论文机械设计中的材料选用，本文是机械设计有关论文范文集跟机械设计和材料选用浅析和选用方面本科论文怎么写.
摘 要：材料是机械制造的基础,材料选择合理与否是机械设计是否成功的第一步.文章首先对机械制造中常用的四种材料进行了介绍,随后提出了机械设计中材料选用的两个原则,最后阐述了材料选用的几点注意事项.
关键词：机械设计；材料选用；适用性；节能环保；机械制造 文献标识码：A
中图分类号：TH122 文章编号：1009-2374（2017）11-0104-02 DOI：10.13535/j.cnki.11-4406/n.2017.11.053
1 概述
机械设备在日常生活中无处不在,大到飞机、火车、轮船、各种工程设备,小到手机、手表、各种电子产品等,都属于机械设备.在机械制造过程中,设计是第一步.而在机械设计中,材料的选择又是非常关键的一环.材料选用合理是实现机械产品合理、质量耐用、产品寿命长的基础.在历史上,一种新材料的问世,往往会开辟一个新的时代.例如,人类掌握了青铜的冶炼技术以后,就进入了青铜器时代；掌握了炼铁技术后,人类进入了铁器时代.从20世纪下半叶到21世纪初,又有很多新材料相继问世,如碳纤维复合材料、石墨烯、钛合金等,每一种材料的出现都会给工业,特别是机械制造业带来革命性的变化.下面本文就浅显地谈一谈机械设计中材料的选用问题.
2 常见材料的分类
目前在机械制造中应用的材料主要有四类,即金属材料、无机非金属材料、有机高分子材料和复合材料.下面分别叙述：
2.1 金属材料
金属材料是现代社会中使用非常广泛的一类材料,从汽车、飞机、轮船,到手机、打火机等机械产品,都有金属材料的身影.金属材料按照颜色分,可以分为黑色金属和有色金属,黑色金属主要有三种：铁、锰和铬,其他金属如金、银、铜等均为有色金属.按照密度来分,可以分为轻金属和重金属,轻金属有铝、镁等,重金属有铜、汞等.
2.2 无机非金属材料
无机非金属材料包括陶瓷、氮化硅、玻璃、氮化硼、金刚石、石墨、碳化硅等,这类材料一般具有硬度高、抗压强度高、耐腐蚀等特点,但是许多材料偏高,容易脆断.这类材料使用相对较少,主要用于制造密封性原件、显示屏等.
2.3 有机高分子材料
有机高分子材料主要是塑料、橡胶以及合成纤维.塑料自从发明以来,便得到广泛的应用.它便宜、轻便、耐腐蚀,具有一定的强度,还可以与碳纤维等制成玻璃钢等复合材料.在机械制造中,塑料应用相当广泛,主要用于机械外壳、导线绝缘层等.
2.4 复合材料
复合材料是从20世纪末开始兴起的一类新型材料,它是通过化学或物理的方法将两种或两种以上的材料进行复合,最终得到具有特定应用性能、满足不同工艺要求的材料.目前应用得比较多的复合材料有碳纤维、玻璃钢等,这些材料密度小、强度高、韧性好,应用前景广阔.相信随着科技的发展,这些材料还会得到更多的应用.
3 机械设计中材料选用的原则
3.1 注重材料的经济性与适用性
所谓经济性与适用性,就是选材要量体裁衣,根据机械产品的质量要求、用途以及机械制造过程中的铸造工艺、装配工艺和焊接工艺等环节的要求,选择既能满足要求,又低廉的材料.比如,在金属材料中,钢铁的是很便宜的,因此在选材时,在满足要求的前提下,可以尽可能地选择钢铁.再比如,铜和铝都是电的良导体,铜的电阻率比铝更小,但是铝的比铜便宜许多,当满足需要时,尽量选用铝而不是铜作导电材料.这样就可以在保证产品质量的前提下实现最大的经济效益.
