機械設計在車輛工程發(fā)展中的應用分析

李光平

河北鋼鐵集團宣化鋼鐵公司 河北張家口 075100

機械設計雖然在目前有著快速的發(fā)展，但是已經滿足不了當前社會的需求了，特別是在車輛工程的應用中。因此我們?yōu)榱俗屍囋谏a過程更快捷方便，使零件安全系數(shù)更高，讓汽車結構相比之前有更多的優(yōu)越性，并應用于提高汽車在生活中的整體性能和安全性。我們必須對機械設計在車輛工程中的應用進行研究。

1 我國機械設計的現(xiàn)狀

多來年，我國的機械設計的基本思想變化不是很大，一般都應用基礎實用設計、實證設計以及模型實驗設計等內容。由于這些基本設計的內在特征有一定的相通之處，機械設計的安全性能同實際應用有一些相關性，同時，成本預算也是其中的重要內容。在接下來的發(fā)展中，我國對機械設備的需求會更高，對機械設備的數(shù)量、質量以及功能多樣性都有不同的要求，所以傳統(tǒng)的設計方法明顯會存在不足，將會逐漸淘汰，新的設計方法會逐漸產生?，F(xiàn)階段，越來越多的新技術已經出現(xiàn)，典型的有優(yōu)化設計技術以及有限元設計技術這兩種。優(yōu)化設計技術對數(shù)學的要求更高，通過數(shù)學的優(yōu)化實現(xiàn)技術上的提升，提升產品的質量和功能。有限元設計技術也是通過相關設計調整機械產品精度的數(shù)值方法[1]。

2 機械設計在車輛工程發(fā)展中的應用分析

2.1 在汽車零件生產方面

隨著人們的需求，汽車行業(yè)的發(fā)展頗為迅速，越來越多的汽車走進人們的生活中。汽車工業(yè)涵蓋了十分復雜的機械技術，每一輛汽車都是由幾萬個零件組成，對于一些功能多樣、結構復雜的汽車，其零件更多，因此，在汽車運轉的過程中，如果存在一個或者幾個零件發(fā)生故障，那么汽車的運轉多少都會受到影響，嚴重情況下甚至會發(fā)生事故。不論是哪種零件，都要經過機械設計才可以進行生產，隨著對汽車功能以及安全性的要求越來越高，零件的質量也必須要不斷提升，這就要求機械設計需要更加高效、簡便。汽車在運轉時會出現(xiàn)各種故障，最常見的就是故障性震動，通常表現(xiàn)為發(fā)出一些特殊噪音以及車體震動，技術人員一般盡量錯開結構模態(tài)頻率和輸入載荷頻率來除去這類故障，這也是最簡單最常用的方法。還可以減少汽車震動發(fā)生的耦合反應，汽車震動的發(fā)生不僅會對汽車的運行產生影響，一定程度上還會對車內人員帶來不好的作用，降低人體舒適度[2]。

2.2 汽車的結構優(yōu)化

汽車在結構上有著非常復雜的結構和相對應的各個系統(tǒng)，我們要對汽車結構優(yōu)化的話，我們要對機械生產的要求進行改善。在全球經濟的發(fā)展環(huán)境和時代全面發(fā)展的進程情況過程中，我們對于生活條件的要求也會愈來愈高，節(jié)約能源、對待產品的舒適度要求、減少相關廢氣的排放及增加相關的性能已經成為現(xiàn)代人們對于汽車的要求、性能一個關鍵研發(fā)方向。汽車的生產也必須相對于發(fā)生一些變化，汽車想要在結構方面得到相應優(yōu)化及簡化必須對車身進行相對的簡化。汽車的車身在制造方面采用的是具有極高強度的低密度的材料，大多數(shù)車身鋼板都是由鍍鋅鋼板制成，具有很強的耐腐蝕性。在目前的生活中，汽車生產過程中最常用的是普通的低碳鋼板。強度和剛度還可以滿足車身的要求，同時滿足車身焊接的要求，因此被廣泛應用于車身。為了滿足汽車行業(yè)的要求不斷輕量化，鋼材料公司開始汽車用碳鋼系列鋼板。通過加強鋼板具有低的碳含量和顯著的抗張強度增加的方法獲得這種高強度鋼板。而厚度減小，從而降低了車輛的重量特性能夠保持車體的高強度機械性能的要求。因此，例如，對BH鋼板進行熱噴涂以在加工鍛造后提供低強度以增加其抗拉強度。與此相反，在過去獲得了具有440兆帕的抗張強度的鋼板可以使用這種技術處理之后增加至500MPa。首先，使用1mm厚的鋼板作為側板和高強度鋼板，厚度為0.8mm。使用高強度鋼板還可以有效地提高車身的抗沖擊性。具有高強度鋼板的車輛應具有高強度和良好的延展性。目前，高強度鋼包括BH鋼板（淬火和烘烤鋼板），DP是雙相變塑料（TRIP），M微合金鋼，固溶無縫高強度IF鋼。它們通常用于要求高強度，吸收，能量吸收和高韌性的嚴格要求，其形式部分，例如，輪輞，這加強了元件，保險杠，緩沖桿。與生產率和成形技術的發(fā)展，在汽車中使用的高-Strength鋼板。內外板，如車頂板，內外板，發(fā)動機罩，行李箱蓋等[3]。許多高檔車都現(xiàn)在的高強度鋼。

2.3 應用在車輛工程的噪聲和振動方面

汽車是人們生活、商業(yè)運行以及企業(yè)生產等各個方面不可缺少的交通工具。汽車的每個零件能否安全、高效運轉，直接關系到人們的交通安全。如果汽車中的重要設備或一些零件出現(xiàn)了問題，那么就一定會給汽車的安全帶來影響，進而威脅到人們的安全。故障性振動也是汽車不能夠正常運行的故障之一。在汽車運行狀態(tài)下，通過感受到的聲振粗糙度、振動和噪聲能夠判斷汽車是否出現(xiàn)故障。為了減少這些情況的出現(xiàn)，最簡單的方法就是防止結構模態(tài)頻率和輸入載荷頻率相近，這可以通過頻率分布表來實現(xiàn)。不僅能夠快速地與振動頻率相匹配，并且也能夠將振動時產生的耦合現(xiàn)象消除，還可以對產品的振動特性進行改善，從而可以在很大程度上減少汽車的振動和噪聲。通過運用NVH分析能夠預先獲得新開發(fā)車型的性能指標，還可以對制造以及設計等每個環(huán)節(jié)進行更好的完善和優(yōu)化。通過NVH分析，無論是在開發(fā)周期上，還是設計成本上，都為設計新型車方面供提供了更好的保障。

3 結語

在制造業(yè)領域，機械設計的基本原理和設計理論的應用前景極佳。機械設計在車輛工程領域的應用效果出色，不僅在實際操作和車輛工程中的研究有著非常大的貢獻，而且在車輛工程的設計方面起到了促進作用。機械設計不僅促進了車輛工程的發(fā)展，還很大程度上促進了社會的發(fā)展。