新型機械設(shè)計理論在汽車工程方向的研究及應(yīng)用

【摘 要】機械設(shè)計理論是我國工業(yè)、農(nóng)業(yè)以及服務(wù)業(yè)的重要組成部分之一，特別是應(yīng)用在人類生產(chǎn)生活中一些十分關(guān)鍵的機械化生產(chǎn)中，例如，水利建設(shè)、交通運輸、農(nóng)田、汽車工程、各類建設(shè)維護以及一些大中小型綜合性機械化施工方面等等。雖然，我國目前的機械設(shè)計及理論研究有了很大的進(jìn)步，可是對于一些實際問題的有效解決還存在著很大的缺陷和不足，這就需要研究工作者進(jìn)行大量實驗和對實際問題的研究。本文就針對一些新型機械設(shè)計理論和基本原理在汽車工程方面進(jìn)行一系列的研究以及該理論在汽車工程方向上的應(yīng)用。

【關(guān)鍵詞】機械設(shè)計 新型理論 汽車工程 研究應(yīng)用

一、有關(guān)機械設(shè)計理論的概括及研究方向

（一）機械設(shè)計理論的基本概括

機械設(shè)計及理論是機械工程一級學(xué)科所屬的二級學(xué)科，是研究機械科學(xué)中具有共性的基礎(chǔ)理論和設(shè)計方法的學(xué)科，是對機械進(jìn)行功能分析與綜合并定量描述與控制機械性能的基礎(chǔ)技術(shù)學(xué)科，也是定位機械工程中的各項細(xì)致工作流程及程序的歸納總結(jié)的簡單理論介紹。它主要研究各種機械、機構(gòu)以及其零件的工作原理、現(xiàn)代傳動與控制技術(shù)、運動和動力學(xué)性能、摩擦物理學(xué)、關(guān)系力學(xué)、機械創(chuàng)新與設(shè)計等有關(guān)課題。機械學(xué)科與仿生學(xué)、信息學(xué)、生物學(xué)、電子學(xué)等許多學(xué)科相互滲透，從而促進(jìn)了機械設(shè)計與理論學(xué)科的新發(fā)展。機械設(shè)計這個學(xué)科的特色與優(yōu)勢，它是以復(fù)合材料構(gòu)件設(shè)計與制造、計算機輔助工程、輕工自動機械設(shè)計及理論研究為目標(biāo)，將計算機輔助設(shè)計與現(xiàn)在檢測技術(shù)應(yīng)用于機械以及產(chǎn)品的設(shè)計過程中。具有工程設(shè)計和管理的綜合素質(zhì)極其豐厚的專業(yè)知識，適合從事工程技術(shù)，科研等工作。我國近年來在機械設(shè)計研究上取得了驕人的成績。

（二）機械設(shè)計理論的主要研究方向

現(xiàn)如今，隨著科技的快速發(fā)展，機械設(shè)計理論也逐漸的完善、增多起來，特別是更好地擴大了機械設(shè)計理論在各方面上的研究，主要有以下幾個研究方向：現(xiàn)代設(shè)計理論與方法：機械創(chuàng)新設(shè)計與方法、機械系統(tǒng)動態(tài)設(shè)計與仿真、優(yōu)化設(shè)計、新型傳動理論設(shè)計、機器人機構(gòu)及其控制與仿真技術(shù)、數(shù)學(xué)機械化在機械中的運用；機械創(chuàng)新設(shè)計與檢測技術(shù)：機械創(chuàng)新設(shè)計與檢測技術(shù)主要用于研究機械創(chuàng)新設(shè)計與有限元計算分析，機械振動與噪聲測試與分析，計算機輔助設(shè)計與制造、圖像處理技術(shù)；輕工自動機械設(shè)計及理論：主要研究的領(lǐng)域是輕工自動機械現(xiàn)代設(shè)計理論，輕工自動機械先進(jìn)傳動技術(shù)，新型傳動機構(gòu)研究與開發(fā)、輕工機械動力傳動的節(jié)能與環(huán)保、輕工業(yè)機器人開發(fā)與應(yīng)用研究、機器人新機型、仿生機械研究等；仿生機械學(xué)：仿生原理與技術(shù)；驅(qū)動與控制技術(shù)、機械運動與控制。

