計算機技術在汽車機械設計中的應用

田家樂　姜凌坤　康沛棟　劉小娜　李瓊

摘? 要： 隨著科學技術的進步與發展，計算機技術也因其自身的優勢在汽車設計中得到了普及，并取得了良好的效果。應用計算機技術不僅縮短了 汽車機械結構的研發設計周期，還大大提升了設計成果的可行性和可靠性。本文簡要介紹了計算機技術和在汽車機械設計中的應用，分析了計算機技術 對汽車機械設計的益處，指出了計算機技術能夠在汽車機械設計領域蓬勃發展是未來的必然趨勢。

關鍵詞： 計算機技術;汽車機械設計;應用

1 計算機技術的介紹及發展

計算機具備數據存儲、修改功能，可以實現對相關邏輯與數據的計 算，是集成網絡、計算、媒體等技術為一體的智能電子設備。計算機技術 是指計算機領域中所運用的技術方法和技術手段，或指其硬件技術、軟件 技術及應用技術。計算機技術具有明顯的綜合特性，它與電子工程、應用 物理、機械工程、現代通信技術和數學緊密結合，在數值計算、數據處 理、實時控制、計算機輔助設計、模式識別、影像文字處理、多媒體技 術等領域得到了廣泛應用。自20世紀70年代計算機技術逐漸得到普及以 來，經過半個世紀左右的發展，計算機已能夠對人的行為、思維以及感官 加以模擬，在計算機系統的編寫過程中，智能化的系統設計能夠使人們利 用計算機完成人所不能為之事，計算機已經具有一定的學習及推理能力。 例如，超級計算機、平板電腦等電子設備，智能手表、智能家居等智能電 子設備。除此之外，計算機與互聯網的融合也更加緊密，在網絡發展的基 礎上，互聯網促進了計算機技術的發展，網絡家庭化、網絡社會化、網絡 信息化的發展為計算機技術的發展提供了更為廣闊的空間。例如，無線網 絡、藍牙技術都是在基于計算機技術網絡化應用之上的。計算機技術不僅 給人民提供了便利的生活方式，還大大提高了人民的生活水平，豐富了人 民的業余生活。因此，計算機技術必將得到大力應用和推廣，將繼續朝著 微型化、智能化、高性能化、集成化發展。

2 計算機技術在汽車機械設計制造中的應用

2.1? 計算機技術在汽車整體設計中的應用

汽車結構較為復雜，不同結構之間又需要進行關聯驗證，這需要設 計人員具有較高的設計水平和豐富的設計經驗，通過計算機軟件技術在汽 車機械結構設計中的應用，能夠有效降低整體結構設計中關聯模塊之間的 設計難度，提高從業者的設計能力。《計算機輔助汽車車身設計及工業設 計》中第1部分關于汽車乘員艙上部成形平面的分析，就是通過計算機技 術對不同成型平面與關聯結構之間的連接方式進行設計，運用了機械仿真 運動驗證關聯機械結構設計的合理性，從而得到更加穩固、外觀更符合審 美的結構。

2.2? 計算機技術在提升汽車結構安全性中的應用

汽車機械設計需要具有相當高的安全性，通過計算機技術可以對機械 結構的可靠性進行仿真，保證機械結構的安全性，為設計者提供非常可靠 的參考。《計算機輔助汽車車身設計及工業設計》中第2部分介紹了CAD曲 面模型搭建技術，對汽車頂部空間機械結構的曲度設計進行了介紹，并通 過機械設計軟件對不同曲度下結構的可靠性進行仿真分析，獲取了最佳的 頂部空間設計方案，從而有效縮短機械結構研發中的可靠性驗證周期，提 高了設計效率。

