新型機械設計理論在汽車工程中的運用研究

崔強

摘 要：近些年來，隨著機械設計水平的不斷提高，我國汽車制造業的市場競爭也越來越激烈。在這一背景下，汽車制造企業要想實現更好更快的發展，滿足廣大客戶群體對于汽車的多樣化需求，就要充分重視新型機械設計理論在汽車工程的應用，以此來不斷提升汽車制造生產質量，創新機械設計理念，進一步拓展企業制造企業的發展空間。基于此，本文章就結合多個項目來針對新型機械設計理論在汽車工程中的運用展開深入的分析與探究。

關鍵詞：新型機械設計理論;汽車工程;運用研究

站在宏觀的角度來看，經濟發展與科技進步是推動人類社會進步的主要動力。科學技術的革新不僅可以有效轉變人類生產的方式，同時也能夠在一定程度上轉變人們的生活方式，例如，出行方式的改變。在我國現階段，由于汽車已經成為一種較為普遍的交通工具，因此其整體制造水平可以真實地反映出我國制造業的實際發展水平。與此同時，機械設備的發展也進一步推動我國社會生產力的革新，有效改善了人們的生活水平，并進一步拓展了機械設計的應用領域，這也就為新型機械設計理論在當前汽車工程中的運用研究奠定了良好的基礎。

1 新型機械設計理論及汽車工程概述

1.1 新型機械設計理論

新型機械設計理論研究的主要內容包括機械的性能與功能，這均屬于機械工程學科的研究范圍，具體來講就是通過定量分析法來對構建組成與機械運行機制進行全面的分析與了解。若根據新型機械設計理論研究的要點來看，有具體包括驅動控制技術、機械仿生原理、傳動環保與節能、機器人開發與研究以及輕工機械傳動原理等。因此，新型機械設計理論不僅可以加深對機械運行基礎條件的了解，同時也能夠進一步細化機械工程定位與設計工作，并在此基礎上總結與歸納出簡單的工作原理。目前，新型機械設計理論大多應用在工業、科學、農業與服務業當中，研究的主流內容為各種機械期間與零部件的控制、組裝與傳動，所設計的學科包括信息學、電子學、生物學、人機學與仿生學等。

總的來說，新型機械設計理論的整體應用范圍較廣，且知識體系的構成較為復雜，因此具有較為特殊的學術研究特色與學科優勢。在機械制作與設計過程中，大多數情況下會應用到復合型材料;理論研究的方法偏向于計算機輔助工程與輕工自動機械工程;產品設計與制造環節均離不開現代化檢測技術來完成數據的統計與分析工作。特別是在近些年來，隨著新型機械設計理論研究的不斷深入，汽車工程管理與設計的整體質量也在不斷的提高，這就為科研工作與汽車工程制造奠定了更為良好的基礎。

1.2 汽車工程概述

在工業革命時期，第一輛汽車首次出現在人類歷史上。而在之后的歷史發展長河中，汽車工業就迅速地發展了起來，并逐步成為人們生活與生產活動中必不可少的一部分。與此同時，汽車還為人們的出行帶來了較大的便利性，加快了人們的生活節奏，進一步推動了人類文明的進步與發展。在過去的幾十年里，雖然我國汽車產業也得到了快速的發展，但受科學技術水平的限制，我國仍需要進一步加大對汽車工程的研究，以此來不斷優化汽車的多項性能。而新型機械設計理論在汽車工程研究中具有較高的運用價值，可以進一步推動我國汽車工程的發展與進步。

2 新型機械設計理論應用于汽車工程上的意義

汽車工業發展的整體水平不僅代表著一個國家制造行業不斷期間的有力代表，同時也會在一定程度上影響到一個國家制造業發展的整體進程。站在某種意義上來講，汽車工作作為一個較為廣泛的工業，是最新技術的主要載體之一。例如，部分航空、航天等多個領域的高新技術只有在汽車工程工業的基礎上才能夠實現規模化產業的轉化。由此可以表明，新型機械設計理論與相關原理對于汽車工程與工業的發展來說具有較大的促進作用[1]。與此同時，隨著社會發展水平的不斷提高，人們對于汽車工程技術標準的要求也越來越高，這就要求汽車制造企業要將新型機械設計理論合理融入到汽車工業的各項生產活動當中，以此來進一步推動我國汽車工程的健康發展。除此之外，汽車工程研究的核心關鍵還是技術研究，而技術研究又應該建立在實際操作方向研究的基礎之上。因此，實際操作研究與機械設計理論研究之間有著十分緊密的聯系與密切性。