3.2 在选材时考虑节能与环保因素
节能与环保是21世纪以来全球广泛关注的话题,我党提出了“绿色发展”“人与自然和谐相处”等议题.在机械设计中,尤其要重视节能与环保.尽量选择可再生、易回收、环境友好的材料.在选材过程中,要优先选用可再生资源材料,优先选用环境友好材料,优先选用便于回收的材料.例如在选用塑料时,要避免选用不可降解的塑料,在可行的前提下优先选用可降解塑料.再比如,尽量减少金属材料等不可再生资源的使用,尝试用可再生资源代替.
4 机械设计中材料选用的几点注意事项
机械设计中材料的选择应用直接影响到机械产品的实用性能.在进行机械加工过程中,首要前提是满足机械设计的要求,在此基础上考虑资源供应的可靠性、材料的功能与特性等.基于此,下文针对不同材料的特点对其选择及应用进行了分析.4.1 材料的荷载能力要满足要求
材料的荷载能力是材料性能的一个非常重要的方面,也是非常基础的一个方面.如果荷载能力达不到要求,材料在加工过程中就有可能发生断裂、失效等情况.即使在加工过程中没有出现故障,在使用中也很容易出现故障,缩短机械设备的使用寿命.在根据荷载能力选材时,材料的荷载能力需留有一定的余量或者说安全系数,这个安全系数具体是多少,要根据使用场合来确定.越是重要的场合,越是对安全要求高的场合,安全系数越大.如果所选材料的荷载能力不清楚,则需要用实验的方法进行测试.
4.2 尽量避免选用有毒有害的材料
有一些材料会对周围环境造成危害或者危害人体健康,比如金属铅、镍、汞,还有一些塑料等,这些都容易对环境造成污染.在机械设计中,要尽量不用或者少用这些材料.如果必须要选用这些材料时,要采取一定的措施,防止这些有害物质进入环境当中.
4.3 尽可能选择便于回收或可再生的材料
到目前为止,构成机械产品的大部分材料都是金属材料,其中最常见的就是钢铁.而金属资源属于不可再生资源,其在地球上的蕴藏量也是很有限的.因此对资源特别是金属资源的回收利用就成了一个值得研究的课题.金属材料的种类很多,比如钢材的种类就有很多种,低碳钢、中碳钢、高碳钢、各种合金钢等.每一种金属材料的回收难度是不同的,有的容易回收,而有的回收起来则比较困难.在机械设计中,在同等条件下,要尽可能选用回收方便的材料,让资源得以回收利用.
当然,也可以尽可能地选用可再生材料代替不可再生材料.比如在一些场合使用塑料代替金属材料.
4.4 尽可能选用加工过程中资源消耗少、环境友好的材料
在材料选用过程中,不仅要考虑材料的荷载能力、材料本身的资源属性、材料本身对环境的影响,还要考虑将材料制成产品的过程中,加工过程、加工工艺是否节能环保.例如,现在的许多金属材料,在加工过程中需要进行热处理,而热处理过程消耗的能源等资源较多,对环境的污染也偏大,如果能够选择在冷和热轧状态下仍可保持较好性能的材料,就可以避免热处理过程,从而节约资源,保护环境.如果不能找到理想的材料,加工过程中不得不使用热处理,那也要尽量选用操作流程方便的材料,从而减少资源的消耗和对环境的破坏.
5 结语
材料是机械制造的基石,材料的合理选用对于机械产品的质量、成本、寿命等都有巨大的影响.随着科学技术的发展,新的材料在不断被发现、发明,新材料在不断推动人类社会的进步.作为一名机械制造领域的从业者,要密切关注材料科学的发展,敢于尝试使用新的材料、新的技术,只有这样才能推动机械制造行业不断向前发展.
参考文献
[1] 车明浪,史兆伟．机械设计中材料的选择和应用[J]．现造技术与装备,2015,（6）．
[2] 程建磊．机械设计中材料的选择和应用[J]．现代商贸工业,2016,（15）．
[3] 边明江．机械设计中的材料的选择和应用[J]．山东工业技术,2015,（28）．
（责任编辑：蒋建华）
上文结论,此文为关于机械设计方面的大学硕士和本科毕业论文以及机械设计和材料选用浅析和选用相关机械设计论文开题报告范文和职称论文写作参考文献资料.
参考文献：
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