計算機技術(shù)在汽車機械設(shè)計中的應(yīng)用

田家樂　姜凌坤　康沛棟　劉小娜　李瓊

摘? 要： 隨著科學(xué)技術(shù)的進步與發(fā)展，計算機技術(shù)也因其自身的優(yōu)勢在汽車設(shè)計中得到了普及，并取得了良好的效果。應(yīng)用計算機技術(shù)不僅縮短了 汽車機械結(jié)構(gòu)的研發(fā)設(shè)計周期，還大大提升了設(shè)計成果的可行性和可靠性。本文簡要介紹了計算機技術(shù)和在汽車機械設(shè)計中的應(yīng)用，分析了計算機技術(shù) 對汽車機械設(shè)計的益處，指出了計算機技術(shù)能夠在汽車機械設(shè)計領(lǐng)域蓬勃發(fā)展是未來的必然趨勢。

關(guān)鍵詞： 計算機技術(shù);汽車機械設(shè)計;應(yīng)用

1 計算機技術(shù)的介紹及發(fā)展

計算機具備數(shù)據(jù)存儲、修改功能，可以實現(xiàn)對相關(guān)邏輯與數(shù)據(jù)的計 算，是集成網(wǎng)絡(luò)、計算、媒體等技術(shù)為一體的智能電子設(shè)備。計算機技術(shù) 是指計算機領(lǐng)域中所運用的技術(shù)方法和技術(shù)手段，或指其硬件技術(shù)、軟件 技術(shù)及應(yīng)用技術(shù)。計算機技術(shù)具有明顯的綜合特性，它與電子工程、應(yīng)用 物理、機械工程、現(xiàn)代通信技術(shù)和數(shù)學(xué)緊密結(jié)合，在數(shù)值計算、數(shù)據(jù)處 理、實時控制、計算機輔助設(shè)計、模式識別、影像文字處理、多媒體技 術(shù)等領(lǐng)域得到了廣泛應(yīng)用。自20世紀70年代計算機技術(shù)逐漸得到普及以 來，經(jīng)過半個世紀左右的發(fā)展，計算機已能夠?qū)θ说男袨椤⑺季S以及感官 加以模擬，在計算機系統(tǒng)的編寫過程中，智能化的系統(tǒng)設(shè)計能夠使人們利 用計算機完成人所不能為之事，計算機已經(jīng)具有一定的學(xué)習及推理能力。 例如，超級計算機、平板電腦等電子設(shè)備，智能手表、智能家居等智能電 子設(shè)備。除此之外，計算機與互聯(lián)網(wǎng)的融合也更加緊密，在網(wǎng)絡(luò)發(fā)展的基 礎(chǔ)上，互聯(lián)網(wǎng)促進了計算機技術(shù)的發(fā)展，網(wǎng)絡(luò)家庭化、網(wǎng)絡(luò)社會化、網(wǎng)絡(luò) 信息化的發(fā)展為計算機技術(shù)的發(fā)展提供了更為廣闊的空間。例如，無線網(wǎng) 絡(luò)、藍牙技術(shù)都是在基于計算機技術(shù)網(wǎng)絡(luò)化應(yīng)用之上的。計算機技術(shù)不僅 給人民提供了便利的生活方式，還大大提高了人民的生活水平，豐富了人 民的業(yè)余生活。因此，計算機技術(shù)必將得到大力應(yīng)用和推廣，將繼續(xù)朝著 微型化、智能化、高性能化、集成化發(fā)展。

