現(xiàn)代設計方法在汽車設計中的應用研究

曹純?nèi)?/p>

湖北大運汽車有限公司技術中心 湖北省十堰市 410004

改革開放政策實施后，我國國民經(jīng)濟建設迎來了全新的時期，綜合國力不斷提升，城市化建設與現(xiàn)代化發(fā)展也推向了高潮。貫穿著我國東西與南北的公路交通系統(tǒng)開始完善，人們對于出行便利性與出行速度提出了更高的要求，汽車產(chǎn)業(yè)正是在這一社會背景下迅速崛起。目前，汽車產(chǎn)業(yè)已經(jīng)成為我國國民經(jīng)濟中的重要支柱。汽車產(chǎn)業(yè)以汽車產(chǎn)品的設計研發(fā)與制造加工為核心主體，其中，汽車產(chǎn)品設計是汽車生產(chǎn)過程的首要環(huán)節(jié)，對于汽車產(chǎn)品的結構、性能以及品質(zhì)等均具有關鍵性影響。因此，汽車設計必須積極引進國際社會中先進的科學技術，不斷提高汽車設計的科技含量，優(yōu)化汽車設計過程，在確保汽車設計質(zhì)量的基礎上增強設計效率。現(xiàn)代設計方法是我國汽車設計的重要技術源泉，尤其是系統(tǒng)工程分析法、模糊設計法、計算機輔助技術以及虛擬技術等，它們在汽車設計領域中具有著良好的應用，且有益于減少汽車產(chǎn)品設計中的問題或疏漏。

1 現(xiàn)代設計方法的概念

現(xiàn)代設計方法是相對于傳統(tǒng)設計方法而形成的當代設計技術的統(tǒng)稱。傳統(tǒng)設計方法主要依賴于動力學、數(shù)學以及物理學的相關理論，設計過程則主要依靠人力的手動計算，不僅無法保障計算結果的準確性與精度，更需要消耗更多的時間成本與人力成本，然而，現(xiàn)代設計方法則是基于計算機技術、信息處理技術以及數(shù)據(jù)庫等現(xiàn)代化高新科技而形成的設計方式，具有著鮮明的特點。一方面，現(xiàn)代設計方法能夠運用科學技術含量極高的電子設備構建出設計方案中的虛擬仿真模型，顯著提高了設計產(chǎn)品的可視化，促進設計人員與設計產(chǎn)品的直接接觸，從而提高產(chǎn)品設計的有效性。另一方面，現(xiàn)代設計方法依賴于計算機技術以及計算機相關設計軟件，對虛擬仿真模型進行針對性的測試，從而及早發(fā)現(xiàn)該設計方案中存在的問題或不足，推動設計人員不斷修改與完善產(chǎn)品設計?，F(xiàn)代設計方法并不是一個精確的概念，而是指同時具有多種現(xiàn)代化的、科技化的設計方式系統(tǒng)，尤其是指計算機技術及其相關設計軟件。伴隨著人們消費水平的逐步提高與汽車使用過程的高要求化，傳統(tǒng)的汽車產(chǎn)品已經(jīng)逐步被社會淘汰，汽車生產(chǎn)企業(yè)為了提高市場占有率、增強產(chǎn)品核心競爭力，務必積極創(chuàng)新汽車產(chǎn)品研發(fā)，并將各種各樣的電子設備引入到汽車制造中，從而精準控制產(chǎn)品性能。多種電子設備與現(xiàn)代汽車結構的有效結合有賴于現(xiàn)代設計方法。

2 現(xiàn)代設計方法的優(yōu)勢

伴隨著我國國民經(jīng)濟的快速發(fā)展，汽車開始成為社會生產(chǎn)生活中的必需品，人們對于汽車產(chǎn)品的各種性能均具有了較高的要求，傳統(tǒng)的汽車設計方法逐步被現(xiàn)代化的高新技術取代。汽車產(chǎn)業(yè)形成初期，各個汽車企業(yè)多采用力學、數(shù)學以及機械工程等理論知識，這是汽車設計人員經(jīng)過多年的探索與實踐總結而形成的成果，是對現(xiàn)實知識的應用與延伸。傳統(tǒng)汽車設計方法是我國汽車產(chǎn)業(yè)發(fā)展的奠基石，對于汽車結構設計的進步具有關鍵性作用，但是其創(chuàng)新力與變革性不足，難以滿足現(xiàn)代社會的需要?，F(xiàn)代設計方法正是在這一背景下產(chǎn)生的，其以傳統(tǒng)的力學、數(shù)學等學科為基礎，引入了現(xiàn)代計算機技術、虛擬設計技術等，為我國汽車產(chǎn)業(yè)的現(xiàn)代化發(fā)展帶來了新的動力。一方面，現(xiàn)代設計方法具有極強的創(chuàng)新性，通過計算機虛擬建模技術能夠設計出各種各樣的汽車類型，并進行針對性的模擬試驗，以評估該汽車產(chǎn)品的綜合性能。另一方面，現(xiàn)代設計方法優(yōu)化了汽車設計流程，系統(tǒng)工程分析法、模糊設計法以及虛擬技術的應用顯著增強了汽車設計環(huán)節(jié)的工作效率，降低設計工作所需耗費的人力、材料等，同時亦有助于提高汽車產(chǎn)品設計的精度。

