新型機械設(shè)計理論在汽車工程方向的研究與應(yīng)用

摘要：本文以新型機械設(shè)計理論的發(fā)展意義與方向作為文章的切入點，從新型機械設(shè)計理論的相關(guān)內(nèi)容與理論要點進行分析，進而提出在汽車工程方面新型機械設(shè)計理論的具體應(yīng)用，為汽車工程方向的研究發(fā)展提出相關(guān)建議與意見，以供參考。

關(guān)鍵詞：機械設(shè)計理論;汽車工程;研究與應(yīng)用

0 ?引言

隨著我國機械設(shè)計水平的不斷提升，汽車制造產(chǎn)業(yè)的快速發(fā)展，二者融合的相關(guān)研究已經(jīng)一點點的向國際發(fā)達水平進行靠攏，另外在全球經(jīng)濟大環(huán)境支持下，市場競爭也愈發(fā)激烈，這樣要求我國的汽車制造企業(yè)需要積極結(jié)合現(xiàn)代市場狀況來調(diào)整產(chǎn)業(yè)機構(gòu)，在內(nèi)部管理中完善相關(guān)的管理機制，以此來滿足優(yōu)勝劣汰的市場需求。目前我國汽車制造業(yè)對于機械設(shè)計的質(zhì)量需求在日益增加，在原材料、外觀設(shè)計以及性價比方面都被提出了更高的要求，所以應(yīng)當在此背景下，在汽車制造方面充分應(yīng)用該理論，積極研究高創(chuàng)新性的新型機械設(shè)計理論，為汽車生產(chǎn)企業(yè)創(chuàng)造更高的經(jīng)濟效益。

1 ?新型機械設(shè)計發(fā)展的重要意義和方向

1.1 意義

在我國社會經(jīng)濟快速發(fā)展的背景下，機械自動化研究有著極其重要的意義和作用，并且新型機械設(shè)計理論的應(yīng)用重要性也日益明顯。

一方面，在生產(chǎn)企業(yè)和個人利益方面出發(fā)，機械設(shè)計理論的研究與應(yīng)用能夠有效的促進經(jīng)營效益的提升，這也是機械設(shè)計未來發(fā)展的主要源動力，為未來機械設(shè)計的發(fā)展方向做出重要的指引[1]。

另一方面在社會發(fā)展需求的角度出發(fā)可以看出，如著眼于具體的生產(chǎn)模式方面，新型機械設(shè)計能夠良好的優(yōu)化生產(chǎn)模式，工業(yè)生產(chǎn)在科學技術(shù)的支持下，與科技共同作用、共同發(fā)展，進而促進整體的社會生產(chǎn)力水平快速提升。需要注意的是，并不是所有的新型機械設(shè)計理論都能夠充分滿足個體意義和社會具體需求，因此需要機械設(shè)計人員需要根據(jù)時代發(fā)展的特點，結(jié)合生產(chǎn)與社會的實際情況，設(shè)計出實用性強、可操作性高的相關(guān)產(chǎn)品，進而促進社會經(jīng)濟的快速發(fā)展。

1.2 方向

目前我國的機械設(shè)計已經(jīng)不再是某一個小零件的生產(chǎn)，而是需要生產(chǎn)滿足大眾需求與社會要求的主要產(chǎn)品，同時也要生產(chǎn)推動我國社會經(jīng)濟發(fā)展的產(chǎn)品，在此基礎(chǔ)上，對于外觀的設(shè)計與時間的掌握也需要進行明確，進而更好的滿足人們與社會對于機械生產(chǎn)的實際需求。隨著社會中制造行業(yè)市場的需求逐漸多樣化，對于機械產(chǎn)品的質(zhì)量要求也在逐漸升高，因此導致我國的機械設(shè)計原理與方法也要結(jié)合市場的具體需求，進行不斷的創(chuàng)新與改變。從另一角度講，新型機械設(shè)計原理、方法與手段，都需要結(jié)合實際市場情況進行創(chuàng)新，從而保證機械產(chǎn)品設(shè)計的精度和效率，產(chǎn)生實用而且貼近市場需求的產(chǎn)品，并且在智能化技術(shù)的支持下，還要保證機械產(chǎn)品的便捷性與智能性。

