摘要：无论是机械设计，还是机械制造，关键的环节都是尺寸的配合，尺寸配合的好坏，不但对机器性能起决定的作用，还关系到机器的使用寿命，对于使用机器的互换性和经济性的指标也有很大的影响。所以，若想机械设计能够可持续地发展，选择和应用机械设计过程中的材料，必须要达到基本的合理性。本文对机械材料相关知识作简单分析，提出机械设计过程中机械材料选择与应用策略，以供参考。
关键词：机械设计；机械材料；应用对策
随着制造业的发展，机械产品使用量也在不断增加，加上各类有限元分析软件的发展，机械零部件的结构设计水平有了很大的提高，机械产品质量问题更多地表现在材料的选取上，合理的选取材料能有效地提高设备的工作效率，提升机械的寿命。
1机械设计中机械材料选择和应用的意义
机械行业在国民经济的发展中具有推动的作用，是一项至关重要的支撑型产业。针对于机械设计行业而言，选择和应用机械材料都很重要，尤其是科学发展观要求提出以后，重视选择和应用机械设计的力度加大了。产业化在不断地发展，不能够把眼光只放在机械设计的发展上，还应该注重经济效益和环境保护应该步入可持续发展的道路。我国工业化发展在不断地加快，机械设计所用材料的需求量也在加大，但是，机械设计中可以使用的材料却很少，从世界范围的角度看，社会发展与资源稀缺出现了冲突的情况。为了满足消费者物质文化的需求，使消费者的消费水平得以有效地提升，机械设计行业开始对新型的选材方式进行寻找，这种新型的选择方式既能够使机械设计的经济性和适用性得以有效地满足，又能够使机械设计的可持续发展得以满足。这种新型方式的改进能够充分地利用有限的资源。若想使机械设计深入地发展，必须要将选择和应用机械设计材料协调好，从而使机械行业在社会发展中，做出更大的贡献。
2机械设计中常用的材料
2.1高分子材料
随着我国科学技术的进步，高分子材料逐渐出现在人们的生产生活中，而且高分子材料有着其独特的优势，因此在机械设计中，占比越来越大。在高分子材料中应用最多的就是塑料、合成纤维等，这些材料具有来源广泛，延展性很强等特点，而且在制作过程中消耗的能源非常少，受到了人们的重视，但是最近几年，人们逐渐发现塑料制品能够产生“白色污染”，因此就目前来说人们需要一种更加环保的高分子材料。
2.2金属材料
铸铁的液态流动性、易熔性良好，并且切削性、耐磨性、减震性符合多数零件生产要求，可被用于制造各种复杂零件。依据铸铁中碳的形态及存在形式，铸铁分为灰口铸铁、球墨铸铁，对灰口铸铁而言，内部的片状石墨可对机体产生分割作用，而且可引起应力集中效应，塑性低，铸造性良好。应用时常用的热处理方式有表面淬火、高温退火、去应力退火。球墨铸铁较灰口铸铁塑性高、强度强，应用中常使用淬火+回火、正火、退火等工艺处理。钢在机械设计中应用极为广泛，依据划化学成分，钢分为碳素钢、合金钢。其中碳素钢的优点较多，价格低廉、产量大、工艺性能及力学性能优良。
2.3复合材料
所谓复合材料就是指由两种或者以上材料通过物理或者化学方法结合在一起的材料。一般来说复合材料会同时具有两种材料的优点，因此对于一些要求相对复杂的机械设计，复合材料是首选。而且复合材料又分为金属材料和非金属材料，常见的复合材料有合金、树脂等材料。
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2.4陶瓷材料
组成陶瓷的主要成分是硅，因此陶瓷材料具有密度低、硬度高、耐腐蚀等特点，因此在一些对密封性要求比较高的机械设计中可以选择陶瓷材料，但是陶瓷材料也有自身的缺点，造价高而且容易破碎，因此应用范围相对较小。
3机械设计材料的选择和应用应该注意的问题
3.1明确机械设计要求
