新型機械設計理論在汽車工程的方向

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摘要：經濟發展、科技進步在近些年的發展中是相輔相成的，科技的發展改善了人們的生活習慣，在出行方式方面汽車成為普遍的交通工具。在汽車工業制造設計發展過程中，新型機械設計理論的研究與應用在不斷發展，其在汽車工程方向的應用在很大程度上滿足了人們對于汽車的功能性、舒適性、安全性等多方面的要求。文章對新型機械設計理論在汽車工程方面應用進行研究，以期為汽車工程的發展提供一些參考。

關鍵詞：新型機械設計理念；汽車工程；研究應用

近些年隨著機械技術的提升，我國汽車制造業發展迅速，并且逐步開始追趕國際汽車工業標準。伴隨科技技術的進步，人們對于汽車的要求也在提升，需求的變化推進了汽車工業的創新與發展，汽車制造業需要順應市場需求，提升質量，不斷創新才能夠適應時代的發展。目前而言，汽車機械產品的要求主要體現在負責安全性的質量、行駛使用的性能方面、購買價格的體現以及外觀設計方面，這一系列的要求既是市場競爭的體現，也是科技進步的體現，同時也是環保等政策方面的要求。基于此，汽車制造業需要不斷提升機械制造技術，同時運用先進的理念和方法，提升汽車產品質量和技術含量。文章對新型機械設計現狀和發展意義進行簡要闡述，對新型機械設計理論的研究與應用進行探討。

1新型機械設計現狀

機械制造業是我國工業的重要組成，與人們的生活息息相關，機械設備的發展與應用解放了繁重的勞動力。在機械設計和理論方面也一直在進步，但是針對部分依然存在的問題，需要進行細致深入的研究。一直以來對我國對機械設備、機械產品的需求是巨大的，但是在生產的過程中，制造設計水平一直偏低，與發達國家設計相比是落后的，在產品功能創新方面明顯不足。

2新型機械設計發展意義

我國汽車制造業中，機械制造有著重要的作用和意義，對于社會經濟的發展有著重要的影響。正是由于機械制造水平的發展，才促進了制造業效率的提升。當前汽車制造業中，機械設計理念以及發展方向有了很大不同，我們對于機械設計的研究更加深入，確立新型機械設計發展的意義。汽車制造中的新型機械設計理念，既要求能夠提升機械設備的功能性，又要滿足一定的經濟效益，同時滿足人們的日常需求。不同的設計會給人不同的體驗，因此汽車制造商在汽車設計方面的投入是比較大的，這不僅是汽車制造的要求，也是時展的需求。為了能夠使機械產品性能得到提升，在機械設計過程中需要引入新的機械設計理論，同時借助其他科學技術，較為常用的是將計算機技術進行引入，通過先進的有限元設計、可靠性設計、仿真模擬、系統優化分析等等方法，實現更加科學合理的機械設計。通過運用新型機械設計理念，更好的實現經濟效益、汽車機械產品實用性以及功能性的提升。

3新型機械設計理論的研究與應用

3.1零件磨損度的研究

隨著我國基礎建設的發展，道路交通越來越發達，人們駕車出行成為常態，汽車的需求量在逐年提升。在汽車需求量不斷提升的同時，汽車機械使用壽命、安全屬性等等受到人們的關注。在機械設計過程中，我們需要對機械零件磨損度進行研究，在實際的應用過程中，設計時就需要將機械的材質選用、形態選擇、精細程度、潤滑輔助等內容考慮在內，綜合提升機械零件的抗磨損性能，增加機械設備使用壽命。

3.2發動機變速器的研究

發動機作為汽車的核心構建，其組成部分變速器需要受到我們的重視，變速器輸出轉速較高，在設計過程中，要通過對各零部件的數據信息進行采集，同時分析互相之間的關系、功能等等，通過精密嚴格的計算，通過對機械設備的運動學設計和動力學設計，實現對原動件功率、轉速、線速度等進行運動學計算，通過零部件的轉速、速度、加速度情況確定零件受荷載的大小特性，以實現發動機變速器在穩定性提升的情況下，提升其性能水平。

3.3噪音和振動的研究

汽車在行駛過程中，由于路況、環境的不同會受到不同程度的噪音和振動，因此在汽車機械設計過程中，要注意控制噪音和震動。汽車行駛過程中振動和噪音情況是汽車質量的重要指標之一，是影響汽車舒適性的重要影響因素，對于汽車產品形象質量也有一定影響。因此，在機械設計過程中，要盡可能進行降噪和控制振動，一般是避免結構模型以及輸入荷載過于接近，借助頻率分布對振動頻率進行適當的匹配，以盡可能避免振動出現耦合情況，以降低噪音分貝和振動幅度。可以利用NVH分析，通過衡量汽車制造質量的綜合性問題，輔助汽車設計，首先利用CAE技術建立汽車動力學模型，運用多體系統動力學方法、有限元方法（FEM）、邊界元方法（BEM）、統計能量分析（SEA）方法，研究汽車空間運動時的聲學和動力學特性。通過CAE模型數據參數情況，判斷NVH各項指標情況，在針對性的減小相對運動元件之問的沖擊與摩擦、改善車身結構、改善氣體流動狀態、優化發動機懸置設計、改進懸架系統以及提高密封性等等，實現汽車噪音和振動的有效控制。

