新型機械設計理論在汽車工程方向的研究與應用

李憲才

摘 要：近年來，我國制造業開始逐漸向國際化水準靠攏，隨之而來的市場競爭也日趨激烈，使得新形勢下市場環境將迎接新的機遇和嚴峻挑戰。市場對機械產品的原材料、質量、性能、價格、外觀設計等方方面面都提出了更豐富的高標準需求，因此提升生產水平，提高產品質量，不斷滿足全球需求、變化需求和環保需求，這也是我國作為制造業需要完成的一大壯舉。不斷提升制造業的生產水平，加快社會經濟發展的腳步，機械是必不可少的條件，那么深入研究現代機械設計理論方法和應用比以往任何時候都迫在眉睫。該文針對新型機械設計理論和基本原理在汽車工程方面進行一系列的研究，還探討了該理論在汽車工程方向上的應用。

關鍵詞：機械設計 新型理論 汽車工程 研究應用

中圖分類號：G71 文獻標識碼：A 文章編號：1672-3791（2017）06（a）-0122-02

1 新型機械設計現狀

機械是我國制造產業不可或缺的部分，特別是應用在人類生產生活中的一些十分關鍵的機械化生產。隨著經濟的發展和科學的進步，機械設備也在不斷豐富和發展，把人類從繁重或危險的勞作中解救出來。目前，雖然我國在機械設計和理論上都有很大的進步，可是對于少數問題的解決還存在著很大的不足，這就要求機械設計研究者進行大量實驗并對實際問題展開深度研究。

七年前，我國制造業的工業增加值已經躋身世界第二的位置，進一步證明我國儼然可稱作制造大國，但這并不意味著我國就是制造業強國，兩者之間是量和本質的根本差異。我國的機械設備和產品即沒有真正形成自主知識產權，產品的制造和設計水平也遠遠落后于發達國家，而且在產品的功能等方面更是嚴重缺乏創新性。

1949年后我國的機械設計水平開始有了長足的發展，但依然無法與發達的德、美、日等工業強國媲美，依然處于落后地位。這種長時間的落后現狀也正說明了我國在機械產品方面的設計理論、方法以及技術領域極度缺乏創新性，另一方面也預示發展我國機械產品現代設計理論方法研究的重要性和緊迫性。所以，一定要加強深化現代設計理論方法的探索研究，把現代設計理念全面應用于到我國的制造業當中去。

2 新型機械設計發展意義

2.1 個人利益需求。

從生產者的個人利益而言，機械的設計與制造應為其帶來可觀的收益，這是機械設計與制造的動力之一。

2.2 社會的需求。

機械設計需要體現對生產力的提高作用，體現在新的經濟條件下新的生產形式或表現。

因此，新型機械的設計需要社會的需求和個人利益兩方面的動力。但并非每一項新型機械的設計都能滿足社會的發展需求和個人的利益要求。因此，如何設計出既符合時代要求，體現時代特征，又能促進經濟發展的機械是每一個機械設計者都要思考和著重解決的問題，也是實現個人利益的決定因素。

3 機械設計理論的發展方向

隨著市場需求的多元化與產品質量標準的不斷提高，我國現代機械設計理論方法的發展也在不斷的發生變化?？偠灾?，我國現代機械設計理論理念和方法未來需要在這些方向上貫徹執行：第一，在功能上要實現高精度、高效率、智能化；在外觀操控上要實現輕量型、多便捷性；在層次上重點發展集成化。

具體來說，我國現代機械設計理論方法的發展對象由單機走向了系統，設計的根本訴求由一個個小目標的實現不斷走向眾多大目標的達成，進而減少產品設計的時間；設計應用的領域也由單一化延伸到更多領域；產品設計由自由發展走向了有條不紊地發展；設計工作的人員從一個人走向了團隊化。

4 機械設計理論在汽車工程上的研究

4.1 汽車工程概述

隨著工業革命的發展，人類歷史上出現了第一輛汽車，近年來，伴隨汽車工業的異軍突起，汽車作成為當今社會生活必不可少的一部分，已經被廣泛普及。汽車帶來的出行或運輸便捷性提高了人們的生活質量，加快了生活節奏，更為人類文明的發展和進步產生了巨大影響。但是，在之前的幾十年中即便我國的汽車產業發展已經發生了巨大的進步，可當下的科學技術水平依然還存在局限性，對于汽車的研究在各方面還需要更進一步的提高。新型機械設計理論以及一些基本原理在汽車工程方面有著很大的研究方向，并且對其有著一定的推動作用。

