新型機(jī)械設(shè)計(jì)理論在汽車工程中的運(yùn)用研究

摘要：近年來，社會(huì)的快速發(fā)展，也帶來其他各行各業(yè)的發(fā)展，機(jī)械技術(shù)行業(yè)也迎來了新的發(fā)展機(jī)遇。在這一背景下，帶動(dòng)了我國汽車制造業(yè)的快速發(fā)展，并推動(dòng)其向國際標(biāo)準(zhǔn)靠攏。但同時(shí)，社會(huì)各行各業(yè)中的競爭也日趨激烈，這就要求現(xiàn)有的市場經(jīng)濟(jì)體制不斷改革完善，更好地適應(yīng)出現(xiàn)的新問題及新情況。就目前來看，社會(huì)需求對汽車制造業(yè)的要求越來越高，而首要表現(xiàn)的就是在機(jī)械產(chǎn)品要求上，如性能、質(zhì)量、外觀等。因此，我國必須要充分提高汽車制造業(yè)的生產(chǎn)水平及性能質(zhì)量，且需要充分考慮環(huán)保要求，全面提升汽車制造業(yè)的質(zhì)量水平。這就要求在推動(dòng)經(jīng)濟(jì)發(fā)展的同時(shí)，還應(yīng)研究更科學(xué)先進(jìn)的技術(shù)，從而保證汽車制造更加符合社會(huì)需求。本文充分考慮現(xiàn)有的實(shí)際情況，對新型機(jī)械設(shè)計(jì)理論進(jìn)行了研究，并探討了將其運(yùn)用在汽車工程中的效果。

關(guān)鍵詞：新型機(jī)械設(shè)計(jì)理論;汽車工程;運(yùn)用

0 ?引言

從整個(gè)人類的發(fā)展歷史來看，推動(dòng)人類社會(huì)進(jìn)步的根本因素是經(jīng)濟(jì)的發(fā)展以及科技的進(jìn)步?？萍嫉陌l(fā)展最大程度的改變了人類的生產(chǎn)及生活方式，如人們出行方式的改變。如今，汽車已經(jīng)成為社會(huì)上十分普遍的交通工具，它的制造水平如何也從某種程度上反映出制造業(yè)的發(fā)展情況。從另一個(gè)層面來看，機(jī)械設(shè)備的發(fā)展也使得社會(huì)生產(chǎn)力獲得新的進(jìn)步，現(xiàn)今人們的生活水平提高，也使得機(jī)械設(shè)計(jì)應(yīng)用有了更廣闊的需求[1]。而汽車行業(yè)的發(fā)展也使得新型機(jī)械設(shè)計(jì)理論在汽車工程中的應(yīng)用研究有了立足之本。

1 ?新型機(jī)械設(shè)計(jì)理論研究意義及方向

從我國汽車制造業(yè)發(fā)展歷史來看，機(jī)械是其中一個(gè)重要部分。而在人類社會(huì)的發(fā)展歷史中，機(jī)械化生產(chǎn)也是其中重要一環(huán)?，F(xiàn)今人類社會(huì)的經(jīng)濟(jì)發(fā)展呈現(xiàn)著穩(wěn)步上升的趨勢，而在這一背景下，社會(huì)對機(jī)械設(shè)備的需求量也在逐步上升。而機(jī)械設(shè)計(jì)的不斷進(jìn)步，解放了人們，使得其從原有繁重的工作及出行方式中解脫[2]。而進(jìn)入21世紀(jì)后，機(jī)械設(shè)計(jì)理論也發(fā)生了較大的改變。

1.1 新型機(jī)械設(shè)計(jì)理論研究意義

從個(gè)人角度來看，汽車設(shè)計(jì)中應(yīng)用的機(jī)械設(shè)計(jì)制造理論的合理應(yīng)用可以為其帶來相應(yīng)的經(jīng)濟(jì)收益，因此拉動(dòng)更多的制造廠投入資金、時(shí)間、精力，研制出更為科學(xué)先進(jìn)的設(shè)計(jì)，在滿足人類生活出行需要的同時(shí)，也期待獲得更大的效益。就目前來看，社會(huì)發(fā)展的內(nèi)生因素主要是科技的推動(dòng)，因此從某種程度來看，汽車制造廠的機(jī)械設(shè)計(jì)也可以對社會(huì)經(jīng)濟(jì)生產(chǎn)發(fā)展產(chǎn)生拉動(dòng)作用。可以說，兩者是互相拉動(dòng)互相促進(jìn)的作用。想要機(jī)械設(shè)計(jì)對接下來的經(jīng)濟(jì)發(fā)展還將產(chǎn)生積極作用，就需要保證機(jī)械設(shè)計(jì)可以與時(shí)代要求相呼應(yīng)，與人類需求相符合。因此，設(shè)計(jì)人員需要結(jié)合新型設(shè)計(jì)理論，研究出更符合經(jīng)濟(jì)發(fā)展以及人們需要的產(chǎn)品，只有這樣才能滿足經(jīng)濟(jì)效益與實(shí)用性質(zhì)雙重要求[3]。