3 新型機械設計理論在汽車工程中的運用

3.1 在汽車工程噪聲和振動上的應用

汽車作為企業生產、商業運行、人們出行等方面的重要交通工具，其零部件是否能夠安全、高效的運轉不僅會直接影響到人們的生命財產安全與安全出行，同時也與運輸的安全性與高效性密切相關。因此，在汽車運行過程中，一旦其某個零部件或者是其他設備出現了問題與故障，就會直接影響到汽車的安全駕駛性能。其中，噪聲與故障性振動是一種較為普遍存在的現象。

針對這一問題，就要優先解決汽車普遍存在的噪聲與振動問題。在車輛運行過程中，可以通過車輛的噪聲、振動與聲振粗糙度來對汽車質量進行綜合性指標的判斷。同時，該項指標也是評價汽車舒適性的關鍵指標之一，與汽車產品的市場形象息息相關。為此，要想有效減少噪聲與振動情況的發生，就要防止輸入載荷頻率與結構模態頻率過度的接近，并應用新型機械設計理論中的頻率分布表來解決這一問題。在匹配振動頻率的同時來減少與消除振動過程中所產生的耦合現象，進一步優化汽車產品的振動性能，進而大大減少汽車運行期間的振動與噪聲[2]。另外，技術人員該可以應用NVH來客觀分析與事先獲取新開發車型的性能指標，進而進一步優化與完善設計與制造等多個環節。總之，不管是站在設計成本的角度，還是開發周期的角度，新型機械設計理論均可以為新型車型的設計提供良好的基礎。

3.2 在汽車結構強度、模態分析及結構優化上的應用

結合NL-3RA博越右舵（見圖1）出口項目中存在的問題，可以發現，其研發過程中面臨的主要問題就是寶騰品牌沒有SUV產品線，而且品牌銷量較大車型為價格較低的B-segment的轎車產品。NL-3RA車型上市后，主要市場競爭對手會是日系品牌的主流產品，如HRV、CRV、X-TRAIL等車型，在品牌、質量上，NL-3RA需要做到較高的水平以滿足和日系車型競爭的需求。基于此，對該汽車的結構強度、模態分析及結構進行優化是十分有必要的。

在社會經濟發展的新時期，節能降耗、安全舒適已經成為現代化汽車結構、技術與性能研發過程中一個十分重要的方向。其中，要想實現車身輕量化發展，就要對汽車框架與結構進行優化，并選擇高強度、低密度的材料來制造車身，例如，高強度與汽車高強度板料。車身作為汽車重要的組成部分，一定要具備較高的強度才能夠有效保證汽車的壽命，而足夠的剛度則可以充分滿足汽車準備與具體的使用要求[3]。對于新型機械設計理論中的機械創新設計與檢測技術來說，機械有限元分析法可以充分滿足上述車身的設計要求，具體應用優勢體現在如下兩個方面：一方面，在汽車設計環節當中，可以對機械零件的剛度、強度以及穩定性進行客觀的分析;另一方面，在汽車結構分析過程中，由于經常使用有限元法來分析各構件的模態，并且可以在計算機上直觀地看到的各構件的振動模態，這就能夠為結構的動態設計提供較大的便利。為此，在汽車結構設計中，有限元分析法的應用可以大大提升車身整體的設計水平。

3.3 在變速器的研究設計應用

以NL-3RA博越右舵出口項目為例，該項目中存在的主要問題就是俄羅斯市場SUV市場競爭激烈、合資品牌價格下探。因此，要想有效解決該項目中存在的問題，就要對汽車的整體性能進行優化處理。結合該項目，如下內容主要是針對新型機械設計理論在變速器的研究設計應用進行了深入的研究，以此來進一步優化汽車產品的整體性能。

在汽車工程中應用新型機械設計理論，可以對汽車的機械式變速器實施進一步的優化與處理。這主要是因為變速器本身就具備高輸出轉速的特點，因此其扭矩與最大功率就要滿足車輪行駛期間的速度要求。目前，在設計發動機變速器的過程中，可以應用計算機來完成數宇運算，并在此基礎上更加深入的分析與歸納優化零部件功能的具體方法，盡可能保持整車的輕量程度。同時，技術人員也可以應用變速器來轉變汽車傳動的具體方式，應用多個齒輪來完成檔位變換。其中，齒輪總體積要符合汽車輕量設計函數，汽車螺旋角也要與倒擋齒輪模數保持一致。為此，要在完成佘檔設計后，再對倒擋齒輪體積的參數進行準確的計算[4]。另外，在變速器運行的過程中，一旦其某個齒輪出現故障，減速器正常的運行就會受到影響。因此，在對器件實施優化設計的過程中，要根據實際情況適當增加或者是減少齒輪的數量與大小。而機械式變速器作為一種較為常見的變速器類型，在對其細節部分進行設計時，要對其輕量性與穩定性進行綜合的考量。

