摘要：随着社会经济的不断发展进步及自动化生产水平的不断提高，我国机械制造业也取得了飞跃性的进步。在这一过程中，机械设计水平也随着机械制造业的发展而得到了相应的发展，设计过程中所需要的稀缺材料也越来越多，因此对选材标准也提出了更高的要求，以便加大机械设计中材料使用的有效率，节省机械设计过程中的材料成本，为实现更高的机械设计水准提供更好的材料基础，为社会生产的进一步发展作出贡献。
关键词：机械设计；材料选择；选择标准；应用分析
引言
最近几年，随着机械化领域的不断推广，我国社会生产的整体机械化水平及机械设计技术得到了突飞猛进的发展，机械设计的相关专业人员队伍也在不断地壮大，人员素质也在不断提高，为机械化生产的进一步发展提供了充分的人力资源及技术知识保障。但不可忽视的是，在机械设计的实际操作过程中，机械制造过程中所需材料的过量消耗不仅使得部分较为稀缺的材料供给不足，而且还违背了当前国家及社会极力提倡的可持续发展理念。由此，本文针对机械设计中材料的选择和应用进行简要分析，以期为机械设计中材料的有效使用起到促进作用。
一、合理选择机械设计材料的意义
经济全球化进程的不断推进不仅给世界各国带来的发展的机遇，同时还带来了竞争的压力及挑战。世界各国为了实现在长远发展，稳定地屹立在世界民族之林，开展城市建设工作和各项社会生产工作是必不可少的，而在这一过程中，机械的设计及制造发挥着至关重要的作用。这是由于机械制造行业及机械生产业的飞速发展，为我国的经济发展作出了突出的贡献，国民经济生产总值也得到了进一步的提高。我们都知道，在机械设计及制造的过程中需要用到多种多样的原材料，并且随着机械设计技术的不断发展，所需要的稀缺材料种类和数量也越来越多，部分稀缺材料甚至无法满足实际机械设计过程的需要，严重阻碍了机械设计的发展。因此，在进行机械设计材料的选择的过程中，应当以实现可持续发展为原则，深度分析造成材料无法满足需求这一现象出现的根本原因，提高材料选择的合理性及高效性，减少所选材料对生态环境的不良影响，推动国家机械制造业的不断发展。
二、机械设计中材料的选择和应用的方式
（一）功能性材料的选择及应用
在机械设计材料选择过程中，依据机械内部不同零部件的功能及特性要求，构筑不同零部件所需的材料的性能需求也就不同，以保障不同的材料在不同的零部件中能得到合理的利用，例如，对于处于机械承重部位的零部件来说，在进行材料选择时，则应当选择承重能力及耐磨性较强的材料。而对于机械外部的外观性零部件，则需要选择可塑性能较好的外观型材料。因此，总的来说，在机械设计期间在进行材料选择的过程中，按照零部件及材料特性及功能进行选择及应用是重要选择及应用方式之一。
（二）碳素及合金钢材料的选择和应用
虽说并不是所有的机械零部件都是由碳素钢及合金钢这些材料构成的，但不可忽视的是碳素钢及合金钢是机械设计中应用最为广泛的两种材料，因此将这两种材料的选择及应用单独列出来分析并探究是十分有必要的。就碳素钢而言，这种材料加工比较简单，且购价较低，但由于其承重能力较低等特点，不能用于制作大型的零部件。而合金钢则正好弥补了碳素钢的这一缺陷，在碳素钢的基础上提高了钢材的强度及韧性，使得钢材更加耐磨、结实。因此，在进行材料选择的过程中，机械设计人员可以根据对材料强度及机械制作成本的综合考虑，合理地进行钢材地选用，以做到在保障材料实用性的同时避免材料的过度浪费。
（三）载荷类型材料的选择和应用
由于机械的使用是一个不断磨损的过程，长时间的运行可能会导致机械出现单个零部件甚至整个机械运转失灵的现象。因此，在进行产品设计的过程中，为了避免机械由于长期使用而出现零部件功能失常的现象，应当额外地按照不同零部件的不同荷载需求单独进行材料的选择及应用。对于处于机械磨损部位的零部件，应当选用耐磨性强的材料，以延长机械的使用周期。此外，材料荷载能力及机械使用过程中材料的受磨损程度之间的合理配备也应当依据相应的精细计算得出，尽可能地在节约成本的同时实现材料性能的最优化。