1.2 新型機(jī)械設(shè)計(jì)理論發(fā)展方向

就目前來看，現(xiàn)今市場是呈現(xiàn)多元化趨勢，制造業(yè)市場也不例外，加上社會(huì)發(fā)展對機(jī)械產(chǎn)品的要求越來越高，也越來越全面，造成機(jī)械設(shè)計(jì)理論必須努力迎合市場的需要，因此出現(xiàn)一系列重大的變化。簡單說，我國新型機(jī)械設(shè)計(jì)理論都是要符合實(shí)際的需求，要保證依據(jù)理論設(shè)計(jì)出來的產(chǎn)品在社會(huì)上有需求，要符合智能化、多樣性、效率高等特點(diǎn)。因此可以說，我國現(xiàn)今開展的機(jī)械設(shè)計(jì)工作已經(jīng)不是傳統(tǒng)意義上生產(chǎn)一個(gè)零部件那么簡單了，而是要多方考慮，充分滿足社會(huì)大眾需要，通過滿足大眾需要，拉動(dòng)經(jīng)濟(jì)獲得進(jìn)一步發(fā)展。另外，在設(shè)計(jì)外觀、設(shè)計(jì)時(shí)間以及使用壽命上也有了更高的要求[4]。

2 ?新型機(jī)械設(shè)計(jì)工作的現(xiàn)狀

在我國制造業(yè)的生產(chǎn)過程中，機(jī)械是其中十分重要的一環(huán)，也是不可或缺的部分，尤其是一些在人類生產(chǎn)生活中起到關(guān)鍵作用的一些機(jī)械化生產(chǎn)工作，在社會(huì)發(fā)展中有著更為重要的作用。隨著社會(huì)的不斷進(jìn)步以及科技技術(shù)的進(jìn)一步發(fā)展，機(jī)械設(shè)備也獲得新的發(fā)展，機(jī)械設(shè)備不斷豐富，從而將人類從以往繁重或危險(xiǎn)工作中解放出來。就目前來看，雖然在我國經(jīng)濟(jì)不斷發(fā)展的基礎(chǔ)上，機(jī)械設(shè)計(jì)及理論相較于以往都有了長足進(jìn)步，但其中還存在一些明顯問題，阻礙機(jī)械設(shè)計(jì)工作的進(jìn)一步發(fā)展。這就要求從事機(jī)械設(shè)計(jì)工作的人員充分深入研究，開展科學(xué)試驗(yàn)，討論實(shí)際問題，從而推動(dòng)問題的有效解決。以往，我國制造業(yè)的工業(yè)增加值已經(jīng)經(jīng)過不斷的發(fā)展躍居世界第二，因此我國不論從哪個(gè)角度來看都可以算作是世界制造業(yè)大國。但是世界第二并不意味著我國已經(jīng)走上了制造業(yè)強(qiáng)國之路。制造業(yè)大國與制造業(yè)強(qiáng)國是量和質(zhì)的本質(zhì)差異[5]。我國目前的機(jī)械設(shè)備及其產(chǎn)品還沒有擁有完全的自主知識產(chǎn)權(quán)，產(chǎn)品制造質(zhì)量以及設(shè)計(jì)水平與發(fā)達(dá)國家相比也還有很大的差距。另外，在機(jī)械產(chǎn)品功能上也是缺乏嚴(yán)重創(chuàng)新。從我國建國以來到現(xiàn)今，經(jīng)過幾十年的發(fā)展，我國機(jī)械設(shè)計(jì)水平已經(jīng)有了很大進(jìn)步，但與美日德一些制造強(qiáng)國相比較，還處于落后地位。這種長期的落后也說明了我國機(jī)械設(shè)計(jì)理論方法及技術(shù)缺乏自主創(chuàng)新，也預(yù)示著我國加緊開展機(jī)械設(shè)計(jì)理論研究，創(chuàng)新機(jī)械設(shè)計(jì)工作的重要性。因此，種種因素重重加碼要求我們必須要進(jìn)一步加深機(jī)械設(shè)計(jì)理論研究，創(chuàng)新機(jī)械設(shè)計(jì)工作，進(jìn)一步提升機(jī)械設(shè)計(jì)理論水平與設(shè)計(jì)水平，從而將新型設(shè)計(jì)理論完美地應(yīng)用在制造業(yè)中，才能推動(dòng)我國制造業(yè)獲得新的發(fā)展[6]。

