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摘 要：近年来，我国机械制造业发展迅速，一定程度上推动我国工业化进程。众所周知，机械制造业涉及诸多环节，其中设计环节决定着机械产品的整个生产过程及生产质量，尤其机械材料的选择是机械设计的重中之重，受到机械设计业内人士的广泛关注。本文说明了材料选取在机械设计中的作用，介绍了机械设计中常用的材料，對机械设计中材料的选择与应用策略进行了深入探讨，以供参考。
关键词：机械设计；材料选择；应用
中图分类号：TH122 文献标识码：A 文章编号：1004-7344（2018）23-0246-01
前 言
城市化的建设，不仅需要人们的学科知识与智慧。同时也对机械设备的功能，与性能提出了全面的要求。在现代生活中，机械已经发展成为城市建设的中坚力量。唯有合理的材料选择，才能够帮助机械行业，应对不同的建设性问题。这对机械行业的合理发展所发挥的作用是不可小视的。从机械行业的历史中不难看出，不同性能与功能的材料在机械设计中，所能提供的价值，将会是主导机械生产领域水平建设高低的重要因素，同时决定并影响机械设备发展，经济效益提升的重要内容。
1 材料选取在机械设计中的作用
经济发展所带动的不仅是人们的生活水平，同时，工业体系的完善，也是经济提升所带来的最显著价值。工业的发展，必然会为机械制造行业提供更为良好的发展机遇。当然，与机遇相伴的则是一定的挑战。近些年，城市化的进程不断加快，因而，机械制造材料所涉及到的功能需求也越来越多。紧缺的材料选取，导致供需矛盾越来越突出。材料是机械设计与生产的基础。唯有为机械设计提供更为充沛的材料选取环境，才可以创造出更加显著的竞争价值。因而，分析材料的选择与应用，是机械设计的必要工作。
2 机械设计中常用的材料
从大的方面对机械设计中常用材料进行划分，机械材料分为金属材料与非金属材料，其中金属材料又被分为铸铁、钢、铜合金等，而非金属分为高分子材料、陶瓷、复合材料等。这些材料在机械设计中之所以广泛应用，得益于其优良的性能。
2.1 金属材料
在机械设计中所选用的材料中，金属材料是应用最为广泛的。在金属材料中最为常用的是钢和铁，之所以这两种材料选用较多，主要是因为钢和铁的强度以及韧性相对较强，而且价格低廉，容易获取。而且可以在其中加入一些其他金属材料制成合金材料，经常被应用到各类机械零件中，金属材料也是机械设计的主要基础材料。
2.2 高分子材料
随着我国科学技术的进步，高分子材料逐渐出现在人们的生产生活中，而且高分子材料有着其独特的优势，因此在机械设计中，占比越来越大。在高分子材料中应用最多的就是塑料、合成纤维等，这些材料具有来源广泛，延展性很强等特点，而且在制作过程中消耗的能源非常少，受到了人们的重视，但是最近几年，人们逐渐发现塑料制品能够产生“白色污染”，因此就目前来说人们需要一种更加环保的高分子材料。
2.3 复合材料
所谓复合材料就是指由两种或者以上材料通过物理或者化学方法结合在一起的材料。一般来说复合材料会同时具有两种材料的优点，因此对于一些要求相对复杂的机械设计，复合材料是首选。而且复合材料又分为金属材料和非金属材料，常见的复合材料有合金、树脂等材料。
2.4 陶瓷材料
组成陶瓷的主要成分是硅，因此陶瓷材料具有密度低、硬度高、耐腐蚀等特点，因此在一些对密封性要求比较高的机械设计中可以选择陶瓷材料，但是陶瓷材料也有自身的缺点，造价高而且容易破碎，因此应用范围相对较小。
3 机械设计中材料的选择与应用策略
在对机械设计常用材料知识了解的基础上，为保证设计的零件满足要求，机械设计中还需要设计人员做好以下工作：
3.1 明确机械设计要求
为保证机械设计中机械材料选择的科学、合理，设计人员应明确机械设计要求，把握设计工作的重点与难点，保证设计工作的顺利进行，尤其应注意以下问题：
