摘要：機(jī)械設(shè)計過程中材料的應(yīng)用和機(jī)械的性能，機(jī)械的使用壽命有非常大的關(guān)系，而材料的選擇往往是設(shè)計師們非常容易忽視的問題，本文重點對機(jī)械設(shè)計過程中的材料選擇細(xì)節(jié)進(jìn)行探討，供相關(guān)人員參考。

關(guān)鍵詞：機(jī)械設(shè)計;材料;選擇;應(yīng)用

1.前言

對于機(jī)械制造而言，材料是關(guān)系到機(jī)械成本和機(jī)械利用中非常關(guān)鍵的因素，較好的材料不僅能夠延長機(jī)械的使用壽命，而且能夠有效的提高機(jī)械使用的效率，因此在機(jī)械設(shè)計的過程中，材料要引起大家的重視。

2.機(jī)械設(shè)計中的材料的選擇和應(yīng)用意義

目前，我國的工業(yè)化發(fā)展十分迅速，由于相關(guān)體系不斷的完善，機(jī)械設(shè)備的使用概率也在不斷的提升，對機(jī)械設(shè)備的需求量也在不斷的增加，這樣的發(fā)展趨勢導(dǎo)致我國的機(jī)械材料出現(xiàn)了短缺的現(xiàn)象。材料和機(jī)械設(shè)備是機(jī)械設(shè)計以及零件生產(chǎn)的過程中最為基本的元素，對材料提供有效的保證和恰當(dāng)?shù)氖褂?，已?jīng)成為機(jī)械設(shè)計行業(yè)中可以進(jìn)行可持續(xù)發(fā)展的重要因素。因此，在面對當(dāng)前的狀況，一定要將機(jī)械設(shè)計中使用的材料在選擇方面的工作力度進(jìn)行有效的加強(qiáng)，不僅要保證機(jī)械設(shè)計的過程中所采用的材料具有適合性和實用性，還要保證所采用的材料不會造成環(huán)境方面的污染以及資源方面的浪費，在選材時對材料的環(huán)保性和經(jīng)濟(jì)性要進(jìn)行充分的考慮。通過不斷的對機(jī)械設(shè)計材料進(jìn)行良好的選擇，從而對機(jī)械設(shè)計行業(yè)在未來發(fā)展過程中的穩(wěn)定性起到推動的作用。

3.機(jī)械設(shè)計常用的材料?

3.1金屬材料

在各類工程材料中，金屬材料（鋼鐵）使用最廣泛。據(jù)統(tǒng)計，在機(jī)械制造產(chǎn)品中，鋼鐵材料占90%以上。鋼鐵被大量采用，由于它們具有較好的強(qiáng)度、韌性外，價格便宜和容易弄到，而且能滿足多種性能和用途的要求。各類鋼材中，由于合金鋼的性能優(yōu)良，常常用來制造各種零件。

3.2高分子材料

高分子材料包含三大類，例塑料、合成纖維。高分子材料有很多優(yōu)點，如原料豐富，可從石油天然氣與煤中提出，或者地區(qū)是所需的能耗低;密度小，只有鋼的1/6;適當(dāng)?shù)臏囟确秶鷥?nèi)有很好的彈性等。

3.3陶瓷材料

工程結(jié)構(gòu)陶瓷材料，有以氮化硅，碳化硅為主要成分的高溫結(jié)構(gòu)陶瓷，有以氧化鋁為主要成分的刀具結(jié)構(gòu)陶瓷。陶瓷材料的主要特點是：硬度高（硬度大多在1500HV）、耐腐蝕、熔點高、剛度大及密度比鋼鐵低、抗壓強(qiáng)度較高，但抗拉強(qiáng)度較低，塑性和韌性很差等。陶瓷材料常被稱為：“像金剛石一樣硬，像鋁一樣輕”的材料。到目前為止，陶器材料應(yīng)用于密封件、滾動軸承和切削刀具等結(jié)構(gòu)中，但陶瓷材料的主要不足的是比較脆，斷裂韌度低，價格昂貴加工工藝性能差。

3.4復(fù)合材料

復(fù)合材料是由兩種或兩種以上不同性質(zhì)的材料，通過物理或化學(xué)的方法，在宏觀上組成具有新性能的材料各種材料在性能上互相取長補短，產(chǎn)生協(xié)同效應(yīng)，使復(fù)合材料的綜合性能優(yōu)于原組成材料而滿足各種不同的要求。復(fù)合材料的基體材料分為金屬和非金屬兩大類。金屬基體常用的有鋁、鎂、銅、鈦及其合金。非金屬基體主要有合成樹脂、橡膠、陶瓷、石墨、碳等。增強(qiáng)材料主要有玻璃纖維、碳纖維、硼纖維、芳綸纖維、碳化硅纖維、石棉纖維、晶須、金屬絲和硬質(zhì)細(xì)粒等。

4.材料選擇和應(yīng)用在機(jī)械設(shè)計中的注意事項?