二、機械設(shè)計理論在汽車工程上的研究

隨著工業(yè)革命的發(fā)展，人類歷史上出現(xiàn)了第一輛汽車，近些年來，又隨著汽車工業(yè)的迅速發(fā)展，汽車變成了“改變世界的機器”，它不僅僅改變了人們的生活方式，方便了人們的出行，還在一定程度上有效的提高了人們的生活質(zhì)量和生活水平。雖然，在過去的幾十年里汽車行業(yè)的發(fā)展有了很大的進(jìn)步，可是，目前的科學(xué)技術(shù)水平依然還是有限的，對于汽車的研究在各方面還需要更進(jìn)一步的提高。新型機械設(shè)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。

（一）機械理論在汽車工程技術(shù)上的研究

汽車工業(yè)的發(fā)展代表著一個國家制造業(yè)的發(fā)展，它直接決定了該國家制造業(yè)的發(fā)展水平。在某種程度上，它不僅僅是最廣泛的一種工業(yè)，還是最新技術(shù)的最大載體之一，例如，有些航空、航天領(lǐng)域的高新技術(shù)只有通過汽車工程工業(yè)才能夠更好的轉(zhuǎn)化為較為規(guī)模型的產(chǎn)業(yè)，這就決定了新型機械設(shè)計理論及基本原理在汽車工程、工業(yè)上有著很大的促進(jìn)作用。近些年來，對于汽車工程技術(shù)的研究有著越來越高的標(biāo)準(zhǔn)，這就迫使研究工作者更全面的運用機械設(shè)計理論為汽車工業(yè)的發(fā)展做好準(zhǔn)備。

（二）機械設(shè)計理論在汽車工程實際操作方向上的研究

在實際生活當(dāng)中，對于汽車工程的研究離不開技術(shù)方面上的研究，更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(shè)計的基本理論有著密不可分的關(guān)系，甚至有些實際操作，例如對汽車的噪聲、振動等等有著很強的密切性，并且對于這些問題的解決有著很好的作用效果。

三、新型機械設(shè)計理論在汽車工程上的應(yīng)用

（一）機械設(shè)計理論在汽車工程噪聲、振動上的應(yīng)用

在評價汽車舒適性中有一項十分重要的指標(biāo)，那就是NVH分析，它直接關(guān)系到了汽車產(chǎn)品的市場形象。NVH不僅有助于對振動頻率進(jìn)行匹配，用于消除振動過程中出現(xiàn)的耦合現(xiàn)象，還有利于改善產(chǎn)品的振動特性，從而大大降低汽車的噪聲及振動。利用NVH分析可以預(yù)先得到新開發(fā)車型性能指標(biāo)，還能對設(shè)計以及制造等各個環(huán)節(jié)進(jìn)行更好的優(yōu)化和完善，該分析不僅從設(shè)計成本上，還是從開發(fā)周期上考慮，都為設(shè)計新型車型提供了很好的保障。

（二）機械設(shè)計理論在汽車結(jié)構(gòu)強度與模態(tài)分析及結(jié)構(gòu)優(yōu)化上的應(yīng)用

車身是車的主要總成，因此車身必須有很好的強度來保證車的壽命，以足夠的靜剛度來保證車的裝備與使用要求。在機械創(chuàng)新設(shè)計與檢測技術(shù)中機械創(chuàng)有限元分析的方法能夠有效地滿足上述車身的設(shè)計，其主要應(yīng)用體現(xiàn)在：一是在汽車設(shè)計中對結(jié)構(gòu)件、主要機械零件的強度、剛度和穩(wěn)定性進(jìn)行分析：二是在汽車結(jié)構(gòu)分析中通常采用有限元法來進(jìn)行各構(gòu)件的模態(tài)分析，同時在計算機上可以清晰地觀看各構(gòu)件的振動模態(tài)，這就為結(jié)構(gòu)的動態(tài)設(shè)計提供了方便。因此有限元分析的方法在汽車結(jié)構(gòu)上的應(yīng)用從而提高了車身設(shè)計水平。

四、結(jié)語

機械設(shè)計的基本原理以及設(shè)計理論有著很好的應(yīng)用前景，特別是在汽車工程方面上發(fā)揮著良好的效果，不僅僅體現(xiàn)在對于汽車工程技術(shù)和實際操作上的研究，還體現(xiàn)在了對于汽車工程、設(shè)計上的具體應(yīng)用，這些對于汽車工程的發(fā)展有著極大的推動作用。

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作者簡介：孟繁杰 （1964- ），女（漢族），山西太原人，大學(xué)本科，主要研究方向：機電一體化。