2.3? 計算機技術在汽車機械設計成本控制中的應用

傳統汽車機械設計成本的控制多憑借經驗進行預測，但是，通過計算 機技術，在設計時就可基于設計軟件對所選用的材料特性、結構特性進行 成本分析，能夠更加精準地預測不同設計方案的成本，從而大大提高汽車 機械設計中的成本預測精度，為汽車機械設計中的成本控制提供依據可查 的意見。《計算機輔助汽車車身設計及工業設計》第1部分中對于增建一 個輪輞的結構設計進行了討論，通過解析增建輪輞的性能要求，對不同設 計方案的材質、工藝進行成本分析，從而既能夠保證汽車機械結構在增建 輪輞后的安全性、可靠性，又能使汽車制造成本的增加值保持在最低，以 減少因結構調整對汽車廠家效益的影響。

2.4? 計算機技術在汽車制造中加工設備的應用

數控機床是汽車制造過程中必不可少的設備。數控機床是一種以計算 機控制程序為核心的自動化機床，主要應用于復雜、精密零配件的加工， 是一種具有高柔性、高效性的自動化機床。計算機技術可通過網絡通道和

數控機床的開放接口進行有效連通，通過設計模塊的數據采集，智能識別 設計模型中的資料數據，形成圖像的動態仿真，運用標準的數控指令，生 成數控機床的應用程序。隨著計算機技術的不斷創新發展，數控機床的發 展也將向高速度、高精度、高穩定、智能化、網絡化方向邁進，將使現代 機械設計制造加工更加靈活、高效，真正意義上實現機電一體化。

3 計算機技術在汽車機械設計中的應用優勢

3.1? 縮短機械設計工作周期

通過使用應用計算機技術可以持續縮短機械項目的設計周期，減輕設 計師的工作壓力，加快項目的落地實施。設計人員在有遇到較復雜的設計 構想時，可使用計算機輔助設計軟件進行三維建模，通過3D裝配約束把復 雜的零部件結構直觀地呈現在眼前，在提高設計效率的同時有效降低了設 計工作的難度，保證設計結果的直觀解讀性和直觀展示性。同時，通過計 算機技術構建的3D模型更能夠激發設計者的思路，從而可以設計出更加完 美的創新型機械產品。

3.2? 能夠輸出更精確的設計成果

在計算機技術應用之前，機械結構的展示都是人工在圖紙上繪制出 來的，由于人想象能力的局限性及繪制本身的誤差性，工程圖紙經常會 有一些不可避免的錯誤，而這些錯誤可能會造成不可挽回的巨大損失。 而通過計算機技術可以輸出精度非常高的工程圖紙，同時對于復雜結構 在圖紙上空間性的體現具有無法比擬的優勢。計算機技術可以使設計者 的意圖更能準確地表達出來。目前，計算機技術已經取代了舊的設計方 法。隨著社會的不斷發展，這一技術也將繼續蓬勃發展，朝著數字化， 智能化的方向發展。

3.3? 具有全過程的可逆性修改和即時更新性

機械設計迭代過程中難免會進行修改調整，有時其修改優化過程在研 發過程中占比非常大。傳統的機械設計手繪方式修改難度比較大，修改即 意味著重新繪制。通過計算機技術可以有效地解決這一弊端問題，通過設 計軟件可回逆修改和即時更新的特性，設計者可隨時對結構進行修改，并 即時更新。對產品的更新迭代提供了很大的便利。

3.4? 具有更強的可分析性

通過應用計算機輔助軟件可對其3D模型進行運動分析、結構強度分 析、疲勞壽命分析等，可大大減少機械結構的驗證過程，加快產品的落地 加工。

結束語： 汽車機械設計中使用計算技術的相關設計軟件可以降低從業 者水平限制，有效提高機械設計的準確性，大大縮短設計研發周期。利用 計算機技術的仿真分析軟件可以減少設計過程中可能出現的錯誤，減少機 械結構的安全，壽命等隱患問題，大大縮短試驗驗證周期。通過具有計算 機技術的數控設備來制造加工機械零件，能夠擁有更高效率的加工方法。 利用計算機技術可以在汽車設計制造的各個階段有效降低汽車生產制造的 成本，計算機技術在汽車機械設計中蓬勃發展是未來的必然趨勢。

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