材料選擇是機(jī)械設(shè)計的最重要最關(guān)鍵的內(nèi)容之一，關(guān)系到整個設(shè)計的工作質(zhì)量。我以為想要做好選擇工作，首先要滿足設(shè)計產(chǎn)品的實用性，再次，是經(jīng)濟(jì)性可操作性以及安全性，最后是要符合可持續(xù)發(fā)展的要求。因此，我認(rèn)為，在機(jī)械設(shè)計材料的選擇工作中，由各個方面的工作人員注意。

4.1機(jī)械設(shè)計中材料選擇滿足機(jī)械零件應(yīng)用要求

實踐說明，機(jī)械零件的失效其實最大的原因就是因其外載荷所造成的，而且，這是一個不能避免的矛盾，而且衡量這個矛盾在我們的設(shè)計工作中，是用材料載荷性能以及需要的外載荷的大小作為評價指標(biāo)的。比如：對于載荷可以使得零件彎曲或者扭曲，或者零件會因載荷而彎曲、拉伸與壓縮。我們可以用中碳鋼調(diào)質(zhì)或者低碳鋼滲碳的加工方式對其進(jìn)行加工，或者選擇材料各個部分性能比較均勻的零部件材料來確保零件的實用性。

4.2機(jī)械設(shè)計中材料的選擇滿足經(jīng)濟(jì)型

在機(jī)械設(shè)計中材料的選擇以及應(yīng)用上，應(yīng)該注意實用性以及經(jīng)濟(jì)性原則。在對機(jī)械設(shè)計中的材料選擇上，主要是針對機(jī)械的零部件進(jìn)行合理的設(shè)計以及架構(gòu)，其中鑄造技術(shù)以及焊接技術(shù)、鍛造技術(shù)、粘結(jié)固話技術(shù)等都是根據(jù)材料選擇的不同方面以及不同技術(shù)要求來進(jìn)行的。鑄造技術(shù)主要是針對材料的收縮性以及吸氣性質(zhì)來進(jìn)行的，鍛造技術(shù)主要是針對材料有冷卻系以及冷鐓性的性質(zhì)，焊接技術(shù)主要是針對材料有敏感性，粘結(jié)固化技術(shù)主要是針對材料有粘結(jié)固話性質(zhì)。只有采取的技術(shù)可以滿足材料的這些性質(zhì)才可以讓材料符合技術(shù)性要求。同時，對于機(jī)械設(shè)計中材料的選擇上還應(yīng)該注意經(jīng)濟(jì)性，也就是說針對材料的選擇在達(dá)到了技術(shù)性的要求之后還應(yīng)該盡量的選擇價格較低的原材料。

4.3機(jī)械設(shè)計中材料選擇滿足環(huán)保性

環(huán)境問題已經(jīng)成為全世界最關(guān)注的話題，機(jī)械設(shè)計中材料的選擇更是要注意到這一點。工業(yè)垃圾、白色污染、廢料垃圾，都是設(shè)計人員在設(shè)計時應(yīng)該注意的問題。設(shè)計是生產(chǎn)的開始。且決定著生產(chǎn)，以環(huán)境換取經(jīng)濟(jì)的方式是不可取的。這是關(guān)系人類發(fā)展與生存的重大問題。作為設(shè)計的執(zhí)行者一定要重視材料選擇與應(yīng)用的環(huán)保性。

5.機(jī)械設(shè)計中材料的應(yīng)用?

機(jī)械行業(yè)中，材料分很多種類，其中性能可加工和應(yīng)用性也是不盡相同。適合的應(yīng)用材料，是機(jī)械設(shè)計中很重要的部分。設(shè)計人員不僅僅要對材料了的各個性能與特點了解到位。且要根據(jù)不同的設(shè)計需求，在這些材料中，選用合適的，甚至是更好的能夠滿足需求的材料。

機(jī)械產(chǎn)品的用途不同，其中受到的負(fù)載、腐蝕、以及疲勞強(qiáng)度、變形強(qiáng)度時不同的。要充分考慮其用途，以及使用時受到的損壞程度，合理的應(yīng)用材料，比如在設(shè)計模具時，便要考慮材料的可加工性、淬硬性和淬透性、淬火溫度和熱處理變形以及脫碳敏感性等。從而保證模具精度和壽命。

6.結(jié)束語

總之，在機(jī)械設(shè)計的過程中，材料的運用是關(guān)系到機(jī)械是否能夠正常使用的關(guān)鍵，因此在進(jìn)行設(shè)計的同時，要注意上述所描述的問題，同時也要注意具體問題具體對待，這樣能夠提高設(shè)計過程中的效率。

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作者簡介：

劉翔（1991.08.21-），本科，邵陽學(xué)院機(jī)械系。