机械设计中材料的选择及其应用

机械设计中材料的选择及其应用

冯凯

身份证号：412822198511206956

摘要：在机械设计过程中，材料的选择和使用对机械的整个过程和最终的整体效果起着至关重要的作用，也是机械设计过程的基础。在机械设计过程中，要科学合理地选择材料，就要从工作实践中找出问题，认识材料选择和应用的重要作用，从而实现机械设计的总体要求，提出科学的应用策略，确保设计和生产的整体质量，满足经济、实用、安全的要求，全面提高生产的整体效率。

关键词：机械设计；材料甄选；应用

引言

目前，工业水平正逐步转向现代化。随着科学技术水平的提高，机械的设计和生产得到了发展，但同时也带来了许多挑战。由于目前的机械供应正在增加，知识材料相对缺乏。材料是设计机械和生产机械零件的重要组成部分。确保材料能够及时提供并易于选择是机械设计可持续发展的重要基础。因此，鉴于当前的挑战，我们必须在机械设计和生产过程中提高材料的选择和应用水平。

一、机械设计中的材料选择

（一）材料的合理性

在材料选择过程中，材料的合理性对机械零件的整体质量和制造商的生产成本有重要影响。因此，在机械零件设计和生产过程中，选择合适的材料是关键任务之一。目前，在选择机械设计材料时，通常根据相同的机械零件或类似的机械零件选择材料。最基本的是依靠技术人员的经验来完成材料的选择。然而，根据工作人员的经验，存在某些限制。如果没有相同或相似的机械零件可供参考，通常会选择更流行的材料进行设计和生产，这种选择材料的方法往往会导致某些缺陷。因此，有必要系统地研究针队机械设计中的材料选择和应用，寻找最合理的材料选择方法。

（二）材料的使用性

在选择机械设计材料时，材料的可用性应是首先考虑的因素之一。同时，材料的可用性可以最好地反映所选材料的质量和功能。每个机械部件对材料的选择都有自己的要求，很多机械部件对材质有很高的要求，比如有些零件对材料的强度有要求，有些零件对材质的延展性有要求，一些机械部件需要设计美观的外观。因此，在材料选择过程中，有必要根据不同机械零件的具体要求选择材料，并准确找出零件在质量和性能方面的具体要求，从而找到适合机械设计和生产的材料。

（三）材料载荷类型的挑选

经过多年的实践经验，可以看出，机械零件在机械设计领域失去其有效性的主要原因是所用材料的负载水平太低。然而，可以根据这些条件在一定程度上控制机械部件的可用性。外部负载功能和抑制故障的能力相互关联。因此，在机械设计和生产过程中，应用材料的选择必须基于机械部件的材料承载能力。一般来说，用于机械设计的材料的载荷性能可分为以下几类：首先，当机械零件受到外部载荷力的影响，并且存在间隔区域甚至变形时，力集中将发生在材料表面上。因此，材料的表面性能直接影响到抑制整个机械零件实用性的能力。因此，在机械设计过程中，一旦材料的选择受到载荷力的影响，应选择中碳钢或低碳钢进行材料再加工，并对材料表面进行淬火处理，以提高材料表面的抗压强度。经过特殊处理后，机械零件将具有高水平的机械性能，机械零件的表面硬度将得到提高。以这种方式选择和生产材料，可以全面提高完工后机械零件的质量。其次，对于部分承受拉伸或压缩力的机械零件，由于外部负载力将使机械零件的整个横截面承受一定的压力，因此在机械设计和制造过程中，必须选择能够相对分散力的材料，以便使整个零件上的力均匀分布。由于高碳钢相对脆弱，在受力时容易断裂。因此，机械设计和制造不应选择高碳钢或类似材料。弹性零件在使用过程中不具有高强度、强塑性和理想韧性的特点。通常，弹簧钢被选为机械设计的主要材料。经过长时间的实践，可以看出，在当前的机械设计过程中，通过淬火来提高低碳钢的弹性是一种常见且合理的方法。

二、机械设计中材料的具体应用

（一）碳素钢以及合金钢的使用

目前，在各种材料的选择过程中，碳钢是应用率较高的材料之一。碳钢非常受欢迎，因为它在施工过程中易于实现，成本相对较低。然而，碳钢也有明显的缺陷，这也导致在某些情况下未选择碳钢。与其他材料相比，碳钢的强度和韧性相对较低。中型机械零件很难通过淬火进行强化，这是碳钢的最大缺点。因此，为了提高碳钢的整体质量，应在碳钢中加入适量的合金，一种新材料，即合金钢诞生了。使用合金元素可以提高钢的强度和韧性。此外，由于合金元素可以转化为有声元素，钢车身材料的耐久性大大提高。此外，当合金元素的含量相对较高时，材料的性能可以大大提高。例如，它可以提高高温高湿条件下机械零件的实际效率。一般来说，当外力响应相对较强且环境相对特殊时，合金钢将被广泛使用。在某些情况下，为了改进淬火工艺并防止淬火引起的裂纹，还将选择合金钢来实现机械设计和制造。合金钢的使用不仅可以在某些情况下保证机械零件的正常使用，还可以避免数据的浪费。

（二）污染和能耗相对较低材料的应用

首先，应尽量减少热处理材料的使用。热处理工艺对机械零件的性能和使用寿命有着至关重要的影响。然而，热处理会造成环境污染，消耗大量能源。因此，在选材过程中，应尽量使用能满足热轧和冷拔要求的材料。其次，应选择热处理工艺相对简单的材料。在某些情况下，当需要选择经过热处理的材料时，有必要尽量减少热处理过程。例如，钢体齿轮通过低淬火生产。采用穿透加热法，钢体冷却后可提高表面硬度，使内部和外部零件达到高硬度。例如，上述合金钢体的淬火方法可以有效地用硬化层的方法代替，可以有效地控制环境污染，节约能源。使用低碳马氏体钢可以实现机械零件的整体性能，并且在许多情况下优于中碳钢。因此，为了实现成本节约，更好地保护环境，我们应该选择好工艺。

（三）对人体无害材料的应用

在机械设计过程中，一些材料通常对工人身体有害，并可能对整个生态系统造成严重损害。当材料中的有害物质进入自然环境时，会造成水环境污染、土壤环境污染，甚至对人类造成有毒污染。对于这种高污染材料，在选择和使用过程中应特别注意。不要选择对人体有严重危害的材料。

结论

目前，社会水平不断提高。社会的进步与机械设计领域密不可分。同时，社会对机械设计的要求也在不断提高。材料的选择和应用是机械设计中的关键工作，它关系到产品的实用性和安全性。因此，材料的选择应综合考虑。总之，基于材料选择和应用在机械设计过程中的重要作用，设计师应识别影响机械零件适用性和经济性的各种因素，在此基础上采取有效的设计方法，积极提高其环保意识和经济意识，提高其设计能力和质量，力求设计出经济适用、节能环保的机械零部件，为机械设计行业的可持续发展提供了新的机遇。

参考文献

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