2 ?新型機械設(shè)計理論的主要內(nèi)容

新型機械設(shè)計理論屬于機械工程的內(nèi)容之一，其主要在機械的性能以及功能方面做出重要的分析，主要結(jié)合定量的形式對機械構(gòu)件的組成與運行原理進行明確。其中在機械制造理論的研究要點中包含很多種內(nèi)容，例如仿生原理、驅(qū)動控制技術(shù)、機器人的開發(fā)與研發(fā)、輕工機械傳動原理等，這些都是需要在扎實的機械設(shè)計理論的基礎(chǔ)上建立的新型技術(shù)與原理，也是深入了解機械運行的基礎(chǔ)條件，進而更加細致的劃分機械工程的定位和設(shè)計，將復雜歸納成簡單。新型機械設(shè)計理論在工業(yè)、農(nóng)業(yè)、服務(wù)業(yè)以及科技行業(yè)等方面都有著極其廣泛的應(yīng)用，其中主要的研究內(nèi)容包括不同機械器件的組裝、控制等，學科內(nèi)容主要包含信息學、仿生學、人機學以及生物學等，并且其具有著較為復雜的知識體系和較為獨特的學科研究特色[2]。

在實際應(yīng)用中，一般都需要復合型材料作為整體的材料支持，其理論的研究方向在于輕工自動機械工程和計算機復制工程等，并且在現(xiàn)實產(chǎn)品設(shè)計方面經(jīng)常要運用到現(xiàn)代的檢測技術(shù)來實施相關(guān)數(shù)據(jù)的統(tǒng)計與分析。隨著近些年我國新型機械理論研究水平的不斷提升，在工業(yè)管理與設(shè)計方面的質(zhì)量也在不斷提升，這為工程制造工作和科研工作創(chuàng)造了極大的便利，而隨著科技的快速發(fā)展，機械設(shè)計理論的輔助功能逐漸突出。在汽車工程中應(yīng)用機械設(shè)計理論，主要是從一些汽車零部件、變速器、防震以及外觀設(shè)計等方面進行設(shè)計，結(jié)合不同的設(shè)計內(nèi)容與設(shè)計要求，達到人機統(tǒng)一的目標，進而通過數(shù)據(jù)庫建模的方式，完善汽車的智能化設(shè)計，在各種工程建設(shè)中，都需要機械設(shè)計理論的應(yīng)用。

3 ?新型機械設(shè)計理論在汽車工程中的具體應(yīng)用

3.1 汽車零部件抗磨損的應(yīng)用

在經(jīng)濟快速發(fā)展背景下，交通系統(tǒng)正在逐漸趨于完善，汽車的使用需求也在不斷的增加，汽車成為了重要的交通工具。自從工業(yè)革命之后，機械制造業(yè)在工業(yè)經(jīng)濟的發(fā)展推動下，得到極大的發(fā)展機遇，汽車的出現(xiàn)改變了人們的出行方式和生活方式，隨著汽車制造業(yè)的規(guī)模在不斷擴大，汽車機械制造的相關(guān)研究也在逐漸深入，各種高精密度的零部件也在逐漸應(yīng)用在汽車設(shè)計與生產(chǎn)中，因此在汽車設(shè)計與制造階段，需要對汽車元件的抗磨損設(shè)計加以關(guān)注。由于汽車在實際應(yīng)用中，相關(guān)的組成元件表面容易受到磨損，各種金屬器件在相互摩擦過程中，局部的接觸點溫度會急劇上升，導致潤滑油膜破裂，內(nèi)部原子發(fā)生擴散作用，最終使元件的表面由于粘著產(chǎn)生磨損，出現(xiàn)鱗尾或者麻點。在這種情況下，可以選擇在元件的表面噴上一層銅質(zhì)的抗磨覆蓋層，并做好加工階段的幾何形狀設(shè)計，保證元件的基本物理性能。在實際工作中，可以利用激光淬火、碳氧共滲以及擠壓表面等工藝措施來將元件表面的耐磨性加以強化，另外網(wǎng)紋磨削氣缸也有利與元件的初始磨損，應(yīng)選擇合適的工藝技術(shù)從而生產(chǎn)出符合市場需求的高質(zhì)量產(chǎn)品。