2 計算機技術(shù)在汽車機械設(shè)計制造中的應(yīng)用

2.1? 計算機技術(shù)在汽車整體設(shè)計中的應(yīng)用

汽車結(jié)構(gòu)較為復(fù)雜，不同結(jié)構(gòu)之間又需要進行關(guān)聯(lián)驗證，這需要設(shè) 計人員具有較高的設(shè)計水平和豐富的設(shè)計經(jīng)驗，通過計算機軟件技術(shù)在汽 車機械結(jié)構(gòu)設(shè)計中的應(yīng)用，能夠有效降低整體結(jié)構(gòu)設(shè)計中關(guān)聯(lián)模塊之間的 設(shè)計難度，提高從業(yè)者的設(shè)計能力。《計算機輔助汽車車身設(shè)計及工業(yè)設(shè) 計》中第1部分關(guān)于汽車乘員艙上部成形平面的分析，就是通過計算機技 術(shù)對不同成型平面與關(guān)聯(lián)結(jié)構(gòu)之間的連接方式進行設(shè)計，運用了機械仿真 運動驗證關(guān)聯(lián)機械結(jié)構(gòu)設(shè)計的合理性，從而得到更加穩(wěn)固、外觀更符合審 美的結(jié)構(gòu)。

2.2? 計算機技術(shù)在提升汽車結(jié)構(gòu)安全性中的應(yīng)用

汽車機械設(shè)計需要具有相當高的安全性，通過計算機技術(shù)可以對機械 結(jié)構(gòu)的可靠性進行仿真，保證機械結(jié)構(gòu)的安全性，為設(shè)計者提供非常可靠 的參考?！队嬎銠C輔助汽車車身設(shè)計及工業(yè)設(shè)計》中第2部分介紹了CAD曲 面模型搭建技術(shù)，對汽車頂部空間機械結(jié)構(gòu)的曲度設(shè)計進行了介紹，并通 過機械設(shè)計軟件對不同曲度下結(jié)構(gòu)的可靠性進行仿真分析，獲取了最佳的 頂部空間設(shè)計方案，從而有效縮短機械結(jié)構(gòu)研發(fā)中的可靠性驗證周期，提 高了設(shè)計效率。

2.3? 計算機技術(shù)在汽車機械設(shè)計成本控制中的應(yīng)用

傳統(tǒng)汽車機械設(shè)計成本的控制多憑借經(jīng)驗進行預(yù)測，但是，通過計算 機技術(shù)，在設(shè)計時就可基于設(shè)計軟件對所選用的材料特性、結(jié)構(gòu)特性進行 成本分析，能夠更加精準地預(yù)測不同設(shè)計方案的成本，從而大大提高汽車 機械設(shè)計中的成本預(yù)測精度，為汽車機械設(shè)計中的成本控制提供依據(jù)可查 的意見?！队嬎銠C輔助汽車車身設(shè)計及工業(yè)設(shè)計》第1部分中對于增建一 個輪輞的結(jié)構(gòu)設(shè)計進行了討論，通過解析增建輪輞的性能要求，對不同設(shè) 計方案的材質(zhì)、工藝進行成本分析，從而既能夠保證汽車機械結(jié)構(gòu)在增建 輪輞后的安全性、可靠性，又能使汽車制造成本的增加值保持在最低，以 減少因結(jié)構(gòu)調(diào)整對汽車廠家效益的影響。

2.4? 計算機技術(shù)在汽車制造中加工設(shè)備的應(yīng)用

數(shù)控機床是汽車制造過程中必不可少的設(shè)備。數(shù)控機床是一種以計算 機控制程序為核心的自動化機床，主要應(yīng)用于復(fù)雜、精密零配件的加工， 是一種具有高柔性、高效性的自動化機床。計算機技術(shù)可通過網(wǎng)絡(luò)通道和

數(shù)控機床的開放接口進行有效連通，通過設(shè)計模塊的數(shù)據(jù)采集，智能識別 設(shè)計模型中的資料數(shù)據(jù)，形成圖像的動態(tài)仿真，運用標準的數(shù)控指令，生 成數(shù)控機床的應(yīng)用程序。隨著計算機技術(shù)的不斷創(chuàng)新發(fā)展，數(shù)控機床的發(fā) 展也將向高速度、高精度、高穩(wěn)定、智能化、網(wǎng)絡(luò)化方向邁進，將使現(xiàn)代 機械設(shè)計制造加工更加靈活、高效，真正意義上實現(xiàn)機電一體化。