3 ?新型機(jī)械設(shè)計(jì)理論在汽車工程中的應(yīng)用研究

隨著工業(yè)革命的發(fā)展及深入，人類在發(fā)展過程中出現(xiàn)了第一輛汽車。而隨著工業(yè)化進(jìn)程的加快及汽車工業(yè)的進(jìn)一步發(fā)展，汽車已經(jīng)成為改變?nèi)藗兩罘绞郊俺鲂蟹绞降闹匾ぞ?。汽車帶來的便捷性使得人們的生活質(zhì)量得到顯著提高，也使得人類文明發(fā)展踏入一個(gè)新的臺階。但盡管經(jīng)過幾十年的發(fā)展，我國汽車產(chǎn)業(yè)已經(jīng)獲得很大的發(fā)展，但應(yīng)用現(xiàn)今的科學(xué)技術(shù)投入汽車產(chǎn)業(yè)中還存在一定局限性。新型機(jī)械設(shè)計(jì)理論的出現(xiàn)以及其基本原理在汽車工程中的有效應(yīng)用可以對我國汽車產(chǎn)業(yè)的進(jìn)一步發(fā)展起到有效推動(dòng)。下面分析一下新型機(jī)械設(shè)計(jì)理論在汽車工程中的應(yīng)用情況：

3.1 噪聲和振動(dòng)上的應(yīng)用

汽車現(xiàn)今已經(jīng)成為人類出行、經(jīng)濟(jì)發(fā)展的重要一環(huán)。因此，汽車各項(xiàng)零部件是否能有效發(fā)揮作用，是保證人們出行安全的重要因素，也對人們出行交通安全產(chǎn)生重要影響。如果汽車中的零部件出現(xiàn)問題或事其他組成設(shè)備出現(xiàn)問題，勢必將會(huì)影響到汽車的行駛安全。汽車無法安全行駛，甚至出現(xiàn)故障，故障性振動(dòng)就是其中一個(gè)重要問題[7]。在汽車處于工作條件下時(shí)，乘客會(huì)感受到噪聲及振動(dòng)情況，而這些都是對汽車質(zhì)量進(jìn)行判斷的一個(gè)重要指標(biāo)。這項(xiàng)指標(biāo)將會(huì)對汽車舒適性評價(jià)產(chǎn)生影響，對汽車產(chǎn)品的形象產(chǎn)生直接影響。而要想減少對汽車噪聲及振動(dòng)的不利評價(jià)，就需要避免輸入載合頻率與結(jié)構(gòu)模態(tài)頻率接近，這時(shí)可以充分利用頻率分布表完成工作。這樣一來不僅使得振動(dòng)頻率分配更好開展，也可以對振動(dòng)過程中產(chǎn)生的耦合情況及時(shí)消除，對產(chǎn)品的振動(dòng)特性改善也有著積極作用。利用NVH分析不僅可以得到新車型研發(fā)的性能指標(biāo)，還能對設(shè)計(jì)及制造環(huán)節(jié)中的問題有效完善。這種分析方法不僅在設(shè)計(jì)成本上有著積極作用，在開發(fā)周期上也很好地保障了新設(shè)計(jì)車型。

