前言：尋找寫作靈感？中文期刊網用心挑選的機械設計中材料設計方法探討，希望能為您的閱讀和創作帶來靈感，歡迎大家閱讀并分享。
1.1機械產品的差異性較大，不合格率較高
在現階段的機械設計過程中，由于客觀條件的差異使得標準試驗過程中比較容易增加不確定結果發生的概率。在這種基礎上，相關材料設計人員根據經驗結合參考資料和數據資料而開展的機械生產中，極易出現個別零部件的生產質量問題，從而導致整體機械性能的不合格。
1.2新式材料與新式工藝的傳播具有滯后性
現階段機械設計中的材料設計發展迅速，新的加工方法和改良后的生產工藝所產生的理論與實踐方法可以達到更高的性能要求，發揮更大更好的作用，但這些理論和實踐方法無法及時編入設計參考資料和數據，這其中的效果可能長達數年之久，因此，關于材料設計的競爭力和生命力受到了極大的不利影響。
2機械設計中材料設計的案例分析
2.1輪—軌耐磨性設計
在鐵路的多曲路段，火車輪緣磨損相對于其他路段比較嚴重，這不僅會對相關部門造成巨大的經濟損失，還會對行車安全造成威脅，解決這個問題是機務部門的當務之急。從工程摩擦的角度看，車輪—鐵路是一對摩擦副，是一個動力系統中相互影響的兩個元素，因此要從整個動力系統出發，研究火車輪和鐵路軌的耐磨性問題，必須要綜合考慮兩種材料的最佳組合，以達到使用壽命最大化的目的。為了達到這個目的，相關工作人員研究了一種機車輪緣中頻局部淬火技術，經過三個階段的運行試驗，分析相關數據得出輪—軌硬度匹配的最佳組合，也就是輪軌在這種硬度比時，可以將機車輪的壽命提高2～3倍，而不影響鋼軌的使用壽命。這樣可以在不改變現有材料的前提下，用常規的熱處理工藝來減少部分材質的磨損問題，這種方法既節省資金，又切實可行。然而我國的現狀是機車輪和鐵軌分別由不同的政府部門管理，而且在生產時選擇的廠家也不一致，導致這種方法實行起來有一定的困難。早期時候，多曲路段的機車輪和鋼軌都出現了特別嚴重的磨損，負責鐵路軌道的工務部門對鋼軌采取了淬硬軌，這樣做的結果雖然能夠改善鋼軌的磨損情況，但更加重了機車輪緣的磨損問題。由此看來，輪—軌耐磨性設計要兼顧雙方，才能實現使用壽命的同時延長。
2.2汽車制動襯片設計
目前我國汽車用制動襯片大多為進口產品或中外合資廠生產的產品，雖然國產制動襯片的廠家也有不少，但正規的大汽車廠還是多采用前者。國產制動襯片在產品質量和使用年限等方面比進口襯片缺少相當多的競爭力，甚至個別國產廠家生產的機械制動襯片連最基本的性能指標都達不到，而且國產制動襯片熱衰退性差，不能在制動過程中有效發揮應有的性能。造成這種現象的原因還有部分廠家缺少先進的機械設計方面的技術力量，沒有系統地對材料設計的過程進行研究，只是簡單地完成相關工藝過程，就算完成了汽車制動襯片的制造任務。除此之外，一些廠家沒有根據不同的車型材料配方對整個生產過程中的各種參數設置進行深入研究，這也造成國產汽車制動襯片存在相當多的不足。
2.3某裝置的七連桿機構設計
該裝置為自動裝料裝置，連桿采用的是七連桿，整個懸掛在機架上，在正確的運動分析情況下，最關鍵的問題就是連桿材料的設計，因為整個部件中材料最薄弱的部分就是連桿的鉸鏈，既要求鉸鏈的強度大，還要求鉸鏈有良好的耐磨性和抗沖擊性。進口設備的這一部分材料采用的是高性能塑料，但由于該類材料難以買到，而且價格昂貴，因此在制作時考慮用加大鉸鏈尺寸的鑄鋁件來替代這種塑料。鑄鋁連桿相對于進口高性能塑料加工時更易出現問題，而形狀復雜的連桿再加上材質不均勻的鑄件，在進行鉸鏈的加工時就容易發生折斷現象。完成連桿的加工后裝機試用，又有可能會出現其他問題：一是鑄鋁件可能會對整個機架造成比較大的沖擊振動；二是試用一段時間后，由于連桿本身的沖擊振動和彈塑性不如塑料件，容易出現鉸鏈斷裂的現象。若購買進口的塑料件來制造連桿，以上的問題全都可以得到解決，盡管進口塑料花費較高，但用到的數量少、質量又輕，總的成本并不很大。這個案例可以說明，機械產品的設計中，零部件材料的性能不僅會影響本身的性能，還可能對整個系統的功能造成其他不良影響。
3機械設計中材料設計的新思路
以上三個案例分析足以說明，傳統的材料設計方法必須要改進才能適應現代機械工業產品的高質量需求?；诠I設計方法的不斷改進，在機械產品設計的過程中，機械產品中每一個零部件的材料設計不僅要考慮到零部件性能對整體的影響，還要考慮到對系統中其他零部件的影響。在對材料設計的功能進行分析時，應當包含以下三個方面的內容：第一，保證技術上的功能達標；第二，在能實現同一功能的多種設計方案中找出低成本、多功能的材料設計方案；第三，分析可靠性，并在分析后制定相對優化的材料設計方案，為整個產品設計過程奠定基礎?，F代材料設計的發展有以下三個方向：
3.1樹立系統觀和功能觀的設計思想
在進行機械設計中的材料設計時，應該明確沒有絕對好或絕對不好的材料，更不能依靠某一種性能來判定優劣，材料設計要考慮分析的是最合適的材料。設計時不僅要考慮材料的種類是否適合做零部件，還要注意考慮是否適應整個機器。
3.2改進重要機械部件的生產方法
在進行材料設計中，應該把重要的關鍵部分作為一個完整的子系統來進行設計，尤其要注意摩擦學系統部件的設計?，F在高速、重載的零部件會產生許多功能副作用，對其進行改進就可以避免這些問題的出現。
3.3建立基于因特網的機械設計材料庫
傳統的“查手冊設計法”在現代材料設計中有諸多的不足，因此應盡快建立不僅包含機械零部件常用材料，還包括用戶材料的網上機械工程材料庫，同時還應包括國內外最新研制的新機械工程材料的有關資料。
4結語
本文分析了材料設計中目前存在的相關問題，根據實例研究和實踐總結，提出材料設計的新思路，建議能夠成立基于網絡的科學機械設計材料庫。但新的相關理論和方法還在不斷探究中，希望廣大的機械設計師能合理完成機械設計材料設計的新方法發展的目標。
作者：池占山 單位：華升富士達電梯有限公司
