現代設計方法在汽車設計中的應用研究

曹純儒

湖北大運汽車有限公司技術中心 湖北省十堰市 410004

改革開放政策實施后，我國國民經濟建設迎來了全新的時期，綜合國力不斷提升，城市化建設與現代化發展也推向了高潮。貫穿著我國東西與南北的公路交通系統開始完善，人們對于出行便利性與出行速度提出了更高的要求，汽車產業正是在這一社會背景下迅速崛起。目前，汽車產業已經成為我國國民經濟中的重要支柱。汽車產業以汽車產品的設計研發與制造加工為核心主體，其中，汽車產品設計是汽車生產過程的首要環節，對于汽車產品的結構、性能以及品質等均具有關鍵性影響。因此，汽車設計必須積極引進國際社會中先進的科學技術，不斷提高汽車設計的科技含量，優化汽車設計過程，在確保汽車設計質量的基礎上增強設計效率。現代設計方法是我國汽車設計的重要技術源泉，尤其是系統工程分析法、模糊設計法、計算機輔助技術以及虛擬技術等，它們在汽車設計領域中具有著良好的應用，且有益于減少汽車產品設計中的問題或疏漏。

1 現代設計方法的概念

現代設計方法是相對于傳統設計方法而形成的當代設計技術的統稱。傳統設計方法主要依賴于動力學、數學以及物理學的相關理論，設計過程則主要依靠人力的手動計算，不僅無法保障計算結果的準確性與精度，更需要消耗更多的時間成本與人力成本，然而，現代設計方法則是基于計算機技術、信息處理技術以及數據庫等現代化高新科技而形成的設計方式，具有著鮮明的特點。一方面，現代設計方法能夠運用科學技術含量極高的電子設備構建出設計方案中的虛擬仿真模型，顯著提高了設計產品的可視化，促進設計人員與設計產品的直接接觸，從而提高產品設計的有效性。另一方面，現代設計方法依賴于計算機技術以及計算機相關設計軟件，對虛擬仿真模型進行針對性的測試，從而及早發現該設計方案中存在的問題或不足，推動設計人員不斷修改與完善產品設計。現代設計方法并不是一個精確的概念，而是指同時具有多種現代化的、科技化的設計方式系統，尤其是指計算機技術及其相關設計軟件。伴隨著人們消費水平的逐步提高與汽車使用過程的高要求化，傳統的汽車產品已經逐步被社會淘汰，汽車生產企業為了提高市場占有率、增強產品核心競爭力，務必積極創新汽車產品研發，并將各種各樣的電子設備引入到汽車制造中，從而精準控制產品性能。多種電子設備與現代汽車結構的有效結合有賴于現代設計方法。

2 現代設計方法的優勢

伴隨著我國國民經濟的快速發展，汽車開始成為社會生產生活中的必需品，人們對于汽車產品的各種性能均具有了較高的要求，傳統的汽車設計方法逐步被現代化的高新技術取代。汽車產業形成初期，各個汽車企業多采用力學、數學以及機械工程等理論知識，這是汽車設計人員經過多年的探索與實踐總結而形成的成果，是對現實知識的應用與延伸。傳統汽車設計方法是我國汽車產業發展的奠基石，對于汽車結構設計的進步具有關鍵性作用，但是其創新力與變革性不足，難以滿足現代社會的需要。現代設計方法正是在這一背景下產生的，其以傳統的力學、數學等學科為基礎，引入了現代計算機技術、虛擬設計技術等，為我國汽車產業的現代化發展帶來了新的動力。一方面，現代設計方法具有極強的創新性，通過計算機虛擬建模技術能夠設計出各種各樣的汽車類型，并進行針對性的模擬試驗，以評估該汽車產品的綜合性能。另一方面，現代設計方法優化了汽車設計流程，系統工程分析法、模糊設計法以及虛擬技術的應用顯著增強了汽車設計環節的工作效率，降低設計工作所需耗費的人力、材料等，同時亦有助于提高汽車產品設計的精度。

