機械設計在車輛工程發展中的應用分析

于博安

（北京交通大學海濱學院，河北 黃驊 061199）

機械設計對我國制造業的發展具有重要意義，能夠極大的提升制造業的生產力，減少人工設計可能會產生的失誤與安全事故，是改革開放四十余年來我國車輛工程取得巨大發展的重要因素。與西方國家相比，我國汽車制造行業起步晚，發展遠落后于德國、美國、意大利等汽車制造業強國，機械設計在車輛工程發展中的應用歷史也并不長，雖然目前已經取得了一些成效，但機械設計在車輛工程發展中的應用依舊有很大的發展空間。在未來隨著機械設計本身的不斷發展，智能化水平的不斷提高，機械設計在車輛工程中的發展中的作用將更加的廣泛與深入，尤其是在汽車零件生產、結構優化與車輛工程的噪聲和振動方面，機械設計必將發揮更大的作用。

一、機械設計的現狀

我們國家的機械設計經歷了至少 20 多年的發展才慢慢的發展起來，但是和很多發達國家還是有相當大的差距，我們在機械設計方面還需要相當多的理論和技術的探討分析。中國長期以來一直采用基礎實用設計，實證設計，模型實驗設計等基本方面，在這些設計方法中，機械設計的安全性能，實際應用和成本預算之間存在密切關系。[1]目前，我國在機械理論和設計方面的進步特別大，不過對于一些問題還缺乏良好的解決辦法，這就需要機械設計研究人員開展多次的實驗并且進一步對實際問題進行研究。我國特別缺乏在機械產品的設計理論、技術和方法等方面的創新，機械設計在目前的情況下對于很多問題還是沒有良好的解決辦法，我們必須在該領域進行大量研究，以分析具體問題和解決方法。[2]

二、機械設計的發展方向

機械設計作為一個系統工程，機械設計的智能化設計，機械和操作工人在機械工作過程中的整合，讓機器自行解決相關的問題，使之有著人無法做的精確，及完美的工藝，通過機械智能化生產的汽車零件，擁有極高的精度和效率。[3]在設計中，還需要使用計算機進行模型設計并設計產品模型,伴隨逐漸提高的市場多元化需求和產品質量標準，機械設計領域在我國的發展也逐漸產生著改變。

機械設計最基本的要求就是從實現小目標開始，逐漸向大目標努力，縮短產品設計的時間；機械設計所涉及的領域也從單一化發展為多元化。現在生產越來越注重智能化的過程，近幾年在機械設計中逐漸出現了智能化的制造，并且已經應用到了實際的操作中。未來我國的機械設計理論和方法要貫徹執行以下幾點：在功能方面，要實現高效率、高精度以及智能化；在外觀控制方面，要達到方便性、輕量型；在層次方面主要發展集成化。

三、機械設計在車輛工程發展中的應用分析

（一）機械設計在汽車零件生產方面的應用分析

隨著我國經濟水平的不斷提高，人民群眾的生活質量越來越高，汽車已經成為了中國人生活中必不可少的部分，而汽車零件則是汽車必不可少的一部分，每一輛汽車都由眾多大小、功能不一的零件組成，零件的質量將最終決定汽車的質量，因此可見汽車零件生產對于車輛工程的發展具有重要意義，我國汽車行業在取得了進步也正是因為機械設計在汽車零件生產方面發揮了重要的作用，提高了汽車零件的生產效率和質量，有助于降低汽車零件的生產成本，擴大汽車的消費人群。目前我國95%以上的汽車制造企業與其零件生產都已經開始使用機械設計。因為機械設計在汽車零件生產時可以設定不同的程序，批量的生產汽車制造所需要的各種各樣的零件，且其生產出來的零件比人工生產更為標準，零件的大小、形狀都能夠精確的生產，從而滿足汽車零件生產的需要，避免因為零件生產不符合標準影響車輛工程的發展。

（二）機械設計在汽車結構優化方面的應用分析

現代汽車行業發展的主流與趨勢是節能減排、安全舒適，而要達到這一目標就必須創新汽車制造技術，優化汽車的結構，提升汽車的性能。而要達到這一目標車輛制造行業就必須充分利用好機械設計在優化汽車結構方面的作用，實現汽車制造朝著輕量化的方向發展。機械設計要幫助車輛制造行業達到這一目標就必須在汽車零件生產的過程中逐步提升汽車零件的強度與剛度，從而更好的穩固車身，提高汽車結構的穩定性。除此之外，機械設計還可以對汽車的結構進行分析，檢查測定汽車結構是否符合安全標準、是否舒適。一般來說機械設計在檢查汽車結構時會采用有限元分析法，這種分析法不經能夠建模分析汽車的結構，還能夠在分析后對結構模型進行設計，然后反復測量以達到最終目標，不斷優化汽車的結構，然后將最終模型投入生產,節省汽車結構反復測量的時間和資源投入。

（三）機械設計在車輛工程的噪聲和振動方面的應用分析

自從第二次工業革命出現汽車以來，如何解決汽車的噪聲和振動的問題就一直是汽車制造中的難題，尤其是進入現代社會，人們對于生活質量不斷提高，也越來越在意汽車的噪音和汽車振動對于自己和他人的影響。為了解決這一問題，百年來汽車制造企業也一直在想辦法，直到機械設計技術在車輛工程中的應用才為他們提供了真正改善噪音和振動問題的可能。一般來說，汽車的噪聲和振動是汽車質量的反應，為了盡量避免故障，就需要用到機械設計來匹配汽車的振動頻率，消除伴隨振動產生的耦合現象，改善汽車的振動特性，從而盡可能的減少汽車的振動與噪聲，提高駕駛者的舒適度。

結語：

總而言之，機械設計技術對于我國車輛工程的發展具有重要意義，在很大程度上提高了汽車的質量，改善了汽車的性能。機械設計在車輛工程發展中的應用主要在汽車零件生產、汽車結構優化與汽車的噪聲與振動三方面，對汽車的各個性能進行了全方位的升級，提升了汽車的舒適度與安全性，促進了車輛工程行業的發展，符合現代汽車產業的發展趨勢。