胡乾亮

摘 要：機(jī)械設(shè)計(jì)過(guò)程中機(jī)械材料的選擇和應(yīng)用是十分重要的，其直接影響到機(jī)械設(shè)計(jì)的質(zhì)量和效率，所以本文以機(jī)械設(shè)計(jì)過(guò)程中機(jī)械材料的選擇和應(yīng)用展開(kāi)討論和分析，提出在選擇機(jī)械材料過(guò)程中需要注意的事項(xiàng)，并為機(jī)械材料的選擇提出建議，以供相關(guān)專(zhuān)業(yè)人士參考。

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

1、機(jī)械設(shè)計(jì)中材料應(yīng)用和選擇的意義

在中國(guó)國(guó)民經(jīng)濟(jì)發(fā)展的過(guò)程中，機(jī)械工業(yè)是一個(gè)非常重要的支柱產(chǎn)業(yè)，對(duì)中國(guó)經(jīng)濟(jì)產(chǎn)業(yè)的發(fā)展起到了推動(dòng)作用。機(jī)械設(shè)計(jì)行業(yè)的材料應(yīng)用和選擇是一項(xiàng)非常重要的任務(wù)，特別是在我國(guó)提出科學(xué)發(fā)展觀(guān)要求之后，在機(jī)械設(shè)計(jì)過(guò)程中將重點(diǎn)放在機(jī)械設(shè)計(jì)材料的選擇和應(yīng)用上。在工業(yè)化過(guò)程中，不僅要注意機(jī)械設(shè)計(jì)的發(fā)展，還要考慮到環(huán)境保護(hù)和經(jīng)濟(jì)效益走向可持續(xù)發(fā)展的必要性。

隨著我國(guó)工業(yè)化進(jìn)程越來(lái)越快，可用于機(jī)械設(shè)計(jì)的材料數(shù)量越來(lái)越少。但是，機(jī)械設(shè)計(jì)材料的需求量正在日益增加，這與世界上資源匱乏和社會(huì)發(fā)展沖突情況。為了滿(mǎn)足消費(fèi)者的物質(zhì)文化需求，提高消費(fèi)水平，機(jī)械設(shè)計(jì)行業(yè)開(kāi)始尋求一種既能滿(mǎn)足機(jī)械設(shè)計(jì)的適用性和經(jīng)濟(jì)性，又能滿(mǎn)足機(jī)械設(shè)計(jì)可持續(xù)發(fā)展的材料選擇新途徑。這種改進(jìn)方式充分利用有限的資源，只有協(xié)調(diào)機(jī)械設(shè)計(jì)材料的應(yīng)用和選擇，才能進(jìn)一步發(fā)展機(jī)械設(shè)計(jì)工作，使整個(gè)機(jī)械工業(yè)成為社會(huì)發(fā)展做出重大貢獻(xiàn)。

2、應(yīng)用和選擇機(jī)械設(shè)計(jì)時(shí)的注意事項(xiàng)

2.1遵循經(jīng)濟(jì)性和適用型的理念

選擇材料進(jìn)行機(jī)械設(shè)計(jì)時(shí)，不僅要遵循經(jīng)濟(jì)性和適用性，在選擇材料時(shí)還要特別注意。在選擇材料時(shí)，應(yīng)以機(jī)械零件制造的合理性為依據(jù)，并考慮零部件的焊接工藝和鑄造工藝，無(wú)論是熱處理工藝還是切割工藝都是為了滿(mǎn)足機(jī)械設(shè)計(jì)應(yīng)用的要求。在判斷機(jī)械鑄造工藝是否符合標(biāo)準(zhǔn)時(shí)，可以從鑄造工藝變形、收縮、流動(dòng)性等方面提出不同的要求，另外，鍛造工藝要求材料必須符合鍛造冷卻要求，并滿(mǎn)足可鍛性、沖壓等要求。只有當(dāng)選定的材料符合這些部件的要求時(shí)，才能完成并滿(mǎn)足機(jī)械部件的要求才能加工，而整個(gè)機(jī)械在制造過(guò)程中，機(jī)械部件被用作生產(chǎn)更令人滿(mǎn)意的機(jī)械設(shè)備的基礎(chǔ)。同時(shí)，機(jī)械材料的選擇也應(yīng)該注意材料的經(jīng)濟(jì)性。一般來(lái)說(shuō)，原材料的選擇必須符合適用性的要求，并盡量選擇一些便宜且易于獲得的原材料，此外，關(guān)注材料的利用率也非常關(guān)鍵，只有材料的可用性才能保證材料的經(jīng)濟(jì)性，并確保整個(gè)機(jī)械設(shè)計(jì)行業(yè)取得了長(zhǎng)足的發(fā)展。

