2023年机械设计中材料的选择和应用研究.doc

机械设计中材料的选择和应用研究机械设计中材料的选择和应用研究 黄志岚 摘 要：机械设计是制造业的基础，机械设计不仅是工业发展中的重要技术，同时也是经济建设过程中的重要组成，工业行业对于机械设计的重视度也越来越高，但是在机械设计的实际过程中，原材料的选择和使用极大程度上影响了机械设计的准确度和可靠性，故人们对机械设计材料的选择和应用的重视程度也越来越高，本文提出了机械设计中材料选择的原则，针对机械设计中不同材料的选择，提出了材料的应用方法。关键词：机械设计 材料选择 应用 引 言 机械设计在制造业中占据着重要的作用，它是制造业的基础。随着科技的发展，新材料、新方法、新工艺等新型生产方式的出现，为机械设备制造开拓了新的天地。人们对机械设计的精度要求越来越高，对于材料的选择与应用还有很多我们有待完善的地方，本文对此进行了分析。一、机械设计中材料选择的原则 1.满足使用性的原则。机械设计中，材料是各零件构成的基础。在分析零件时，要根据零件的外形尺寸和内部的受力情况计算出应有的力学、性能指标，这样才能有效地选择材料。零件因其在机械中所起的作用不同，就要详细分析零件的使用条件，即受力的分布情况，所处的运行环境（包括自然环境、电磁环境等）中载荷的变化，这些条件的改变，将造成零件的实效，认真分析原因，还能为选材提供依据。2.满足工艺性的原则。由材料到零件需要一定的加工过程，而材料的工艺性能，决定了零件加工的加工性能，显然越容易加工的零件，其成本就较低。零件的主要制造工艺涉及到铸造工艺、锻压工艺、焊接工艺，以及热处理工艺、切削工艺等。在加工工艺上，投入的成本越高，意味着零件的价格更高。因此，采取适当的工艺来生产零件是有必要的。3.满足经济性的原则。经济性是机械设计中的重要一环。降低成本可以采取以下的措施，降低加工成本。在零件加工的过程中，要使用最为简洁的工艺方法。用型材不用加工件，用便宜金属不用贵金属，用非金属材料不用金属材料；或者贵贱金属组合，关键部位使用贵金属，其它非关键部件使用价格低的金属；尽量采用标准化设计，多使用通用零部件，这样能提高效率，减少工期。这些均是减低成本，提高经济性的手段。二、机械设计中不同材料的选择 1.金属材料。在机械设计中，金属材料有着重要的地位，因其具有良好的理化性，是使用广泛的材料。金属材料有很多，最常使用的有铁、铜、铝、锡等，当然也有贵金属，金银等。金属具有良好的延伸性，非常适合制造零部件。当然，一些金属合金因其具有良好的理化性能，能够大幅度地提高机械性能，使金属使用的空间更为广泛。2.复合材料。如同合金一样，复合材料是两种或两种以上的物质，经过理化变化，形成的新材料。这种复合材料，有着两种或两种以上物质的特点，形成了独特的优点。复合材料一般可以分成两类，即金属类复合材料和非金属类复合材料。这两类复合材料在机械设计中均有大量的应用，特别是在一些有特殊要求的地方，复合材料因其重量轻，理化性能好，均得到了广泛应用，如在飞机制造中，大量使用复合材料，保证了飞行安全。3.高分子材料。此类材料由高分子化学物质聚合而成，因此又被成为聚合物材料，因工程的需要，对其添加了一定的改良剂，使其性能上发生了很大的变化。最为常用的高分子材料就是塑料、合成纤维等，其具有的良好的特性，正逐步得到越来越多的应用，这样在提高机械的设计寿命、降低使用成本上，均有突出的表现。4.陶瓷材料。陶瓷材料作为一种新兴的材料，可分为碳化硅、氮化硅两种。陶瓷材料具有硬度高，抗腐蚀，耐研磨等特点，被广泛应用到精密仪器仪表的设计生产中，成为高科技用途的重要使用材料。三、机械设计中材料的选择应用 1.载荷情况。在机械设计中，对材料的载荷情况有着明确的规定，所以在载荷情况上有多加注意。在材料的选择上，如果降低载荷标准，这样讲影响机械的寿命，不能完全发挥出机械的效能。因此在选材时，要根据实际情况，适当选用高载荷的材料，这样更能发挥出机械的效能。2.能耗程度。在选择材料的时候，要注意能耗的问题，即尽量降低设备制造过程中的能耗，这既包括材料提取制造的能耗，也包括材料加工成零件的能耗。在设计的过程中，尽量选择能耗低的材料，能不用热处理的材料优先采用，如果必须采用热处理，也应选择工艺程序少的材料，这样不仅能有效降低成本，还能创造环境友好型的企业。3.环境保护。在机械设计的过程中，一定要注意环境保护工作。我国的资源是有限的，利用好有限的资源，尽量减少对环境的污染，应在机械设计中得以体现。尽量选择对环境破坏小的金属材料，不要过多使用重金属材料，使用发展的眼光进行机械设计，体现材料与应用的最佳结合，提高设计的环境友好，充分挖掘材料本身的能力。4.使用性能。机械设计的目的是实现机械的使用，因此，在材料选择上，要依据零部件的特点，所要求的性能指标来进行选择。在实现了使用功能后，机械还有一些别的要求，例如外形要求新颖美观，机械强度需要加强，这些要求，要根据客观条件，适当地选择合适的材料完成这些要求。5.循環利用。从人均资源占有量的角度讲，我国的资源相当匮乏。因此，在机械设计上，要根据我国的实际情况，选择能够循环使用的材料，或者将不能循环使用的材料改造成循环使用材料，这样，不仅仅是资金成本的节约，也是资源的节约。四、结语 伴随着我国新时代的脚步，我国的机电产品将越来越先进。通过对机械设计中材料的选择和应用的初步探讨，只是对其进行了简单说明，希望能够为相关的实践带来一定的参考作用。参考文献：1 王杰，程明远，李士晓.浅谈机械设计加工中应注意的几个问题J.科技信息，2011（11）：512-513.2 刘铭山.机械设计中材料的选择和应用研究J.科技创新与应用，2016（06）：107.