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摘要：机械设计中材料的选择和应用是十分关键的一个方面，其会对机械设计产品的功能与质量形成直接的影响作用，当前在缺少资源的形势下，人们日益重视应用的材料问题。可持续发展业已变成国内的发展基本国策之一，因此机械设计材料的选择和应用问题应坚持这个原则，在确保材料质量的基础上，选择新型的、环保的、经济性的材料。
关键词：机械设计；材料；选择；应用
1机械设计中材料的选择和应用
1.1实用材料的选择和应用
机械设计中第一个需要考虑的问题是选择和应用材料的实用性问题，进而结合材料的设计标准科学地进行制造和加工。一般来讲，机械设计的标准要求比较严格的材料特性，务必在实现生产需要跟工艺条件下进行加工，根据各种工艺技术加工机械产品，这就需要保障材料的实用性跟机械设计的需要相符合。并且，机械加工应兼顾材料的性能强度与耐磨性等，有些情况下应特殊化地处理加工材料之后的零件外形，从而结合各种零件的特点选用适宜的材料实施加工，最终得到符合设计指标的机械产品。
1.2无害材料的选择和应用
机械设计材料可能存在相应的毒性，像是金属镍元素。如此的元素会永久性地伤害人类，也会污染大气环境，因此应留意选用的材料，实时地进行检测，防止混入有害有毒的物质。
1.3功能性材料的选择
在机械材料选择时，根据不同部件的功能要求，其所用的材料的性能需求就不同，根据材料特性，做到材料在不同零部件位置上的合理应用，比如，部分零件应该用到支撑力相对较强的位置，而一些临建则需要用在耐磨性能要求较高的地方。还有一些零件是外观件，对外观有较高要求。所以说，机械设计期间，实施材料选择的时候，必须要清楚各个零部件所具有的功能要求，然后结合个性化要求，合理选择性能水平较高的机械材料。
1.4碳素钢与合金钢的选择
机械设计所用到的金属材料中，使用最为广泛的便是碳素钢了。碳素钢的加工工艺简单，成本较低，但是使用范围有一定的局限性。碳素钢韧性较差，强度较低，不能用来加工尺寸较大的零件。合金钢的出现恰巧解决了此类问题，科研人员在碳素钢生产过程中加入合金元素，形成一种合金钢，提高了碳素钢的韧性和强度，相当于增加淬透性的作用，同时，还有提高了材料的耐磨性。在特殊工况下将材料换为性能优异的合金钢既能提高产品的可靠度，又能避免资源的过度浪费。
2.机械设计中材料的选择和应用注意事项
2.1注重材料的经济适用性
对机械材料选用来说，首先就应该注重经济实用性。设计人员应当从机械设计整体构造及它的生产、装配和铸造工艺进行综合性分析，然后结合实际情况来选择一些高质量、低价值的材料，最大程度开发出材料价值，而且还要保证设计需求的满足，将应有功能发挥出来。比如某项机械铸造中需要材料拥有流动、吸气及收缩等性质，而锻造工艺则需要材料具有的冲压、可锻性及断后冷却性良好，焊接在工艺上则要求敏感性与适用性较高，机械加工因材料的不同特性和设计工艺需要，因此它们的工艺需求都不一样，应当在满足其需求的情况下，考虑经济适用性。
2.2注重材料的环保节能性
今时今日，当今时代中占据一席之地的便是节能环保这一话题，随着社会经济与科学发展的不断进步，人们普遍意识到资源的剧烈消耗与破坏问题，所以开始渐渐加强环保意识，环境保护一度是焦点问题。环境问题中包括很多类型问题，资源的过度消耗便是其中非常明显的一种。所以，我国机械发展也开始在材料选择上重视起节能与环保性，机械设计人员的设计理念必须与国家可持续发展相吻合，这样一来，低能耗污染的工程材料变为实现资源利用高效性的发展首选，起到着对不可再生资源的节约作用。
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2.3选材的可持续发展性
机械设计的整体选材过程，都要建立在可持续发展战略的轮廓之上，所以从这一实际设计需求为出发点进行考虑，选材必须要遵循的三个原则为:潜力的充分发掘、材料特性的综合考虑、对现实设计应用具有针对性。
2.4选择可回收的材料
在机械设计中所选用的材料大部分都是金属材料，但是有些金属产量很低，如果在机械设计中大量使用含量稀少的金属就会极大的降低此种金属含量，而如果不能及时找到替代材料，就会影响到行业的发展，因此在机械设计的材料选用过程中，尽可能选择一些可回收利用的材料，不仅可以促进企业的发展，还能降低环境污染。
3.选择和应用机械设计材料的措施
3.1针对性选择材料
其一，金属材料的选择。金属材料在机械设计中，有黑色金属、有色金属和其他合金三种。在选择的过程中，先要对材料的性质有清楚的了解，如碳素钢这一材料是工业生产只能够常使用的基本材料，性质上含碳量增加，钢的强度、硬度升高，塑性、韧性和可焊性降低，但在机械设计中即使经济性和加工工艺都比较好，但受使用范围的影响就不能在中等形状的构件中使用。接着，明确材料在机械设计中的效用，合理地选择使用范围。黑色金属在机械设计中的种类有铸铁、铸钢和碳钢，具备良好的减震性能、强度高、耐磨性好，在选择时就可以根据这一优点在设计机架、齿轮等部件时使用。有色金属则是具有更好的化学稳定性、耐腐蚀和电磁性都较高，设计飞机、汽车等行走机械部件时可以使用。其二，非金属材料的选择。机械设计中，常见的非金属材料有橡胶、塑料和陶瓷，弹性、硬度和电热性好，可用于设计密封零件、减震零件和绝缘体。其三，使用型材料的选择。材料选择的过程中，使用性能的高低是关键的因素，是直接关系到性能和使用质量的根源，在设计的过程中，根据不同的零部件需求选择合适的材料是重要的环节，像机械设计中，有些部件对耐腐蚀性能要求较高，就必须在设计的环节以此为中心，根据实际的需求选择材料。
3.2注意机械材料的实用性，
首选择机械材料的首要标准，就是选择实用性的材料，因为机械工程存在多种加工环节，并且每个加工环节都有各自不同的要求标准。例如:在焊接的环境中需要机械材料的一定要符合焊接的材料标准和对焊接的敏感性，或者在锻造环境需要机械材料适应锻造环节中的各种苛刻要求。所以，选择机械材料的同时要满足机械工程的实用性要求，另外还需要考虑机械材料的经济要求，需要考虑机械设计的整体预算或者阶段预算，深入分析，在满足机械设计标准的基础上，尽可能的减少材料成本和机械加工成本，因此，足以保障机械加工的健康发展。
结束语
随着我国现代社会的不断进步，尤其是科技发展更加蓬勃，使得我国的机械设计行业取得重要成绩，因此，机械材料的选择和应用是机械工程行业的重要前提，对机械行业健康发展有重大意义。特别是在选择机械材料时，需要选择节能型和环保型的材料，既要求材料符合机械设计要求，还需要选择机械材料符合国家可持续发展规律，对我国机械加工事业具有积极作用。
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论文作者:许燕军,杜晓萍,阎鹏早
论文发表刊物:《基层建设》2018年第27期
论文发表时间:2018/10/23
标签：材料论文; 机械设计论文; 机械论文; 碳素钢论文; 较高论文; 性能论文; 零件论文; 《基层建设》2018年第27期论文;