3 現(xiàn)代設計方法在汽車設計中的實際應用

3.1 系統(tǒng)工程分析法

系統(tǒng)工程分析法是現(xiàn)代設計方法的典型構成，亦是汽車設計中的重要設計方式之一。系統(tǒng)工程分析主要是指設計人員通過特定的分析過程與分析方法，綜合評估某系統(tǒng)，以明確系統(tǒng)的各個組成部分以及彼此間的關系、確定不同部分間如何進行信息傳遞等，從而設計出系統(tǒng)內(nèi)各個部分間的協(xié)調(diào)方法，保障該系統(tǒng)的穩(wěn)定有序運行。與其他設計方法相比，系統(tǒng)工程分析法中應用最普遍的技術是現(xiàn)代數(shù)學計算方法與計算機技術。目前，系統(tǒng)工程分析法廣泛應用于我國汽車產(chǎn)品設計中的信息處理階段，包含設計數(shù)據(jù)的搜集、分析與處理，系統(tǒng)工程分析法基于數(shù)據(jù)信息提出可選擇的設計方案，并予以準確評估。

3.2 模糊設計法

模糊設計法，顧名思義，即是指設計人員通過設定模糊而不清晰的邊界來限定設計操作的過程。具體來說，模糊設計主要是指設計人員通過分析總結過往實踐，從而提取出有效的數(shù)據(jù)信息，完成設計指標、構件系數(shù)以及評估標準等。根據(jù)以往經(jīng)驗可知，模糊設計法在當代汽車產(chǎn)業(yè)中已獲得了有效的應用，尤其是模糊優(yōu)化分析與模糊決策法。其中，模糊優(yōu)化分析能夠針對汽車設計中的不確定性因素進行持續(xù)調(diào)整與處理，尤其應用在汽車離合器與變速箱等構件的設計中，可在較大程度上確保汽車設計的質(zhì)量。

3.3 計算機輔助技術

計算機輔助技術是以現(xiàn)代計算機技術為基礎，以計算機為工具，為工作者解決特定任務或指標提供輔助作用的一套方法。計算機輔助技術包含輔助設計、輔助制造、輔助繪圖以及輔助質(zhì)量控制等。計算機輔助技術強調(diào)了人的主體作用，計算機與人是兩個相互作用、彼此交互的有機系統(tǒng)，只有二者達到均衡協(xié)調(diào)，方能確保輔助質(zhì)量。目前，計算機輔助技術已廣泛應用于我國制造業(yè)之中，尤其是汽車制造。計算機輔助設計能夠構建出針對性的汽車產(chǎn)品虛擬模型，并根據(jù)設計圖面、性能標準以及設計目的等，對汽車三維模型進行不同方面的試驗、評估，以把握汽車產(chǎn)品設計方案的合理性，并針對設計問題進行持續(xù)性優(yōu)化。

3.4 虛擬設計技術

虛擬設計技術作為一種綜合性較強的設計方法，其主要是基于計算機輔助技術、虛擬現(xiàn)實技術以及其他現(xiàn)代化技術而形成的。虛擬設計技術主要應用于汽車產(chǎn)品的正式投入生產(chǎn)之前，通過一系列的產(chǎn)品設計和制造分析，準確評估該種設計方案在現(xiàn)實生產(chǎn)中的可行性與可操作性。虛擬現(xiàn)實技術通過應用計算機上的設計軟件，將汽車產(chǎn)品的外部形狀與內(nèi)部構造系統(tǒng)性的顯現(xiàn)出來，大幅度提高了汽車設計的可視化程度。隨后，設計人員可充分結合汽車市場行情、汽車設計發(fā)展趨勢以及用戶需求等，對汽車產(chǎn)品的細節(jié)構件進行具體化設計，包含汽車設計模型的外形、色彩搭配、發(fā)動機等。虛擬設計技術能夠在較大程度上縮短信息數(shù)據(jù)分析與計算所需耗費的時間，設計人員僅需將需要核算的信息數(shù)據(jù)輸入計算機相關軟件，即可根據(jù)此前設計的參數(shù)或計算公式，經(jīng)過計算機計算后直接將結果導出，從而顯著縮短汽車設計周期與人力資本的耗費。

4 結語

根據(jù)上述分析可知，汽車產(chǎn)業(yè)是我國當前制造業(yè)的重要構成，對于推動國民經(jīng)濟發(fā)展與交通運輸事業(yè)建設均具有關鍵性作用。為滿足汽車產(chǎn)品的更新?lián)Q代與性能提升要求，設計人員必須積極變革設計思想，有效融合并應用現(xiàn)代設計方法，尤其是系統(tǒng)工程分析法、模糊設計法、計算機輔助技術以及虛擬設計技術?，F(xiàn)代設計方法在汽車設計中的應用具有多方面的優(yōu)勢，不僅可以將間接的、理論化的產(chǎn)品設計轉(zhuǎn)化為可視化的、直接性的三維模型，更能夠顯著提高汽車設計效率與設計精度，從而在縮減汽車設計成本的同時保障汽車設計質(zhì)量。