探究机械工程选材

何志杰

摘要：自改革开放以来，我国经济、科学技术迅速发展，在国际上也有了很大的成绩。其中，机电工程是中国工业发展的重要组成部分，它不仅促进了国家的经济发展，而且还伴随着国家经济的发展而成长。机械在国民经济中起着举足轻重的作用。在机械设计领域，材料的选用是一个很大的影响因素。文章从选材的重要性、选材的原则、选材的步骤与方法等方面，分层次地阐述了选材的重要性。希望能对相关工作起到一定的借鉴作用。

关键词：机械工程；机械设计；选材；意义

引言

机械制造是我国国民经济中的一个重要组成部分。材料的选择是否恰当，在很大程度上影响着机器的设计。材料选择的好坏，关系到后续项目的顺利实施，也关系到项目的造价。在选择材料时，应综合考虑易处理、经济性和安全性。

一、材料选择的意义

目前，我国许多行业对高端产品提出了更高的要求。在机械设计中，材料的选择是关键。要使建筑材料的选择最大化，使建筑材料的作用最大化。从而保证了产品的工艺性能优良，并能在生产中得到实际应用。此外，对于特殊应用的工程材料，可以有效的降低成本。在实际工作中，由于选材的不合理，使得零件的某些性能不能满足规定的要求是很常见的。因此，在使用过程中，很多机械零件都会很紧张，不能及时了解情况，这就会给实际的产品带来很大的损失。因此，对于整个行业来说，材料的选择是一个很重要的环节。采用何种材料，对机器的性能有很大影响。因此，在机械设计中，必须重视机械材料的选择，并就机械材料选择时应该考虑的各种问题加以探讨。

二、材料选择的原则

我们了解到，材料选择的一般原则就是根据工作环境来确定自己对材料的要求，这是材料选择的基本出发点。其次，本文研究了材料的加工工艺。第三，考虑到材料的节省。力争将各种成本的总和降至最低，最终实现“原料充足，技术精良，供应可靠，成本合理”的目标。

(一)材料选择的技术原理

生产能力原则是指能够将选定的材料加工成零件。比如有些材料，在使用上完美无缺，却不能用机械制造，因此成本极高，属于低产量的范畴。因此，材料的选择，材料的可加工性，都是关系到产品的制作难度和效率，甚至是成本的重要因素。

(二)以节约为原则选材

经济性原则是指所选用的原材料能否生产出低成本、低价格的产品。从节省的观点来看，在选择原材料时，应尽可能选择供应充足、价格便宜、容易加工、总成本低的原材料。总的来说，在确保零件使用性能的前提下，应该尽量选择便宜的材料，比如可以用低碳钢来代替合金；可以采用的高强度合金越少越好；既然可以用钢铁，又何必要用其他的金属呢？此外，考虑一国经济时，不能只看眼前的利益，更要看长远。一些产品在短期看来很贵，但是从长远来看，因为它们的使用寿命更长，维护成本更低，所以会带来很好的经济效益。总的来说，它的经济情况还可以。另外，在选择聚合物材料时，除了上述三个因素外，还应考虑温度，湿度，氧气，光照，油等因素。

(三)选材的基本原理

选择材料的原则就是选择材料制作的机械零件能否保证材料的有效性。“材料可用性”是指机械零件在正常运行时应具有的性能。包括机械性能、物理化学性能等。为保证其安全、可靠、持久地工作，必须对其使用性能进行研究。这是材料选择的重要依据。不同的零件，对材料的要求也不同，有的零件需要高强度，高硬度，高耐磨，而有的零件，对材料的要求并不高，只需要维持一定的形状就行。所以，对于一般的机械零件而言，其机械零件的力学性能最为重要。

三、选材五步

（1）针对所选材料的性能要求及失效分析，重点是零件的服役状态，并进行强度、刚度及稳定性的计算。（2）筛选所选素材。目前，工程材料分为四大类，分别是：金属材料、陶瓷材料、聚合物材料和合成材料。将所有的工程材料作为选择材料，根据材料的特点要求进行了优选。（3）对已有数据进行评估。（4）选择最佳的材料。5.对选定的组件进行现场检查。

四、材料的选择

(一)对材料的性能指标进行全面分析，并对材料的选择进行全面的考虑

在工程实践中，大多数零件都处在不同的应力状态下，而且每个零件的应力状态都不一样。因此，在选择材料的时候，应按照最重要的要求来选择材料。综合分析了制件的强度、硬度、耐磨性、耐温性和耐蚀性。

(二)以真实的、有代表性的部件为例，进行材料选择的类比性分析

在工业制造中，因零件种类及性能的差异，要求使用多种材料以满足其性能要求，且每一种材料都有其自身的特点。而金属材料因其优异的力学性能而得到了广泛的应用。下面是几个典型部件的简要分析，以便更好地说明如何正确地选择材料。

（1）机床的齿条。用于机械的齿轮，要求其具有很高的耐磨性，尤其是在弯曲时，具有很高的冲击韧性和很好的力学性质。而中碳钢板经表面淬火后，经低温回火后，可满足服役要求；采用低碳、碳化、低温急冷、低温急冷、回火处理，可满足产品的使用需求。但38CrMoAl合金的氮化层，对于一台普通的机械设备来说，却是足够了。本文就上述三种材料的选择和生产工艺作了比较，并对其经济效益作了分析。在这些方法中，高频表面强化方法的成本最低，其次是炭化方法，然后是氮化方法。

（2）轴杆组件。为达到硬度、强度、耐磨性、耐腐蚀性等要求，一般采用碳钢及合金。与合金钢相比，碳钢的生产成本更低，而且对应力集中的影响也更小。并对其进行了改性，提高了材料的耐磨性和抗疲劳性，提高了材料的综合力学性能。合金钢具有比碳钢更高的强度、硬度，但其成本也更高，并且容易产生应力集中。

五、材料在机械工程中的应用

(一)钢铁材料和应用

就现阶段而言，工业仍是国民经济的支柱。中国钢铁工业从发展到现在，不仅在整体上发生了巨大变化，而且在各方面都取得了长足的进展。工业企业间的聚集程度显著提高。其中，汽车业、电信业、海上钻探、石油业、采掘机械、营造业等产业占主导地位。

(二)铝、铝合金及其应用

这种薄膜的总密度较小，但热传导性较好。并且，这种材料的优点就是能够制作出更加美观的外形，并且价格低廉，所以在航空航天、交通运输等各个方面都有着非常广泛的应用。在空间尺度上，利用其高密度、高低温、高强度、高耐腐蚀等特性，充分发挥其在特殊空间环境中的作用。在航空、航天等领域，很多普通的钢琴音符已由铝材料代替，有很大的发展空间。

结语

所以，在选择机械工程材料的时候，不仅要以工件的应用需求为基础，确保其使用寿命，而且要以工件的应用状况为依据，合理地选择适当的材料，并且要注重对制造技术的合理、经济的选择。因此，提高了产品质量，降低了制造成本，降低了损耗，是一种理想的选择。坚持可持续发展的原则，选用低能耗、轻污染的材料，充分利用资源，使机械工业稳步发展，维护生态平衡，保持人与自然的和谐。

参考文献

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