3.2 汽車結(jié)構(gòu)強(qiáng)度及模態(tài)分析、結(jié)構(gòu)優(yōu)化上的應(yīng)用

現(xiàn)今世界經(jīng)濟(jì)總體呈現(xiàn)向上發(fā)展的趨勢，在這一背景下，對現(xiàn)代汽車結(jié)構(gòu)、性能及行駛技術(shù)也有了更高的要求，它要求現(xiàn)代汽車滿足節(jié)能、舒適、安全、降低排放等要求。而在這一要求下，車身輕量化發(fā)展成為主要趨勢，車身輕量化要求對汽車框架及結(jié)構(gòu)進(jìn)行優(yōu)化，在車身制造上要求采用高強(qiáng)度低密度材料，可以使用的材料有高強(qiáng)度板料等。而車身作為汽車的主體構(gòu)成，它本身必須有著足夠的強(qiáng)度，從而對整個(gè)汽車的使用壽命進(jìn)行保證，車身有著足夠剛度也可以是的汽車裝備及使用符合要求[8]。在機(jī)械創(chuàng)新設(shè)計(jì)以及檢測技術(shù)的使用過程中，機(jī)械有限元分析方法可以對車身的使用要求有效滿足，主要應(yīng)用在兩方面：一是在汽車設(shè)計(jì)中分析汽車的結(jié)構(gòu)件、主要機(jī)械零件所具有的強(qiáng)度、穩(wěn)定性以及剛度要求。二是在汽車結(jié)構(gòu)分析中充分利用有限元法對汽車各構(gòu)件開展模態(tài)分析。同時(shí)利用計(jì)算機(jī)可以對汽車各構(gòu)件所產(chǎn)生的振動(dòng)模態(tài)充分清晰觀察，這就讓結(jié)構(gòu)動(dòng)態(tài)設(shè)計(jì)工作更為方便。因此，有限元分析法在汽車結(jié)構(gòu)應(yīng)用過程中起著有益作用，可以使得車身設(shè)計(jì)水平大幅度提高。

4 ?結(jié)語

隨著社會(huì)各項(xiàng)條件的不斷發(fā)展，汽車業(yè)也獲得長足進(jìn)步。而在汽車設(shè)計(jì)與制造過程中，需要充分與工程技術(shù)結(jié)合，機(jī)械設(shè)計(jì)工作的基本原理以及基本設(shè)計(jì)理論在制造業(yè)中有效應(yīng)用其前景是十分廣闊的，尤其在汽車工程中應(yīng)用，所產(chǎn)生的效果是十分明顯的。它不僅可以使得汽車工程技術(shù)獲得進(jìn)一步發(fā)展，還使得汽車工程及設(shè)計(jì)工作的具體應(yīng)用得到推動(dòng)，對汽車工程在新的經(jīng)濟(jì)條件下的發(fā)展起著積極作用，也有效推動(dòng)社會(huì)發(fā)展。在實(shí)際生產(chǎn)中，需要充分考慮到汽車零件可能產(chǎn)生的磨損以及汽車變速器、減速裝置的設(shè)計(jì)，這些都需要在新型機(jī)械設(shè)計(jì)理論中加以改進(jìn)的。通過新型機(jī)械設(shè)計(jì)理論的完善發(fā)展，推動(dòng)機(jī)械設(shè)計(jì)工作的進(jìn)一步發(fā)展，從而對汽車工程的進(jìn)一步發(fā)展也有著積極作用。

參考文獻(xiàn)：

[1]姜明亮.新型8速雙離合自動(dòng)變速器電液系統(tǒng)研究[D].安徽：合肥工業(yè)大學(xué)，2017.

[2]田振國.新型機(jī)械設(shè)計(jì)理論在汽車工程中的運(yùn)用分析[J].中國科技投資，2019（8）：197. DOI：10.3969/j.issn.1673-5811.2019.08.171.

[3]李正校，張?？?，韓雪松，等.汽車智能化裝配系統(tǒng)關(guān)鍵技術(shù)研究及工程應(yīng)用[Z].中國汽車工業(yè)工程有限公司，天津大學(xué)， 機(jī)械工業(yè)第四設(shè)計(jì)研究院有限公司，2015.

[4]王禮法.碳纖維管狀立體織物復(fù)合材料機(jī)械性能測試與研究[D].上海：東華大學(xué)，2015.

[5]張淑妹.新型SMA阻尼器對結(jié)構(gòu)振動(dòng)控制的理論研究[D].河北：河北工業(yè)大學(xué)，2014.DOI：10.7666/d.D681038.

[6]李剛.環(huán)衛(wèi)作業(yè)車液壓機(jī)械復(fù)合變速器特性研究[D].重慶：重慶大學(xué)，2014.

[7]曾敏.汽車起重機(jī)快速可靠設(shè)計(jì)的研究[D].重慶：重慶大學(xué)，2012.

[8]黃國全.基于并聯(lián)機(jī)構(gòu)的多維減振座椅設(shè)計(jì)[D].江蘇：江蘇大學(xué)，2012. DOI：10.7666/d.y2092706.

作者簡介：景大鵬（1992-），男，滿族，遼寧本溪人，中共黨員，本科，研究方向?yàn)閿?shù)字化制造技術(shù)。