2.2將綠色環(huán)保放在機(jī)械設(shè)計(jì)材料選擇的首位

在選擇和應(yīng)用材料進(jìn)行機(jī)械設(shè)計(jì)時(shí)，我們也應(yīng)該重視材料的環(huán)境保護(hù)。隨著中國(guó)社會(huì)經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，也給我國(guó)帶來(lái)了嚴(yán)重的生態(tài)環(huán)境問(wèn)題，給我國(guó)的自然環(huán)境造成了很大的破壞，如今資源短缺已成為世界性問(wèn)題。因此，在發(fā)展經(jīng)濟(jì)的同時(shí)保持綠色生態(tài)環(huán)境已成為世界各國(guó)關(guān)注的重要話(huà)題。機(jī)械設(shè)計(jì)也是如此，所用原料必須符合環(huán)保要求，確保低成本、低能耗、高效率，以不斷減少對(duì)環(huán)境的污染?？茖W(xué)家對(duì)機(jī)械設(shè)計(jì)進(jìn)行了全面研究，通過(guò)研究發(fā)現(xiàn)，在設(shè)計(jì)一些鑄件時(shí)，生產(chǎn)鑄件的成本在70%至80%之間，但鑄件的收益僅有百分之五。因此，在機(jī)械設(shè)計(jì)過(guò)程中倡導(dǎo)綠色環(huán)保的生產(chǎn)方式，不僅可以為環(huán)保做出貢獻(xiàn)，還可以大大降低生產(chǎn)過(guò)程中使用的原材料成本，從而減少一些無(wú)用的能源消耗。另外，創(chuàng)新空間的使用也可以在環(huán)保方面發(fā)揮良好的作用，從而滿(mǎn)足機(jī)械設(shè)計(jì)過(guò)程中的環(huán)保要求。

2.3堅(jiān)持貫徹可持續(xù)發(fā)展觀(guān)

我國(guó)社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展迅速，為了使生態(tài)環(huán)保與經(jīng)濟(jì)發(fā)展得到協(xié)調(diào)，我國(guó)提出了可持續(xù)發(fā)展的理念。在進(jìn)行機(jī)械設(shè)計(jì)的材料選擇時(shí)必須堅(jiān)持可持續(xù)發(fā)展觀(guān)的要求，因?yàn)榭沙掷m(xù)發(fā)展原則可以更好地將材料使用和機(jī)械設(shè)計(jì)進(jìn)行整合，并且可以挖掘出一種材料多種功能的潛力，不僅為機(jī)械設(shè)計(jì)節(jié)約了成本，而且?guī)ьI(lǐng)機(jī)械設(shè)計(jì)走上了一條穩(wěn)定、全面、可持續(xù)發(fā)展的道路。

3、機(jī)械設(shè)計(jì)中材料的選擇

3.1載荷型材料的選擇

在機(jī)械設(shè)計(jì)過(guò)程中，機(jī)械部件是否能正常工作一般取決于機(jī)械材料的外部載荷性能。為了防止和解決組件故障的問(wèn)題，可以使用機(jī)械組件來(lái)解決這個(gè)問(wèn)題。部件的一般故障是由于部件的外部負(fù)載與部件的性能之間可能存在沖突，這導(dǎo)致在選擇機(jī)械材料時(shí)需要選擇滿(mǎn)足負(fù)載性能的材料，以便負(fù)載型材料可以達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)。在材料選擇中，負(fù)載的性能可以分為兩個(gè)不同的方面：首先，在外部負(fù)載產(chǎn)生的力作用下，組件似乎扭曲。此時(shí)，應(yīng)力通常集中在材料表面，表示為零。部件之間的控制效果由材料表面的屬性決定。因此，在選擇機(jī)械設(shè)計(jì)材料時(shí)，選用低碳鋼滲碳或選用中碳鋼作為機(jī)械零部件的原材料都可承受一定的載荷力。通過(guò)這種方式選擇和加工的零件通?？梢员ＷC零件的質(zhì)量。其次，由于某些零部件在使用過(guò)程中需要承受一定的上拉力或壓縮量，因此選擇材料時(shí)應(yīng)選擇性能分布更均勻的材料。這些材料可以增強(qiáng)部件橫截面上的應(yīng)力。在設(shè)計(jì)和加工過(guò)程中使材料更高效地工作。