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三、机械设计材料合理选择和应用的基本原则
（一）注重机械设计材料的实用性
机械设计过程中材料选择的实用性是保障材料得到高效化使用、机械设计成果得到准确实现的重要基础。因此，在进行机械设计材料的选择及使用过程中，应当先充分对所选材料在机械设计中所构筑的零件类型进行了解和分析，并针对所构筑材料的承重要求等不同的性能及用途进行不同特性材料的选择。由此才能使得原材料所构筑的零件满足机械设计及制造的实际需要，避免出现材料浪费等情况。
（二）注重机械设计材料的荷载水平
由于在机械化生产的过程中，大部分的机械都是供长期使用的，而随着机械的使用时间逐渐延长，机械中的部分零件会出现磨损甚至失效的现象，究其原因，主要是因为构筑这些零件的部分原材料荷载水平及耐磨损水平较低，由此导致机械的零件在形状上出现磨损性变化。针对这一现象，本文认为在进行机械设计材料选取的过程中应当充分保障材料的荷载水平。且在对机械设计成果进行核查的时候更应当加大对材料荷载水平测算的重视程度，对于不满足要求的材料进行更换处理。此外还可以通过特殊工艺增加已有材料的荷载水平，如低碳钢的渗碳工艺等。
（三）注重机械设计材料的无毒害性
在机械设计的过程中，所需要用到的材料是多种多样的，其中一般性的常见材料，也不可避免地由一些具有放射性特性的稀缺元素，这些元素的使用一旦存在不妥当之处，不仅会对使用人员的身体健康造成损害，还会污染周边环境。因此，为了避免放射性材料的使用产生一系列的不良后果，在进行机械设计的过程中需要用到这些材料时，应当对其进行无污染化的处理，在特定的工艺环节对材料进行防放射性处理，以此避免材料对工作人员、周边居民及生态环境造成不可逆转的损害。
（四）注重机械设计材料的再利用性
就当前的机械构成而言，大部分的零部件都是由金属材质构成的，因此在机械设计材料选择的过程中，所选的材料也大部分是金属材料，对于有特殊工艺需求的零部件来说，有可能为了加强金属的某一项特性而对金属材料进行综合化处理，以最大限度地满足机械设计工作的需求。但总的来说，这些材料在使用过程中，只要合理地对各种材料的使用周期进行规划，都能对其予以回收处理。因此，机械设计人员应当充分重视材料的可重复利用性，对材料进行回收使用，以减少机械设计成本，提高机械设计工作效益。
（五）注重机械设计材料的环保性
除了上述特性之外，在进行机械设计材料的选择过程中，还应当将材料的环保性作为贯穿选材始终的原则。具体地来说，机械设计材料的环保性指的是材料的低能耗、低污染及可回收利用性。在材料选择的过程中应当将这一原则作为基本原则，但不可忽视的是这一原则的坚持会出现生产难度增加及材料成本增加的现象，由此也就必然会影响整个机械设计过程的效果。因而在进行材料选择的过程中应当兼顾环保性和经济性两个特性，在保障低耗能低污染的同时，考虑整个机械设计工作的效益。
结束语
总的来说，在机械设计的过程中，机械设计者应当以机械设计材料的环保性、经济性、实用性、耐用性等多种性能作为材料选择的重要原则，以此来保障材料选择及应用的高效性，在保障社会机械化生产水平不断提高的同时，实现可持续发展。
参考文献
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论文作者:刘纯祥
论文发表刊物:《基层建设》2019年第3期
论文发表时间:2019/4/19
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