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摘要：改革开放以来，随着我国社会经济的迅猛发展以及科学技术水平的日新月异，我国社会发展的水平也得到了全方位的极大进步和发展，而机械是在这个社会发展运作的过程中的一个不可或缺的物品。由于我国科技水平的持续向前发展，各行各业对机械设备的需求也越来越大，科技产品中用到机械方面的技术也相当普遍。优质的机械材料是保证机械正常运行的前提，事实上对于材料的选择和应用在很大程度上能够反映出人类科技水平的进步，因此这方面的研究也必然会引起世界各地科学家们的重视和关注。在新的发展形势下，对于机械设计过程中的材料的选择和应用就更是需要进行综合性的考虑，不仅是在设计的要求上要达到标准还要对环境以及节能方面得到重视。本文着眼于机械产品设计中可能出现的问题，探讨了材料对机械产品设计的影响。
关键词：机械设计；机械材料选择；应用探析
导言
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[1]。
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机械设计中材料的選择
2.1选择载型材料
在机械设计的过程中，机械材料外载荷性对机械元件能否正常地工作起决定性的作用，若想对零件失效问题进行预防和解决，就需要有效地运用机械零件的性能进行解决该问题。通常零部件失效现象出现的原因，是因为零部件性能与零件外载荷有冲突情况出现，因此，在对机械材料进行选择时，选择的材料必须要与载何性能相符合，才能够使载荷型的材料达到标准。在具体选择机械材料时，载荷性能分为两个方面：其一，零部件是在外载荷作用力下有扭转的现象出现，通常这时的应力主要集中于材料表层，也就是说材料的表面性能对零部间控制效果起决定性的作用。所以，在对机械设计材料进行选择时，最好选择中碳钢或低碳钢渗碳作为原料，这种原料制成的机械部件，能够将一定的载荷力进行有效地承担。零部件利用这种方式进行选择和加工，通常能够使零部件的质量得以有效地保证。其二，在实际工作中，有些零部件对于一定的压缩作用和拉升力都要承受，因此，材料选择时，必须将材料选择性地均匀分布，从而高效地完成选择材料的任务。
2.2选择合金钢和碳素钢材料
机械设计时，生产原材料选择碳素是比较常见的，购买碳素钢价格通常比较低，加工碳素钢的工艺性比较强，因此，在机械设计中应用比较广泛。但是，碳素钢自身不但韧性差，强度也比较低，将碳素钢用于一些中等形状材料的制造时，很难完全淬透，致使使用碳素钢受到严重的影响，因此，就需要在碳素钢中加入合金成分，来进行改进，从而使一种新型的合金钢材料形成。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆这种合金钢材料不但淬透性比较强，韧性和强度都与碳素钢大致一样，另外，与碳素钢相比，这种合金钢的耐磨性也在很大程度上提高了。
2.3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机械设计中材料的选择与应用策略
3.1做好材料性能分析
机械材料性能对机械零件性能及使用寿命造成的影响最为直接，因此，设计过程中应将材料性能分析作为重点工作加以落实，具体可从以下内容入手：
首先，做好物理性能分析。机械材料的物理性能较多，包括导热性、导电性、熔点和密度等，要求设计人员结合零件所处环境，对比各机械材料的物理性能，尤其应分析制造工艺复杂性情况，确定最佳的机械材料。例如，当机械零件的重量有限制时，可考虑使用铝、镁等轻金属材料。其次，做好化学性能分析。机械材料的化学性能包括化学稳定性、抗氧化性、耐腐蚀性等。例如，部分零件在高温条件下运行，为延长其使用寿命应考虑使用耐高温、抗氧化性强的机械材料。最后，做好工艺性能分析。机械材料的工艺性能有：焊接性能、切削性能、锻造性能等，这些性能决定着零件生产的难易程度，因此，需要设计人员通过试验确定所用材料，而后组织专家对各材料的可行性进行分析，确定最佳的机械材料选择方案。
3.2荷载能力方面
机械在实际运行过程中就会受到来自不同方向上的力，也就是所谓的荷载。其分为静载荷、变载荷两大类，这是依据所受力的大小和方向是否随时间而变化而定义的。在机械的设计和产生的过程中，选择的材料荷载能力达不到要求，机械在运行过程中，零件可能会出现扭转、弯曲、开裂、破碎、打滑等现象导致设备无法正常工作，这就要求相关设计人员在机械材料的选取过程中，综合考虑机械产品的性能和使用环境的荷载情况，并制定出相应的标准，形成规范的体系。提高机械材料的荷载性能，主要有两种方法。其一，一旦超出机械材料的荷载，零部件就会发生变形，此时材料所受到的应变力会集中在材料的外表层，这意味着材料的外表层是解决这种问题的关键点。如果保护好材料的外表层，能达到表面硬化，就可以有效地防止零件的变形和“罢工”的现象。在实际的处理过程中，可以采取低碳钢渗碳或者碳钢调质的办法，来进行材料表面的硬化处理；其二，在某些情况下，机械的运行比较规整，机械材料横截面上分布的荷载的力非常的均匀，各部位在各个方向上受到的力十分匀称。因此，针对这种情况，在设计选材的时候就应注重整个材料的整体性能，尽量做到零部件的每个部位质地均一，设计的材料荷载合理。科学的选择适当解决方案，能够极大地提升机械部件的质量和使用寿命。
3.3机械设计过程中机械材料的应用
选择不同的材料，形成不同的功用，化腐朽为神奇，这是机械设计过程中对技艺精湛的最好诠释。选择合适的材料达到最佳的机械效果则是材料应用的最终目的，如何选取材料在机械设计与生产中有着不容忽视的作用。除此之外，在谙练材料选取的同时还需要多关注生产机械产品消耗的成本和环保问题，努力做到低能耗，绿色无污染，只有这样才能做到机械行业的可持续发展，经济与生态环境的和谐统一。
结语
综上所述，设计机械时，必须要对设计材料进行合适地选择，将科学制造工艺有效运用到生产中，从而使节能和环保以及经济之间的效益进行统一，机械设计向可持续发展的方展开展。
参考文献
[1]李倩.基于CAD系统的印刷机械零件库研究与实现[D].西安工业大学，2016.
[2]程艳.机械设计过程中机械材料的选择和应用探析[J].景德镇学院学报，2014（6）：18-19.
[3]吴淑芳.基于CAD/CAE快速响应的机械结构GBESO法拓扑优化及模型重构研究[D].中北大学，2014.
论文作者:李云涛
论文发表刊物:《建筑学研究前沿》2018年第8期
论文发表时间:2018/8/14
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