4.2 機械設計理論應用于汽車工程上的意義

汽車工業的發展也是一個國家制造業前進的有力代表，并直接影響該國家制造業的發展進程。在一定意義上講，汽車工業不僅是最廣泛的一種工業，還是最新技術的最大載體。舉個例子，有些航空、航天領域的高新技術只有通過汽車工程工業才能夠更好的轉化形成規模型的產業，這就說明新型機械設計理論及基本原理在汽車工程、工業上有著很大的促進作用。隨著社會發展，對于汽車工程技術的研究有著越來越高的標準，這也迫切需要研究工作將機械設計理論揉入汽車工業，推動汽車工業的發展。

在實際生活當中，對于汽車工程的研究歸根結底是技術方面上的研究，技術研究又離不開實際操作方向上的研究，這些實際操作上的研究與機械設計的基本理論有著密不可分的關系，甚至有些實際操作有著很強的密切性。比如汽車的噪聲、振動等研究，同時這些實際操作對于這些問題的解決有著很好的作用效果。

5 新型機械設計理論在汽車工程上的應用

5.1 在汽車工程噪聲和振動上的應用

汽車是企業生產、人們生活和商業運行各方各面必不可少的交通工具。汽車各個零部件是否能高效、安全運轉，是否能夠促進運輸的高效安全進行，關乎人門的衣食住行和交通安全。如果汽車零部件或者其他重要設備一旦出現問題，那么就勢必會對汽車的安全造成影響從而給人們出行帶來威脅。汽車無法正常行駛，甚至會產生故障，故障性振動就是其中一大問題。

車輛工作條件下乘客感受到的噪聲、振動和聲振粗糙度，是判斷汽車質量的一個綜合性指標。這項指標分析是評價汽車舒適性的又一項十分重要的指標，直接關系到了汽車產品的市場形象。減少以上現象的最簡單的辦法就是避免輸入載荷頻率和結構模態頻率接近，可以利用頻率分布表完成這一工作，不僅有助于對振動頻率進行匹配，用于消除振動過程中出現的耦合現象，還有利于改善產品的振動特性，從而可以大大降低汽車的噪聲及振動。利用NVH分析可以預先得到新開發車型性能指標，還能對設計以及制造等各個環節進行更好的優化和完善。該分析不管從設計成本上，還是從開發周期上，都為設計新型車型提供了很好的保障。

5.2 在汽車結構強度與模態分析及結構優化上的應用

在世界經濟和社會全面發展的趨勢下，節能、舒適、降低排放和提高安全性已經成為現代汽車結構、性能和技術的一個關鍵研發方向。車身輕量化發展主要優化汽車框架和結構、車身制造上采用高強度低密度材料，如高強度和汽車高強度板料兩個方向。車身是車的主要組成，車身必須有很好的強度從而保證車的壽命，以足夠的剛度來保證車的裝備與使用要求。在機械創新設計與檢測技術中，機械有限元分析的方法能夠有效地滿足上述車身的設計，其主要應用體現在兩方面：一方面是在汽車設計中對結構件、主要機械零件的強度、剛度和穩定性進行分析：另一方面是在汽車結構分析中通常采用有限元法來進行各構件的模態分析，同時在計算機上可以清晰地觀看各構件的振動模態，這就為結構的動態設計提供了方便。因此說有限元分析的方法在汽車結構上的應用提高了車身設計水平。

6 結語

機械設計的基本原理以及設計理論在制造等產業有著很好的應用前景，特別是在汽車工程方面，絕對發揮著良好的效果，不僅對汽車工程技術和實際操作上的研究有貢獻，還對汽車工程、設計上的具體應用起到推動作用，對于汽車工程的發展有著積極效果，對社會發展也有著深刻的促進意義。

參考文獻

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[2] 鐘毅芳.機械設計原理與方法[M].華中科技大學出版社，2002.