为保证机械设计中机械材料选择的科学、合理，设计人员应明确机械设计要求，把握设计工作的重点与难点，保证设计工作的顺利进行，尤其应注意以下问题：一方面，明确设计零件用途。机械零件用途不同，对零件性能的要求差别较大，直接影响材料的选择，因此，设计人员应结合零件用途，分析零件所处的运行环境，以及运行中的影响因素，对比分析不同材料的适用性。必要情况下，对零件所处的运行环境进行仿真模拟，掌握零件各种受力参数，选择针对性机械材料。另一方面，做好材料经济性分析。不同机械材料不仅性能差别较大，而且价格有较大差异，因此，机械设计中应做好成本的控制，对材料的经济性进行分析，认真分析零件生产所需工艺，以及在生产中的人力、财力投入情况，确定最佳的机械材料应用方案。
3.2选择可回收利用材料
制造机械是，金属材料可以选用的种类比较多，钢材就已达到百种以上。但是，机械设计时，很多种材料都需要堆砌在一起，因此，使用机械材料时，很难区分材料，利用和回收材料的难度也非常大。在对机械材料进行选择时，注重利用材料的循环性，利用单一零部件或者有些合金的材料来作为使用材料，如此这样，既能够减少材料元件，又能够将材料对环境的压力有效地解决，从而提升材料循环利用的可回收性。
3.3材料的选择和应用要重视节能环保
随着全球环境的日益恶化，不仅是我国，世界上各国都纷纷选择具有节能环保性的材料作为未来的发展战略，这也是时代发展的需求。虽然改革开放以来我国取得了巨大的发展成就，但是代价则是消耗了大量的资源，而且破坏了生态环境，这与我国目前要求的绿色发展观是相悖的，尤其是最近几十年，我国的能源在急剧减少，能源短缺已经影响到了我国的发展，而且由于能源的肆意开采，造成了严重的环境污染，极端天气出现的频率也越来越高，因此在今后的机械设计中，材料的选择要将节能和环保理念贯穿其中，实现可持续、绿色、节能的发展道路，从而促进我国的可持续发展。
3.4选择合理处理工艺
机械零件生产时，为提高零件综合性能往往采用相关工艺进行处理，促进机械生产工作的顺利进行，设计人员应分析不同机械材料所用处理工艺的复杂度，确定最佳的处理方案。接下来以钢材料的热处理为例进行分析。钢热处理分为普通热处理、表面热处理，其中普通热处理包括退火、正火、淬火等，表面热处理有渗碳、渗氮、高频淬火等。如机械材料硬度较大，不利于切削、生产时，需要进行退火处理，以降低材料硬度。与之相反，如想提高机械材料硬度，可对钢进行正火处理。另外，经退火或正火处理，机械材料硬度、强度应无法满足设计要求时，此时应考虑使用淬火与回火进行处理，以获得优异的力学性能，及脆、硬的马氏体。如需要机械零件表面至心部具有不同的性能时，则需对其进行表面热处理。例如，为提高零件表面的耐腐蚀性、热硬性、硬度时，可对其进行氮化处理。
综上所述，随着我国工业进程的不断加快，我国的机械化程度也越来越高，不仅是工业生产车间应用到一些机械设备，甚至一些家庭中也逐渐出现一些机械设备，其应用范围越来越广泛，也给人们的生活生产带来了极大的便利，因此在机械设计过程中，为了保证机械设备的安全性和实用性，必须合理选择材料，从而保证人们的生命财产安全。
参考文献
[1]袁小伟.关于机械设计中的材料选择和应用探讨[J].机械工业标准化与质量,2017(06):42-45.
[2]张军,黄福敏.浅谈机械设计中材料的选择和应用[J].黑龙江科学,2017,8(06):154-155.
[3]陈遥韵.探讨机械设计中材料的选择和应用[J].时代农机,2017,44 (02):4+6.
论文作者:王春玉
论文发表刊物:《基层建设》2018年第33期
论文发表时间:2019/1/3
标签：材料论文; 机械设计论文; 机械论文; 零件论文; 铸铁论文; 复合材料论文; 正火论文; 《基层建设》2018年第33期论文;