一方面，明确设计零件用途。机械零件用途不同，对零件性能的要求差别较大，直接影响材料的选择，因此，设计人员应结合零件用途，分析零件所处的运行环境，以及运行中的影响因素，对比分析不同材料的适用性。必要情况下，对零件所处的运行环境进行仿真模拟，掌握零件各种受力参数，选择针对性机械材料。另一方面，做好材料经济性分析。不同机械材料不仅性能差别较大，而且价格有较大差异，因此，机械设计中应做好成本的控制，对各待选材料的经济性进行分析，认真分析零件生产所需工艺，以及在生产中的人力、财力投入情况，确定最佳的机械材料应用方案。
3.2 做好材料性能分析
机械材料性能对机械零件性能及使用寿命造成的影响最为直接，因此，设计过程中应将材料性能分析作为重点工作加以落实，具体可从以下内容入手：
①做好物理性能分析。机械材料的物理性能较多，包括导热性、导电性、熔点和密度等，要求设计人员结合零件所处环境，对比各机械材料的物理性能，尤其应分析制造工艺复杂性情况，确定最佳的机械材料。例如，当机械零件的重量有限制时，可考虑使用铝、镁等轻金属材料。②做好化学性能分析。机械材料的化学性能包括化学稳定性、抗氧化性、耐腐蚀性等。例如，部分零件在高温条件下运行，为延长其使用寿命应考虑使用耐高温、抗氧化性强的机械材料。③做好工艺性能分析。机械材料的工艺性能有：焊接性能、切削性能、锻造性能等，这些性能决定着零件生产的难易程度，因此，需要设计人员通过试验确定所用材料，而后组织专家对各材料的可行性进行分析，确定最佳的机械材料选择方案。
3.3 选优合理处理工艺
机械零件生产时，为提高零件综合性能往往采用相关工艺进行处理，促进机械生产工作的顺利进行，设计人员应分析不同机械材料所用处理工艺的复杂度，确定最佳的处理方案。接下来以钢材料的热处理为例进行分析。
4 结束语
综上所述，随着我国工业进程的不断加快，我国的机械化程度也越来越高，不仅是工业生产车间应用到一些机械设备，甚至一些家庭中也逐渐出现一些机械设备，其应用范围越来越广泛，也给人们的生活生产带来了极大的便利，因此在机械设计过程中，为了保证机械设备的安全性和实用性，必须合理选择材料，从而保证人们的生命财产安全。
参考文献
[1]吴 斌.机械设计中的材料的选择和应用[J].南方农机，2017，48（12）：62.
[2]郭 伟.机械设计中工程材料的选择与应用要点[J].装备机械，2016（3）：62～65.
[3]车明浪，史兆伟.机械设计中的材料的选择和应用[J].金属材料与冶金工程，2015，43（4）：25～27.
收稿日期：2018-7-13
关键词：机械设计；材料选择；应用
中图分类号：TH122 文献标识码：A 文章编号：1004-7344（2018）23-0246-01
前 言
城市化的建设，不仅需要人们的学科知识与智慧。同时也对机械设备的功能，与性能提出了全面的要求。在现代生活中，机械已经发展成为城市建设的中坚力量。唯有合理的材料选择，才能够帮助机械行业，应对不同的建设性问题。这对机械行业的合理发展所发挥的作用是不可小视的。从机械行业的历史中不难看出，不同性能与功能的材料在机械设计中，所能提供的价值，将会是主导机械生产领域水平建设高低的重要因素，同时决定并影响机械设备发展，经济效益提升的重要内容。
1 材料选取在机械设计中的作用
经济发展所带动的不仅是人们的生活水平，同时，工业体系的完善，也是经济提升所带来的最显著价值。工业的发展，必然会为机械制造行业提供更为良好的发展机遇。当然，与机遇相伴的则是一定的挑战。近些年，城市化的进程不断加快，因而，机械制造材料所涉及到的功能需求也越来越多。紧缺的材料选取，导致供需矛盾越来越突出。材料是机械设计与生产的基础。唯有为机械设计提供更为充沛的材料选取环境，才可以创造出更加显著的竞争价值。因而，分析材料的选择与应用，是机械设计的必要工作。
2 机械设计中常用的材料
从大的方面对机械设计中常用材料进行划分，机械材料分为金属材料与非金属材料，其中金属材料又被分为铸铁、钢、铜合金等，而非金属分为高分子材料、陶瓷、复合材料等。这些材料在机械设计中之所以广泛应用，得益于其优良的性能。
2.1 金属材料
在机械设计中所选用的材料中，金属材料是应用最为广泛的。在金属材料中最为常用的是钢和铁，之所以这两种材料选用较多，主要是因为钢和铁的强度以及韧性相对较强，而且价格低廉，容易获取。而且可以在其中加入一些其他金属材料制成合金材料，经常被应用到各类机械零件中，金属材料也是机械设计的主要基础材料。