3.2 變速器的應(yīng)用設(shè)計

汽車在應(yīng)用期間可以對機械式變速器進行優(yōu)化。汽車中的變速器由于具有高輸出變速的特點，導致其最大的功率和扭矩一定要達到一定的轉(zhuǎn)速才能夠?qū)崿F(xiàn)，所以要想將發(fā)動機的效用全面實現(xiàn)，需要加裝一些變速裝置來滿足車輪在應(yīng)用中所需要的轉(zhuǎn)速要求。其中可以結(jié)合新型機械設(shè)計理論，充分利用計算機對變速器的設(shè)計進行數(shù)字運算，將零部件的功能做出明確，進而提出科學的優(yōu)化方法，盡可能的保證整個車身的輕量程度[3]。一般在變速器中機械式變速器是常見的類型之一，其設(shè)計細節(jié)方面需要考慮到整體的輕量性和穩(wěn)定性設(shè)計，齒輪的體積總和一定要滿足汽車輕量化設(shè)計的實際需求，并且需要保持汽車的螺旋角與倒擋的齒輪模數(shù)一致，在倒擋齒輪體積設(shè)計完成之后需要注意余檔的參數(shù)設(shè)計。另外可以結(jié)合變速器來將汽車的傳動方式做出改版，并且實現(xiàn)多個齒輪來實現(xiàn)汽車檔位的變換。一旦在變速器中發(fā)現(xiàn)某個齒輪產(chǎn)生故障，整個減速器性能將會受到較大的影響，所以在器件優(yōu)化設(shè)計中應(yīng)當結(jié)合實際情況來適當?shù)脑黾踊蛘邷p少齒輪的數(shù)量與大小。

3.3 噪聲與震動方面的應(yīng)用設(shè)計

對于汽車產(chǎn)品而言，人們在挑選該產(chǎn)品時主要注意的還是汽車的舒適性，而在舒適性的設(shè)計方面還是取決于汽車驅(qū)動行駛期間的噪聲與震動等指標，該指標被成為NVH。在新型機械設(shè)計理論的應(yīng)用中，需要對汽車產(chǎn)品成品的振動頻率加以匹配，然后結(jié)合NVH進行分析，將汽車基本的減震和防噪性能指標進行明確和分析，這樣可以對汽車制造的整個環(huán)節(jié)進行優(yōu)化處理。同時車身對于整個汽車而言是重要的組成部分，只有車身保持足夠的強度才能夠保證車輛的使用壽命滿足人們的具體需求。因此在車輛裝備設(shè)計期間，可以結(jié)合有限元分析法，將車輛中主要的零部件剛度、強度以及穩(wěn)定性加以明確。同時在汽車結(jié)構(gòu)分析期間，可以結(jié)合計算機建模的方法和動態(tài)測控的形式，提升汽車結(jié)構(gòu)分析與設(shè)計水平。在汽車產(chǎn)品的開發(fā)周期和成本設(shè)計方面也同時需要進行關(guān)注，所以要求對汽車噪聲和震動設(shè)計方面做好精準的數(shù)據(jù)調(diào)研，然后結(jié)合汽車市場的形式和發(fā)展趨勢做好市場定位工作，選擇合適、科學的設(shè)計方案。一個國家的工業(yè)制造水平的最大體現(xiàn)就是汽車的設(shè)計與制造水平，因此提升對汽車結(jié)構(gòu)分析由于設(shè)計水平，能夠在保證車輛基礎(chǔ)性能的基礎(chǔ)上，促進我國新型機械設(shè)計理論的未來研究與應(yīng)用。

