探究機械設(shè)計中的材料的選擇和應(yīng)用

摘要：機械設(shè)計行業(yè)的快速發(fā)展，對設(shè)計過程中的材料選取與運用提出了新的要求。因此在選取材料與應(yīng)用過程中一定要全方面考慮，不但要確保選取的材料可以滿足有關(guān)設(shè)計要求，還要注重環(huán)保與節(jié)能。本文主要對機械設(shè)計過程中的材料選取與運用進行了分析與研究。

關(guān)鍵詞：機械設(shè)計；材料選擇和運用

在機械設(shè)計過程中材料的選取與應(yīng)用作為設(shè)計中的主要環(huán)節(jié)，直接影響著機械產(chǎn)品的整體質(zhì)量與機械行業(yè)的穩(wěn)定、可持續(xù)發(fā)展。對此，在新形勢之下一定要提升機械設(shè)計過程中的材料選取水平，實現(xiàn)機械材料的合理運用，促進機械設(shè)計行業(yè)的進一步發(fā)展。

1.機械設(shè)計過程中材料選取的重要性

在現(xiàn)代化工業(yè)體制的改革形勢下，其中機械設(shè)計和加工行業(yè)正面臨著嚴峻的挑戰(zhàn)，同時也面臨新的機遇。因為機械需求量的直接增加，造成材料的短缺。其中材料作為機械設(shè)計行業(yè)與零件生產(chǎn)單位的主要元素，而確保材料的及時供應(yīng)與合理的選取是機械設(shè)計行業(yè)穩(wěn)定發(fā)展的前提。對此，一定要強化機械設(shè)計過程中的材料選取工作力度。首先要確保材料選取的適應(yīng)性與實用性，其次還要考慮到材料的環(huán)保與節(jié)能。運用完善的機械設(shè)計選取材料工作體系，確保機械設(shè)計行業(yè)的進一步發(fā)展。

2.機械設(shè)計過程中的材料選取

2.1選取合金鋼與碳素鋼

在進行機械設(shè)計時，碳素鋼作為一種相對常用的材料，由于其價格比較便宜，在加工工藝方面比較穩(wěn)定，因此被普遍運用[1]?？墒翘妓劁撘泊嬖谠S多劣勢，其中韌性與強度相對較差，中型和大型的碳素鋼材料難以實現(xiàn)完全淬透，直接影響著機械設(shè)計過程中碳素鋼材料的選取。所以為了可以完善碳素鋼自身的功能，應(yīng)該在碳素鋼中添加合金，從而產(chǎn)生一種新型材料也就是合金鋼，進行機械設(shè)計時，合金鋼具有良好的淬透性與韌性，并且在強度方面得到一定加強，因為合金的加入在很大程度上增強了合金鋼耐磨性。合金鋼材料和碳素鋼材料進行比較而言，合金鋼材料具備良好的淬透性與韌性，可是在零件橫截面與材料外在荷應(yīng)力相對較大情況下，只有對材料完成淬透才可以運用合金鋼，然而其他情況下一定要選取碳素鋼材料。

2.2選取載荷形式的材料

在進行機械設(shè)計時，一般情況下機械材料具備的外載荷性比較容易造成機械設(shè)計有關(guān)部件失效，但是機械有關(guān)零件自身擁有的性能可以有效解決此種零件失效問題。因為失效零件自身性能和材料自身性能的大小是機械材料選取的標(biāo)準(zhǔn)。在進行材料選取時要把材料自身載荷性能總結(jié)為兩方面，其中一方面是如果零件受到外載荷力時就會發(fā)生扭轉(zhuǎn)，而應(yīng)力通常集中于材料的表層，由此可見，材料的表面性能嚴重影響著零件之間的控制效果。因此，在機械設(shè)計過程中材料選取方面而言，一旦機械材料必須承受載荷力，那么就要選取低碳鋼滲碳或是選取中碳鋼調(diào)質(zhì)的辦法對材料完成加工，經(jīng)過對該種材料的加工可以保證產(chǎn)品的質(zhì)量。另一方面是針對部分可以受壓縮或是拉伸作用的有關(guān)材料，因為外載荷力在作用至零件的橫截面時，或調(diào)節(jié)橫截面的應(yīng)力相對均衡，因此在進行機械材料設(shè)計時，一定要選取性能分布相對均勻的材料，確保機械設(shè)計加工和生產(chǎn)質(zhì)量。