3 現代設計方法在汽車設計中的實際應用

3.1 系統工程分析法

系統工程分析法是現代設計方法的典型構成，亦是汽車設計中的重要設計方式之一。系統工程分析主要是指設計人員通過特定的分析過程與分析方法，綜合評估某系統，以明確系統的各個組成部分以及彼此間的關系、確定不同部分間如何進行信息傳遞等，從而設計出系統內各個部分間的協調方法，保障該系統的穩定有序運行。與其他設計方法相比，系統工程分析法中應用最普遍的技術是現代數學計算方法與計算機技術。目前，系統工程分析法廣泛應用于我國汽車產品設計中的信息處理階段，包含設計數據的搜集、分析與處理，系統工程分析法基于數據信息提出可選擇的設計方案，并予以準確評估。

3.2 模糊設計法

模糊設計法，顧名思義，即是指設計人員通過設定模糊而不清晰的邊界來限定設計操作的過程。具體來說，模糊設計主要是指設計人員通過分析總結過往實踐，從而提取出有效的數據信息，完成設計指標、構件系數以及評估標準等。根據以往經驗可知，模糊設計法在當代汽車產業中已獲得了有效的應用，尤其是模糊優化分析與模糊決策法。其中，模糊優化分析能夠針對汽車設計中的不確定性因素進行持續調整與處理，尤其應用在汽車離合器與變速箱等構件的設計中，可在較大程度上確保汽車設計的質量。

3.3 計算機輔助技術

計算機輔助技術是以現代計算機技術為基礎，以計算機為工具，為工作者解決特定任務或指標提供輔助作用的一套方法。計算機輔助技術包含輔助設計、輔助制造、輔助繪圖以及輔助質量控制等。計算機輔助技術強調了人的主體作用，計算機與人是兩個相互作用、彼此交互的有機系統，只有二者達到均衡協調，方能確保輔助質量。目前，計算機輔助技術已廣泛應用于我國制造業之中，尤其是汽車制造。計算機輔助設計能夠構建出針對性的汽車產品虛擬模型，并根據設計圖面、性能標準以及設計目的等，對汽車三維模型進行不同方面的試驗、評估，以把握汽車產品設計方案的合理性，并針對設計問題進行持續性優化。

3.4 虛擬設計技術

虛擬設計技術作為一種綜合性較強的設計方法，其主要是基于計算機輔助技術、虛擬現實技術以及其他現代化技術而形成的。虛擬設計技術主要應用于汽車產品的正式投入生產之前，通過一系列的產品設計和制造分析，準確評估該種設計方案在現實生產中的可行性與可操作性。虛擬現實技術通過應用計算機上的設計軟件，將汽車產品的外部形狀與內部構造系統性的顯現出來，大幅度提高了汽車設計的可視化程度。隨后，設計人員可充分結合汽車市場行情、汽車設計發展趨勢以及用戶需求等，對汽車產品的細節構件進行具體化設計，包含汽車設計模型的外形、色彩搭配、發動機等。虛擬設計技術能夠在較大程度上縮短信息數據分析與計算所需耗費的時間，設計人員僅需將需要核算的信息數據輸入計算機相關軟件，即可根據此前設計的參數或計算公式，經過計算機計算后直接將結果導出，從而顯著縮短汽車設計周期與人力資本的耗費。

4 結語

根據上述分析可知，汽車產業是我國當前制造業的重要構成，對于推動國民經濟發展與交通運輸事業建設均具有關鍵性作用。為滿足汽車產品的更新換代與性能提升要求，設計人員必須積極變革設計思想，有效融合并應用現代設計方法，尤其是系統工程分析法、模糊設計法、計算機輔助技術以及虛擬設計技術。現代設計方法在汽車設計中的應用具有多方面的優勢，不僅可以將間接的、理論化的產品設計轉化為可視化的、直接性的三維模型，更能夠顯著提高汽車設計效率與設計精度，從而在縮減汽車設計成本的同時保障汽車設計質量。