3.4 在汽車零件抗磨損的設計研究應用

近些年來，隨著我國交通運輸體系的不斷健全與完善，我國汽車整體的需求量也在不斷的提升。特別是在工業革命以后，工業經濟的迅速發展為機械制造業的發展奠定了良好的基礎。同時，汽車的出現也在一定程度轉變了人們傳統的出行方式。根據我國汽車制造業整體的發展情況來看，其規模越來越大，且針對汽車器械的研究也越來越深入。汽車作為一種高損耗率與高發動率的機械，在實際生產制造的過程中又需要應用到大量的高精密度零部件，這就要求設計人員在對汽車元件與零部件進行設計的過程中，要充分重視汽車零件與元件的抗磨抗損設計。另外，由于汽車元件表面極易受到磨損，因此在具體設計環節當中，要在其表面均勻噴灑銅質抗磨覆蓋層;在對元件進行加工時，也要充分重視幾何形狀的設計，以此來大大增強元件表面的物理性能[5]。

3.5 車身和外觀設計應用

在這一方面，要結合NL-3博越SUV（見圖2）研發及產業化項目進行分析。該項目中存在的主要問題就是SUV產品體系相對較為薄弱，降價促銷，擠壓有限的價格空間，整車制造、生產工藝水平欠佳，汽車造型、外觀審美性差等問題。在本文章中，就主要針對新型機械設計理論在汽車車身與外觀設計方面的應用展開分析。

在現代化社會中，汽車已經成為一種較為普遍的交通工具。因此，人們在日常駕駛汽車的過程中，不僅十分重視汽車駕駛期間的舒適性體驗，同時也更加注重汽車外觀設計的藝術審美性。基于此，在汽車工程中，新型機械設計理論的應用不僅可以綜合考慮到機械設備運行與安裝的合理性，同時也要兼顧汽車車身與外觀設計的科學性與合理性。但由于汽車每年的平均產出量均相對較大，且品種類型與型號較多，因此在產品生產的過程中，就一定要做到零件的品牌化與系列化，以便為日后的配件維修提供便利。而汽車車身與外觀設計作為汽車工程設計環節中的重要組成部分，在具體設計期間就要注重車身與車型的差別。一方面，汽車車身所選用的油漆一定要是環保的，對人體無害的;在車型設計過程中，要充分考慮到空氣動力學因素，其中，整車的匹配要求與沖壓分塊均要達到汽車工程設計相應的標準，對空氣阻力系數進行準確的計算，以此來在保證汽車造型滿足美工要求的同時還不影響到提速[6]。另外，在設計車身與外觀時，設計人員要結合信息機械設計理論的相關要求來確保駕駛人駕駛汽車過程中的舒適性與安全性。特別是對座椅材質的選擇、靠背傾斜角度以及座椅調整旋鈕的位置進行精準的數據計算，以此來大大提升車身與外觀設計的合理性，進一步增強汽車產品的綜合市場競爭優勢。

4 結束語

總而言之，在當前背景下，機械設計原理與設計理論在我國汽車制造等多個產業中均表現出了良好的發展趨勢與應用前景。尤其是在汽車工程方面，新型機械設計理論的運用效果更為突出，不僅可以有效提升汽車工程技術水平，優化實際操作;同時也能夠充分應用到汽車工程外觀設計、變速器研究、結構優化以及模態分析等多個環節當中，進而有效促進我國汽車工程的健康可持續發展，進一步推動我國社會經濟的進步。

參考文獻：

[1]張克嘯.淺談現代機械設計的創新設計理論與方法研究[J].內燃機與配件，2020（04）：177-178.

[2]景大鵬.新型機械設計理論在汽車工程中的運用研究[J].內燃機與配件，2020（01）：255-256.

[3]郭文.新型機械設計理論在汽車工程方向的研究與應用[J].中外企業家，2019（28）：202.

[4]王皓.新型機械設計理論在汽車工程方向的研究與應用[J].山東工業技術，2019（09）：51.

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

[6]李憲才.新型機械設計理論在汽車工程方向的研究與應用[J].科技資訊，2017，15（16）：122-123.