3.4 汽車外觀設(shè)計的應(yīng)用

隨著汽車數(shù)量的不斷增多，人們在應(yīng)用汽車期間，不僅需要對其舒適性加以考慮，同時還要對車輛的外觀進行分析與關(guān)注，對于汽車外觀設(shè)計的藝術(shù)性與美感需要格外的關(guān)注。另外在汽車車身的設(shè)計方面，一定要注意車身設(shè)計的合理性，其中車身與外觀的設(shè)計是汽車制造工程中重要的設(shè)計部分之一。隨著我國汽車產(chǎn)量在不斷增加，各種型號、功能的車輛也在逐年遞增，并且各種零部件需要在生產(chǎn)期間進行系列化與品牌化，便于后期的維修與維護，但是由于在汽車設(shè)計期間的外形、車型以及車身等方面的不同，需要的設(shè)計方法也有所不同。在具體的設(shè)計中需要對各個組件進行莫泰分析，將各個零部件的穩(wěn)定性和強度數(shù)據(jù)進行明確，借助計算機軟件來展開動態(tài)化設(shè)計，保證整體汽車產(chǎn)品的質(zhì)量。例如在汽車的外觀油漆使用中，結(jié)合我國環(huán)保理念的直接要求，其油漆需要使用環(huán)保無害的類型，并且在車型的設(shè)計中需要考慮到空氣動力學等因素，整個車輛的沖壓分塊和匹配的要求需要滿足汽車工程的具體設(shè)計標準，以及空氣阻力指數(shù)的設(shè)計，需要既要滿足車輛的總體造型，又不能失去外形的美觀與審美感和提速要求，因此需要結(jié)合機械設(shè)計理論，保證駕駛員在駕駛車輛期間的舒適性要求。此外對于作業(yè)靠背的設(shè)計而言，在使用的材質(zhì)方面以及靠背角度的設(shè)計方面都需要在機械理論的支持下進行精準計算，不僅需要滿足設(shè)計的合理性，還要滿足駕駛?cè)藛T的實用性與舒適性，保證汽車總體設(shè)計的科學性原則。

4 ?結(jié)語

綜上所述，隨著國民經(jīng)濟的快速提升，汽車在人們的生活與工作中扮演的角色愈發(fā)重要，這無疑是為汽車制造企業(yè)帶來了極大的挑戰(zhàn)，因此需要汽車制造企業(yè)結(jié)合合適的技術(shù)與手段，打造高質(zhì)量的汽車形態(tài)，為人們的出行方便與安全性提供基礎(chǔ)，為汽車生產(chǎn)企業(yè)創(chuàng)造更高的經(jīng)濟收益，對汽車外觀、變速器、零部件以及噪音和震動方面加以優(yōu)化，以此在汽車產(chǎn)業(yè)快速發(fā)展的背景下，促進我國機械制作業(yè)的蓬勃發(fā)展。

參考文獻：

[1]郭文.新型機械設(shè)計理論在汽車工程方向的研究與應(yīng)用[J].中外企業(yè)家，2019（28）：202.

[2]王皓.新型機械設(shè)計理論在汽車工程方向的研究與應(yīng)用[J].山東工業(yè)技術(shù)，2019（09）：51.

[3]張利虎.新型機械設(shè)計理論在汽車工程方向的研究及應(yīng)用[J].時代汽車，2017（20）：59-60.

作者簡介：黃明軒（1999-），男，河北滄州人，本科，學生，研究方向為工程力學。