3 計算機技術(shù)在汽車機械設(shè)計中的應(yīng)用優(yōu)勢

3.1? 縮短機械設(shè)計工作周期

通過使用應(yīng)用計算機技術(shù)可以持續(xù)縮短機械項目的設(shè)計周期，減輕設(shè) 計師的工作壓力，加快項目的落地實施。設(shè)計人員在有遇到較復(fù)雜的設(shè)計 構(gòu)想時，可使用計算機輔助設(shè)計軟件進行三維建模，通過3D裝配約束把復(fù) 雜的零部件結(jié)構(gòu)直觀地呈現(xiàn)在眼前，在提高設(shè)計效率的同時有效降低了設(shè) 計工作的難度，保證設(shè)計結(jié)果的直觀解讀性和直觀展示性。同時，通過計 算機技術(shù)構(gòu)建的3D模型更能夠激發(fā)設(shè)計者的思路，從而可以設(shè)計出更加完 美的創(chuàng)新型機械產(chǎn)品。

3.2? 能夠輸出更精確的設(shè)計成果

在計算機技術(shù)應(yīng)用之前，機械結(jié)構(gòu)的展示都是人工在圖紙上繪制出 來的，由于人想象能力的局限性及繪制本身的誤差性，工程圖紙經(jīng)常會 有一些不可避免的錯誤，而這些錯誤可能會造成不可挽回的巨大損失。 而通過計算機技術(shù)可以輸出精度非常高的工程圖紙，同時對于復(fù)雜結(jié)構(gòu) 在圖紙上空間性的體現(xiàn)具有無法比擬的優(yōu)勢。計算機技術(shù)可以使設(shè)計者 的意圖更能準確地表達出來。目前，計算機技術(shù)已經(jīng)取代了舊的設(shè)計方 法。隨著社會的不斷發(fā)展，這一技術(shù)也將繼續(xù)蓬勃發(fā)展，朝著數(shù)字化， 智能化的方向發(fā)展。

3.3? 具有全過程的可逆性修改和即時更新性

機械設(shè)計迭代過程中難免會進行修改調(diào)整，有時其修改優(yōu)化過程在研 發(fā)過程中占比非常大。傳統(tǒng)的機械設(shè)計手繪方式修改難度比較大，修改即 意味著重新繪制。通過計算機技術(shù)可以有效地解決這一弊端問題，通過設(shè) 計軟件可回逆修改和即時更新的特性，設(shè)計者可隨時對結(jié)構(gòu)進行修改，并 即時更新。對產(chǎn)品的更新迭代提供了很大的便利。

3.4? 具有更強的可分析性

通過應(yīng)用計算機輔助軟件可對其3D模型進行運動分析、結(jié)構(gòu)強度分 析、疲勞壽命分析等，可大大減少機械結(jié)構(gòu)的驗證過程，加快產(chǎn)品的落地 加工。

結(jié)束語： 汽車機械設(shè)計中使用計算技術(shù)的相關(guān)設(shè)計軟件可以降低從業(yè) 者水平限制，有效提高機械設(shè)計的準確性，大大縮短設(shè)計研發(fā)周期。利用 計算機技術(shù)的仿真分析軟件可以減少設(shè)計過程中可能出現(xiàn)的錯誤，減少機 械結(jié)構(gòu)的安全，壽命等隱患問題，大大縮短試驗驗證周期。通過具有計算 機技術(shù)的數(shù)控設(shè)備來制造加工機械零件，能夠擁有更高效率的加工方法。 利用計算機技術(shù)可以在汽車設(shè)計制造的各個階段有效降低汽車生產(chǎn)制造的 成本，計算機技術(shù)在汽車機械設(shè)計中蓬勃發(fā)展是未來的必然趨勢。

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