3.2選用可回收利用的材料

在進(jìn)行機(jī)械制造時(shí)，可以選用的金屬材料種類(lèi)十分豐富，單說(shuō)鋼材就已經(jīng)超過(guò)了百余種。但是在進(jìn)行機(jī)械設(shè)計(jì)時(shí)，由于會(huì)將多種材料擺放堆砌在一起，所以在使用材料時(shí)很難對(duì)材料進(jìn)行區(qū)分，這就給回收利用材料帶來(lái)了很大的難度。所以，在選擇材料時(shí)應(yīng)當(dāng)注意材料的循環(huán)利用性，可以將一些合金材料或者相對(duì)比較單一的零部件作為使用的材料，這樣不僅材料的元件有所減少，而且也可以很好地解決材料帶給環(huán)境的壓力，使材料的循環(huán)利用可回收性都得到了提高。

4、機(jī)械設(shè)計(jì)常用的材料

在機(jī)械設(shè)計(jì)過(guò)程中，一些材料非常普遍。只有充分了解這些材料的性質(zhì)，才能在使用這些材料時(shí)更加合理和有效。首先，聚合物材料通常將一些合成纖維和塑料統(tǒng)稱(chēng)為高分子材料。與其他材料相比，這些材料具有廣泛的來(lái)源，并在自然界的許多組成部分中找到，并進(jìn)行提取，例如：使用天然氣提取高分子材料是一個(gè)很好的例子，當(dāng)使用聚合物材料時(shí)，不僅材料消耗的能量非常低，而且材料本身的密度相對(duì)較小，這使其具有良好的延展性。第二，金屬材料，我們可以看到很多項(xiàng)目中金屬材料的外觀(guān)?？梢钥闯觯饘俨牧系膽?yīng)用非常廣泛。有關(guān)人員對(duì)金屬材料的使用情況進(jìn)行了專(zhuān)項(xiàng)統(tǒng)計(jì)，機(jī)械產(chǎn)品中有百分比，超過(guò)百分之九十的人使用金屬材料。在許多金屬材料中，大多數(shù)都使用鋼材，這是因?yàn)殇摫旧淼男阅芊浅：?，其韌性和強(qiáng)度都符合其使用標(biāo)準(zhǔn)。此外，該材料的價(jià)格非常低，該材料可用于生產(chǎn)的許多方面，這些特性也表明鋼材非常適合機(jī)械材料的設(shè)計(jì)。第三，復(fù)合材料通常由兩種或更多種不同的材料組成。在生產(chǎn)過(guò)程中，兩種或更多種不同類(lèi)型的新材料以化學(xué)方式結(jié)合形成復(fù)合型材料，復(fù)合材料可以滿(mǎn)足許多不同的生產(chǎn)工藝，所以復(fù)合材料的應(yīng)用非常廣泛。復(fù)合材料的日常分類(lèi)一般可分為非金屬材料和金屬材料。例如，一些合金基金屬材料屬于復(fù)合材料，而新的非金屬材料如橡膠和樹(shù)脂也屬于復(fù)合材料。

5、結(jié)語(yǔ)

綜上所述，在整個(gè)機(jī)械設(shè)計(jì)的環(huán)節(jié)中，選擇材料并且充分地利用材料是機(jī)械設(shè)計(jì)的核心內(nèi)容，這非常有利于機(jī)械設(shè)計(jì)水平的提高。因此，在進(jìn)行機(jī)械設(shè)計(jì)時(shí)，應(yīng)當(dāng)首先選擇合適的設(shè)計(jì)材料，在生產(chǎn)過(guò)程中運(yùn)用科學(xué)的制造工藝，最終做到環(huán)保、節(jié)能、經(jīng)濟(jì)的效益相互統(tǒng)一，使我國(guó)機(jī)械設(shè)計(jì)真正走向可持續(xù)發(fā)展的道路。

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