高成宇 王凤岐

摘要：伴随着社会的进步与科学技术的发展，也间接地加快了国内的城市化进程，因此对于机械工程设计应用的需求也变得越来越大。在全球工业化4.0的大趋势之下，机械制造业也迎来了新的春天，并且在当前国内的市场经济中占据了重要地位。当前机械制造业的水平虽然得到了快速提高，但是在其中也衍生出不少问题并未得到有效地解决，阻碍了我国机械设计工程的顺利发展。文中对于当前我国机械设计过程当中的机械材料选择与应用上进行了讨论与分析，并给出了一些有效的解决办法，以供相关从业人员进行参考、借鉴。

关键词：机械设计；机械材料；选择与应用；

在机械设计过程当中，最为核心的环节就是机械材料的选择与应用。机械材料的优劣对于机械设计的质量与功能具有相当重要影响。但是由于人类的过度开发而造成金属资源越来越紧张，而在这样的大背景下，新型的机械设计材料也必将会成为今后的主要发展方向。在机械设计过程当中，机械材料的选择与使用一定要以可持续发展为中心，在保障机械材料质量的前提下，采用性价比较高的、绿色环保、可重复使用的机械材料。

1 机械材料的选择

1.1 材料荷载类型的选择

根据国内权威机构的统计数据可以看出，造成绝大多数的机械零部件失效的原因就是因为零件的外载荷性能较差而引起的。因此在进行机械设计材料的选择过程中，对于荷载材料的选择是相当重要的。但是要怎么样才能够选择可靠的机械材料呢？可以从以下几个方面进行着手：（1）第一点，外载荷的作用力能够引起机械材料发生变形、弯曲或者扭曲，而绝大多数的作用力集中在材料的表层当中，也就是说机械材料的表面性能，能够对机械零件的性能失效起到一定的控制作用。所以在进行机械材料的选择过程当中，在一般情况下都是采用碳钢调质、低钢渗碳等等方法来对机械材料进行加工，而且这种加工方法可以显著地提高机械材料的性能，避免机械材料出现损伤；（2）第二点，在选择机械设计材料的时候，要选择各个部分性能平均分布的机械材料，以保障设计、或者生产的过程中的稳定性与安全性。

1.2 碳素钢、合金钢材料的选择

由于碳素钢本身具有良好的加工性能、操作性能以及成本优势，而被广泛地运用到了国内的机械设计行业中。但是由于碳素钢的强度偏低，而且韧性较差，所以在进行热处理加工的时候所需要的工艺难度较高，所以造成碳素钢在实际的运用上仍然存在一定的局限性。在经过长期的运用实践中，合金钢材料能够有效地弥补碳素钢的缺陷与不足，也正因为如此合金钢也开始得到业内人士的重视。

1.3 重视机械材料的经济性与适用性

机械材料在挑选上首先要考虑的是材料的经济性与适用性。对于机械设计师而言，必须要对所有与机械设计相关的铸造技术、生产技术以及安装技术等方面进行综合考虑，并且按照设计过程中的具体需求来选择价格实惠，而且质量有保障的经济适用型的机械材料，只有这样才能够将机械材料的价值全部體现出来。例如说在进行机械铸造的过程当中，既要保障机械材料具备良好的吸气性，又能够让材料拥有缩短性与流动性。在进行铸造的时候，对于机械材料的冲压性以及可锻性、断后冷却性等方面都是有严格要求的。除此之外，机械材料本身的不同性质也给机械设计带来不同的选择，所以要在完全符合机械设计需求的前提条件之下，将工艺材料的不同性能进行掌握，并且通过科学化、合理化的方式来进行机械材料的选择与使用。以机械材的经济性为基础，并确保机械设计材料的适用性。

1.4 机械材料的选择

机械设计材料的选择上必须要以资源的可持续发展来做为前提，重视机械工程设计的可持续发展，并且以机械设计的具体需求来做为中心，来对机械材料中的潜在价值进行深度发掘，再与施工材料的特点与优势相结合，全面性地减少材料的能源耗损。

2 机械设计材料的选择与运用

2.1 实用性机械材料的选择与应用

在进行机械设计的时候，在机械材料的选择与使用上必须要优先考虑机械材料的本身的实用性，并确认该种材料是否适用于机械设计当中。机械设计中所使用的材料必须要严格按照加工的流程与工艺地行生产，而且不同的工艺与技术特点也决定了机械材料在选择上必须要进行专业化、严格化。只有这样才能够保障机械部件的强度与性能符合实际的需求。此外也必须要对机械材料的外观、以及耐磨性、腐蚀性等方面进行相应的检验与测试。

2.2 荷载类型机械材料的选择与运用

在进行机械设计的过程当中，由于机械材料失效引起故障的现象时有发生，而其中有相当大的原因是由于设计材料在选择的时候，负荷能力存在一定的差异而造成的。为了能够有效地提高机械设备的可靠性与使用寿命，必须要对机械设计材料的选择上进行严格把关，安排专业人员对于所选择的机械材料进行各种作用力与性能上的测试，同时还要对于材料的荷载能力进行估算。

2.3 低消耗机械材料的选择与运用

在进行机械设计的时候，也要把机械材料的绿色、环保、无污染、低能耗等条件纳入考虑范围当中，并且对于机械材料的加工与处理环节，也必须要达到节能、环保、无污染的标准。在通常情况下，绝大多数的机械加工处理都是采用热处理的方式进行的，可是使用热处理的方式对于机械材料的使用寿命与性能有着不同程度的破坏与影响，并且对于周边环境也会造成严重的污染。所以在进行机械材料的加工生产的时候，尽量不要采用热处理的加工工艺，可以采用在冷热轧状况下，仍然可以发挥性能的机械材料。如果在机械材料的加工过程当中无法避免热处理，那就必须要优先使用加工处理工序较为简单的机械材料，降低对环境的破坏与污染。

2.4 机械设计在汽车中的运用

汽车机械变速器包括了齿轮、箱体、轴承 等等部件所组成的复杂的机械系统。而这些配件在生产与安装的时候，总是会存在一定程度的误差与负荷，进而产生噪声。噪声的来源是箱体中的齿轮啮合时所引起的，然后再通过空气进行传播。在进行机械设备降噪设计的时候，最为重要的就是要把齿轮进行相应的优化、改进，加大齿轮的重合度以降低传动时所引起的噪声。扩大重合度可以降低具轮的荷载，并且对于啮入与啮出的负载冲击有着良好的抑制作用，因此能够降低噪声。

3 结语：

综上所述，在进行机械设计的过程中，必须要先择取最优的设计材料，在生产中采用最为合理的制造工艺，实现环保、节能、经济的效益相互统一，为我国的机械设计发展做出应有的贡献。

参考文献：

[1]王永强，陶亚楠，刘青.机械设计中的材料的选择和应用探析[J].科技创新导报，2016（12）：124-137.

[2]宋甫.论述机械设计中的材料的选择和应用[J].工程技术：全文版，2015（03）：155-168.