機械設計在車輛工程發(fā)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(yè)的發(fā)展具有重要意義，能夠極大的提升制造業(yè)的生產(chǎn)力，減少人工設計可能會產(chǎn)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(fā)展的重要因素。與西方國家相比，我國汽車制造行業(yè)起步晚，發(fā)展遠落后于德國、美國、意大利等汽車制造業(yè)強國，機械設計在車輛工程發(fā)展中的應用歷史也并不長，雖然目前已經(jīng)取得了一些成效，但機械設計在車輛工程發(fā)展中的應用依舊有很大的發(fā)展空間。在未來隨著機械設計本身的不斷發(fā)展，智能化水平的不斷提高，機械設計在車輛工程中的發(fā)展中的作用將更加的廣泛與深入，尤其是在汽車零件生產(chǎn)、結(jié)構(gòu)優(yōu)化與車輛工程的噪聲和振動方面，機械設計必將發(fā)揮更大的作用。

一、機械設計的現(xiàn)狀

我們國家的機械設計經(jīng)歷了至少 20 多年的發(fā)展才慢慢的發(fā)展起來，但是和很多發(fā)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(shù)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(guān)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(chǎn)品的設計理論、技術(shù)和方法等方面的創(chuàng)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(fā)展方向

機械設計作為一個系統(tǒng)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(guān)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(chǎn)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(chǎn)品模型,伴隨逐漸提高的市場多元化需求和產(chǎn)品質(zhì)量標準，機械設計領域在我國的發(fā)展也逐漸產(chǎn)生著改變。

機械設計最基本的要求就是從實現(xiàn)小目標開始，逐漸向大目標努力，縮短產(chǎn)品設計的時間；機械設計所涉及的領域也從單一化發(fā)展為多元化。現(xiàn)在生產(chǎn)越來越注重智能化的過程，近幾年在機械設計中逐漸出現(xiàn)了智能化的制造，并且已經(jīng)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(zhí)行以下幾點：在功能方面，要實現(xiàn)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(fā)展集成化。

三、機械設計在車輛工程發(fā)展中的應用分析

（一）機械設計在汽車零件生產(chǎn)方面的應用分析

隨著我國經(jīng)濟水平的不斷提高，人民群眾的生活質(zhì)量越來越高，汽車已經(jīng)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(zhì)量將最終決定汽車的質(zhì)量，因此可見汽車零件生產(chǎn)對于車輛工程的發(fā)展具有重要意義，我國汽車行業(yè)在取得了進步也正是因為機械設計在汽車零件生產(chǎn)方面發(fā)揮了重要的作用，提高了汽車零件的生產(chǎn)效率和質(zhì)量，有助于降低汽車零件的生產(chǎn)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(yè)與其零件生產(chǎn)都已經(jīng)開始使用機械設計。因為機械設計在汽車零件生產(chǎn)時可以設定不同的程序，批量的生產(chǎn)汽車制造所需要的各種各樣的零件，且其生產(chǎn)出來的零件比人工生產(chǎn)更為標準，零件的大小、形狀都能夠精確的生產(chǎn)，從而滿足汽車零件生產(chǎn)的需要，避免因為零件生產(chǎn)不符合標準影響車輛工程的發(fā)展。

（二）機械設計在汽車結(jié)構(gòu)優(yōu)化方面的應用分析

現(xiàn)代汽車行業(yè)發(fā)展的主流與趨勢是節(jié)能減排、安全舒適，而要達到這一目標就必須創(chuàng)新汽車制造技術(shù)，優(yōu)化汽車的結(jié)構(gòu)，提升汽車的性能。而要達到這一目標車輛制造行業(yè)就必須充分利用好機械設計在優(yōu)化汽車結(jié)構(gòu)方面的作用，實現(xiàn)汽車制造朝著輕量化的方向發(fā)展。機械設計要幫助車輛制造行業(yè)達到這一目標就必須在汽車零件生產(chǎn)的過程中逐步提升汽車零件的強度與剛度，從而更好的穩(wěn)固車身，提高汽車結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性。除此之外，機械設計還可以對汽車的結(jié)構(gòu)進行分析，檢查測定汽車結(jié)構(gòu)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(jié)構(gòu)時會采用有限元分析法，這種分析法不經(jīng)能夠建模分析汽車的結(jié)構(gòu)，還能夠在分析后對結(jié)構(gòu)模型進行設計，然后反復測量以達到最終目標，不斷優(yōu)化汽車的結(jié)構(gòu)，然后將最終模型投入生產(chǎn),節(jié)省汽車結(jié)構(gòu)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(yè)革命出現(xiàn)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(xiàn)代社會，人們對于生活質(zhì)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(yè)也一直在想辦法，直到機械設計技術(shù)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(zhì)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(chǎn)生的耦合現(xiàn)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(jié)語：

總而言之，機械設計技術(shù)對于我國車輛工程的發(fā)展具有重要意義，在很大程度上提高了汽車的質(zhì)量，改善了汽車的性能。機械設計在車輛工程發(fā)展中的應用主要在汽車零件生產(chǎn)、汽車結(jié)構(gòu)優(yōu)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(yè)的發(fā)展，符合現(xiàn)代汽車產(chǎn)業(yè)的發(fā)展趨勢。