2.3選取能夠回收與循環(huán)運用的材料

在機械制造行業(yè)中，金屬材料的類型和種類相對較多?？墒窃跈C械設(shè)計領(lǐng)域中，因為不同種類型和種類的金屬材料全部堆放在一起，無法對材料完成分類，從而增加了材料回收運用的難度[2]。對此，在機械設(shè)計過程中選取材料時，為了能夠?qū)崿F(xiàn)循環(huán)運用，應(yīng)該選取部分由單一合金系制造的零部件，由于合金系組成元件相對偏少，同時對環(huán)境造成的壓力也相對較小，因此可以在很大程度上提升合金的回收與循環(huán)運用效率。

3.機械設(shè)計過程中材料的運用分析

以汽車生產(chǎn)設(shè)計作為案例，對材料的運用進行分析。

3.1復(fù)合材料的運用分析

塑料材料的運用通常要用于外飾件和一些內(nèi)飾件以及發(fā)動機附近的零部件。此零部件的有關(guān)要求是外形美觀，具備良好的顏色附著性，可以進行統(tǒng)一生產(chǎn)，有效降低數(shù)值的偏差。同時還要具備較高的彈性與耐沖擊性?？梢赃m應(yīng)所有氣候與溫度，在溫度變化下不會發(fā)生外觀和性能方面的改變，具有相對較強的更換性，能夠依據(jù)用戶的有關(guān)需求便于進行拆卸從而更換新的部件。從上述分析中能夠得知，運用塑料材料可以滿足經(jīng)濟要求與環(huán)境溫度變化的要求，并且該材料還比較廉價[3]。通過對所有材料的比較，選取塑料材料最合適。

3.2高分子材料的運用

機械設(shè)計過程中，在所有的飾件中利用高分子材料，例如所有的儀表板和立柱、門板以及座椅的輔助零件等[4]。因為該汽車是中低檔的小型轎車，在材料價格方面的要求是經(jīng)濟，還要求內(nèi)飾部件的外觀良好，具有良好的手感與耐壓度，可以適應(yīng)所有溫度，因此運用高分子材料當(dāng)作汽車相關(guān)輔助材料。

3.3金屬材料的運用

和汽車發(fā)動機有關(guān)材料基本上要利用金屬材料，因為發(fā)動機在啟動過程中溫度相對較高，而且油污相對較大，外部的環(huán)境變化也比較大。所以要求材料具備較好的復(fù)元性，充分滿足經(jīng)濟的有關(guān)需求。經(jīng)過綜合性比較，當(dāng)前汽車的發(fā)動機有關(guān)部件要運用金屬材料。

4.結(jié)束語

在社會經(jīng)濟的快速發(fā)展形勢下，機械設(shè)計行業(yè)要面臨十分嚴峻的挑戰(zhàn)。而且機械設(shè)計行業(yè)在社會經(jīng)濟發(fā)展與現(xiàn)代化工業(yè)發(fā)展方面有著深遠意義。因此一定要通過多種手段保證機械設(shè)計行業(yè)的可持續(xù)發(fā)展。在機械設(shè)計過程中材料的選取與運用作為總體設(shè)計工作內(nèi)容的重點，直接影響著產(chǎn)品的質(zhì)量與機械設(shè)計行業(yè)的發(fā)展。在進行機械設(shè)計過程中，必須綜合考慮材料的選取與運用，不但要確保選取的材料可以滿足有關(guān)設(shè)計與生產(chǎn)的要求，選取的材料還要具備良好的環(huán)保性能與經(jīng)濟性。只有做好上述工作，才可以有效促進機械設(shè)計行業(yè)的穩(wěn)定發(fā)展。

參考文獻：

[1]梅燕娜，武建軍，馮慧娟.人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)設(shè)計及其在非調(diào)質(zhì)鋼力學(xué)性能預(yù)測中的應(yīng)用[J]. 熱加工工藝， 2011，（4）：105-106.

[2]王永強，陶亞楠，劉青.機械設(shè)計中的材料的選擇和應(yīng)用探析[J].科技創(chuàng)新導(dǎo)報，2012，（20）：123-124.

[3]劉小琴，續(xù)海峰.機械設(shè)計中的材料設(shè)計方法研究[J].機械管理開發(fā)，2010，（3）：121-122.

[4]徐功森，薄健強，李夢欣.機械制造行業(yè)的生產(chǎn)特點及發(fā)展趨勢[J].中小企業(yè)管理與科技，2010，（10）：33-36.

作者簡介：謝逸杰（1993.07—），男，福建龍巖人，機械設(shè)計制造及其自動化專業(yè) ，學(xué)號：1102721004，武漢紡織大學(xué)機械工程與自動化學(xué)院，機械類11108班。