3.4汽車結構強度以及模態分析結構優化方面的應用

社會發展趨勢下，對于汽車產品的要求在不斷提升，汽車產品的安全、舒適是用戶對汽車產品的最基本要求，在全球環境資源保護的大環境下，節能環保也成為當前汽車產品的重要設計方向，在性能、技術方面需要進一步提升。在汽車工程中，汽車車身強度具有較高要求，是汽車壽命和性能的基本保障，車身輕量化的要求下，需要車身框架結構強度有保障，在實際設計中運用機械有限元分析，可以對車身結構進行科學分析，從而進行合理優化設計，對汽車的各部分構件展開模態分析，以提升汽車車身結構整體強度水平。有限元方法在汽車結構強度以及模態分析結構優化方面的應用方法，包括以下四個方面：①結構靜力分析，分析計算車輛齒輪輪齒、車架、鋼板彈簧等等與時間無關的應力分布與變形情況；②結構動力學分析，即對汽車機械固有頻率、振型的結構動態分析和對汽車結構動荷載作用下的響應動態分析；溫度場分析，是對汽車結構內部溫度、熱應力、熱變形等情況的分析；流場分析，較為復雜，一般是分析車輛外形對行駛阻力的影響問題以及對發動機冷卻系統的分析等。通過針對性的研究分析，實現對汽車結構強度的加強，并對汽車結構進行合理優化。

3.5車身和外觀設計的體現

新型設計理論在汽車工程中的應用還體現在車身和外觀的設計中，現代汽車的駕駛及使用，用戶除了要求安全性、舒適性和功能性以外，還要求一定的美感。因此在設計過程中，車身和外觀的設計也是非常重要的，要體現一定的藝術審美性。新型機械設計理論在汽車工程中的應用不僅要考慮機械設備安裝和運行的合理性，同時要兼顧汽車車身設計的科學合理性。由于汽車產量較大，型號品類都有區別，再加外觀專利等問題，車輛工程中車輛車身外形以及車型設計需要與品牌系列相對應。在車身和外觀設計時，要保證滿足汽車工程設計標準，不影響內部機械設備空間，同時要計算控空氣阻力情況，既要有藝術美感，又不能影響車輛速度。汽車外觀使用的油漆要保證環保無害，車型結構優化要考慮空氣動力學因素，通過數據計算保證設計的科學合理性。

4新型機械設計發展的方向

汽車工程本身是集眾多技術與一身的高新技術產品，在之后的機械設計發展中，新型機械設計在汽車工程的應用必將進一步得到提升，其發展方向是多元化的，科技水平更高的，多領域聯動更強的，具體來說包括以下幾個方面：

4.1系統性設計的提升

在進行汽車設計過程中，系統性設計也就是從整體出發系統性的進行合計，將更多的影響設計的因素考慮在內，如機械、人、環境等等。將汽車工程總系統分解為多個子系統采用現代設計理論方法，實現各個系統之間的設計匹配性，實現系統性設計的提升。

4.2深化智能化設計

科學技術在不斷提升，在設計過程中要提升汽車的智能化設計，在具體設計時，可以通過建立模型，預測產品的可行性以及具體的性能情況，評估設計合理性。在車輛開發設計中已經應用了很多智能化設計產品，例如智能決策系統、故障診斷系統、自動泊車系統、定速巡航、自動跟車系統等等。之后的智能化設計會使汽車駕駛及功能更加智能化，例如自動駕駛技術的應用等。4.3綠色思想的應用為了貫徹環境保護、節約能源的全球性戰略要求，在設計過程中要考慮在產品生命周期中汽車產品對于環境的影響，提升資源利用率，降低能耗，提升產品設計的可回收利用性，減少對環境的損害，這也是當前新能源汽車開發設計的重要基礎。

5結語

綜上所述，在汽車工程方面進行機械設計，需要積極創新運用先進的設計理念，引入先進的科學技術，順應時展。汽車制造行業的發展是非常可觀的，人們對于汽車的需求也在不斷變化，在設計時要考慮綜合影響因素，汽車的設計和生產制造中，也是需要汽車工程技術相結合。在運用機械設計理念，啟用新型機械材料，保證汽車工程設計的技術性能、標準化、安全性、穩定性等等，在設計方面也要拓展機械優化設計、仿真與虛擬設計、有限元設計以及模糊設計等等，貫徹實施綠色設計理念，促進汽車工程的快速發展。

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作者：劉斐 單位：懷化職業技術學院