能耗问题严重，如何在机械设计服务当中运用节能高效的加工材料，是现在我们需要着重思考的问题。对材料进行科学合理的选择和应用，不仅可以使其设计质量和效率得到有效的提升，而且还可以直接影响其市场竞争力^[2]，使生产成本得到有效的降低，以此来获得更高以及最大化的经济效益。总的来说，对材料进行有效的选择，可以使我国的工业保持稳定长久的发展。

二、机械设计中常用的材料

(一)金属材料

金属材料是设计当中经常会使用到的材料，尤其是以钢和铁最为突出。其不仅具有较强的强度和韧度，而且来源广泛，成本价格低，因此经常被用来进行设计机械零件工作。

(二)高分子材料

技术的发展从而衍生出了高分子材料。目前在机械设计当中开始大量使用高分子材料，例如我们一致的塑料、合成纤维等等，这类材料不仅具有非常强的延展性能，而且也不会对能源造成过大的消耗。因此人们对该种材料具有独特的，青睐。但是随着长时间的使用，加之近年来白色污染所造成的不利影响，因此对该种材料还需要对其进行环保研究。

(三)复合材料

借助物理和化学方法，将不同材料进行有效的融合，以此来形成复合材料。例如，我们经常见到的合金、树脂便是这种材料的具体体现。这种材料已经完全达到机械设计的要求，在金属材料和非金属材料两种复合材料的应用之下，能够为机械设计创造更多的价值。

三、机械设计中材料选择与应用的基本原则

不同的机械，其设计要求以及所需要的零部件也会有所不同。因此只有选择合适的材料，才能保质保量完成相关的设计，因此我们需要参考以下基本原则：

（一）材料的载荷水平

荷载水平的过高过低都会对机械零件带来非常不利的影响，如果机械设计在后期阶段当中出现了失效现象，那么便是由低荷载水平所引起的。因此为了对各种可能发生的情况进行有效的预防，我们需要做的是评估材料的荷载能力，如果其不符合机械设计要求，那么我们需要对材料做进一步的加工处理^[3]。

(二)选用低耗环保材料

但现在社会发展当中，绿色节能已经成为整个社会发展所必须要顺应的主潮流。因此在该行业当中我们需要对材料的设计以及加工材料的过程做出相应的低耗环保改善，因此我们需要做的是选择的原材料必须能够满足低能耗、低污染要求，与此同时将加工程序当中能够产生污染的环节进行有效的剔除和避免。

(三)选用绿色无害材料

有毒物质会存在于机械设计材料当中，难免会影响人的身体健康，对人体造成不同程度的危害。在工人加工过程当中也难保不会在有效防护的基础之上所产生的有害废弃物对人体和环境造成不同程度的危害。因此，要选用绿色无害材料进行相应的机械设计，减少该材料对人体和环境的二次污染。

(四)注重零件的使用性

选择设计材料最终目的都是为了所创造出的零件具有一定的使用性能。因此，选择材料第一步需要做的就是对所设计的零件的最终用途进行有效的了解。只有了解完零部件的设计需求之后，才能将最适宜的材料运用其中，例如，延展性、高硬度、耐磨性等等都是零件设计的基本要求，因此针对零件之间最终的不同使用性能，我们需要对材料进行具体的分析和有效的选择。

(五)选用可循环利用的材料

在材料的选择当中经常会用到金属材料，因为金属材料所打造出来的零件的效果要优于其他材料。但是用这种材料所打造的零件一旦不能在对零件进行有效使用，那么该零件就会被直接报废，与此同时也无法对其进行有效的回收以及循环利用。因此运用这种材料，不仅使成本得到有效的提高，而且还会对资源造成比较严重的浪费。因此可回收性是在选择材料时必须要考虑的因素，资源的浪费不符合现在我国所倡导的可循环利用的发展相关理念，与此同时也需要将经济实用性原则运用到材料的选择当中。

四、材料选择与应用在机械设计中的注意事项

(一)经济性与实用性

在机械设计当中，必须始终贯穿经济和实用性的原则，因此我们可以从以下两个方面进行概述：

首先，对于材料进行加工必须有效的遵守和结合加工标准，其材料不同所使用的加攻击也应该有所不同。例如，我们常见的加工技术有切割、焊接技术等等。不同的技术对应着不同的材料，因此在加工当中我们需要格外注意；相同的材料其所产生的效果也是相同的，但是在价格上有所差异时，这是我们就需要在经济性原则的基础之上，选择成本低，但却有着相同效果的材料。与此同时，还需要对整个工艺流程进行有效的监督和严格的把控，避免一些错误的程序所带来的不利影响。

(二)节能性和环保性

节能与环保性运用在机械设计与材料运用当中，能有效的使生态经济建设得到更好的发展。材料的选择必须贯彻环保的原则，将环保材料运用其设计当中。绿色以及低能设计的实现离不开成本的降低以及环保材料的使用，受到全球一体化以及工业化进程的影响，不仅使其机械规模得到有效的扩大，而且还促使机械设计在国民经济发展当中的作用越来越重要。对机械进行设计，离不开材料，最终设计结果也会取决于材料。但是在当前的发展当中，却面临着资源短缺的问题。但是随着人们将新的观念和看法运用在机械设计中^[4]，对于资源的开发以及新资源的利用，将会变得更加的科学。相信在不久的将来，材料的选择以及机械的设计将会更加的环保低耗，选择和应用材料必须要对选用的选择进行严格的遵守，对使用事项进行重点关注，以此来使机械设计走上新发展的道路。

（三）选材的可持续性发展

不仅要将发展的可持续性贯彻在材料的选择当中，更应当将其运用在机械设计方面。结合相应的设计需求，对机械的设计及应用必须有效融合材料的特性，以此来有效挖掘材料所潜在的巨大潜力。

五、结论

有效缩减已经成为了我国可利用资源的发展状态，资源的短缺以及减少已经严重阻碍了生产行业的发展。生产离不开资源，如果没有了资源，那么也无法再进行独立的生产。机械设备生产离不开材料，因此在现今的发展当中，该行业需要考虑的是如何对材料进行有效节约利用。因此对于机械设计行业，需要对材料进行综合的考量，所选用的材料必须具有低能耗以及实用性强等特征，以此来使材料自身的价值得到更加充分的体现。

参考文献:

[1]周明宇.机械设计加工中的材料选择问题分析[J].现在盐化工，2018（2）：83-84.

[2]王永强，陶亚楠，刘青.机械设计中的材料的选择和应用探析[J].科技创新导报，2012（20）：74.

[3]周旭妮，周阳.机械设计中的材料选择和应用探讨[J].技术应用，2015（2）：146-147.

[4]黄梦奇，王婧.浅谈机械设计中材料的选择和应用[J].设计与分析，2012（6）：133-134.