2.2 高分子材料
随着我国科学技术的进步，高分子材料逐渐出现在人们的生产生活中，而且高分子材料有着其独特的优势，因此在机械设计中，占比越来越大。在高分子材料中应用最多的就是塑料、合成纤维等，这些材料具有来源广泛，延展性很强等特点，而且在制作过程中消耗的能源非常少，受到了人们的重视，但是最近几年，人们逐渐发现塑料制品能够产生“白色污染”，因此就目前来说人们需要一种更加环保的高分子材料。
2.3 复合材料
所谓复合材料就是指由两种或者以上材料通过物理或者化学方法结合在一起的材料。一般来说复合材料会同时具有两种材料的优点，因此对于一些要求相对复杂的机械设计，复合材料是首选。而且复合材料又分为金属材料和非金属材料，常见的复合材料有合金、树脂等材料。
2.4 陶瓷材料
组成陶瓷的主要成分是硅，因此陶瓷材料具有密度低、硬度高、耐腐蚀等特点，因此在一些对密封性要求比较高的机械设计中可以选择陶瓷材料，但是陶瓷材料也有自身的缺点，造价高而且容易破碎，因此应用范围相对较小。
3 机械设计中材料的选择与应用策略
在对机械设计常用材料知识了解的基础上，为保证设计的零件满足要求，机械设计中还需要设计人员做好以下工作：
3.1 明确机械设计要求
为保证机械设计中机械材料选择的科学、合理，设计人员应明确机械设计要求，把握设计工作的重点与难点，保证设计工作的顺利进行，尤其应注意以下问题：
一方面，明确设计零件用途。机械零件用途不同，对零件性能的要求差别较大，直接影响材料的选择，因此，设计人员应结合零件用途，分析零件所处的运行环境，以及运行中的影响因素，对比分析不同材料的适用性。必要情况下，对零件所处的运行环境进行仿真模拟，掌握零件各种受力参数，选择针对性机械材料。另一方面，做好材料经济性分析。不同机械材料不仅性能差别较大，而且价格有较大差异，因此，机械设计中应做好成本的控制，对各待选材料的经济性进行分析，认真分析零件生产所需工艺，以及在生产中的人力、财力投入情况，确定最佳的机械材料应用方案。
3.2 做好材料性能分析
机械材料性能对机械零件性能及使用寿命造成的影响最为直接，因此，设计过程中应将材料性能分析作为重点工作加以落实，具体可从以下内容入手：
①做好物理性能分析。机械材料的物理性能较多，包括导热性、导电性、熔点和密度等，要求设计人员结合零件所处环境，对比各机械材料的物理性能，尤其应分析制造工艺复杂性情况，确定最佳的机械材料。例如，当机械零件的重量有限制时，可考虑使用铝、镁等轻金属材料。②做好化学性能分析。机械材料的化学性能包括化学稳定性、抗氧化性、耐腐蚀性等。例如，部分零件在高温条件下运行，为延长其使用寿命应考虑使用耐高温、抗氧化性强的机械材料。③做好工艺性能分析。机械材料的工艺性能有：焊接性能、切削性能、锻造性能等，这些性能决定着零件生产的难易程度，因此，需要设计人员通过试验确定所用材料，而后组织专家对各材料的可行性进行分析，确定最佳的机械材料选择方案。
3.3 选优合理处理工艺
机械零件生产时，为提高零件综合性能往往采用相关工艺进行处理，促进机械生产工作的顺利进行，设计人员应分析不同机械材料所用处理工艺的复杂度，确定最佳的处理方案。接下来以钢材料的热处理为例进行分析。
4 结束语
综上所述，随着我国工业进程的不断加快，我国的机械化程度也越来越高，不仅是工业生产车间应用到一些机械设备，甚至一些家庭中也逐渐出现一些机械设备，其应用范围越来越广泛，也给人们的生活生产带来了极大的便利，因此在机械设计过程中，为了保证机械设备的安全性和实用性，必须合理选择材料，从而保证人们的生命财产安全。
参考文献
[1]吴 斌.机械设计中的材料的选择和应用[J].南方农机，2017，48（12）：62.
[2]郭 伟.机械设计中工程材料的选择与应用要点[J].装备机械，2016（3）：62～65.
[3]车明浪，史兆伟.机械设计中的材料的选择和应用[J].金属材料与冶金工程，2015，43（4）：25～27.
收稿日期：2018-7-13