新型機(jī)械設(shè)計(jì)理論在汽車工程方向的研究與應(yīng)用

摘要：本文以新型機(jī)械設(shè)計(jì)理論的發(fā)展意義與方向作為文章的切入點(diǎn)，從新型機(jī)械設(shè)計(jì)理論的相關(guān)內(nèi)容與理論要點(diǎn)進(jìn)行分析，進(jìn)而提出在汽車工程方面新型機(jī)械設(shè)計(jì)理論的具體應(yīng)用，為汽車工程方向的研究發(fā)展提出相關(guān)建議與意見，以供參考。

關(guān)鍵詞：機(jī)械設(shè)計(jì)理論;汽車工程;研究與應(yīng)用

0 ?引言

隨著我國(guó)機(jī)械設(shè)計(jì)水平的不斷提升，汽車制造產(chǎn)業(yè)的快速發(fā)展，二者融合的相關(guān)研究已經(jīng)一點(diǎn)點(diǎn)的向國(guó)際發(fā)達(dá)水平進(jìn)行靠攏，另外在全球經(jīng)濟(jì)大環(huán)境支持下，市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)也愈發(fā)激烈，這樣要求我國(guó)的汽車制造企業(yè)需要積極結(jié)合現(xiàn)代市場(chǎng)狀況來調(diào)整產(chǎn)業(yè)機(jī)構(gòu)，在內(nèi)部管理中完善相關(guān)的管理機(jī)制，以此來滿足優(yōu)勝劣汰的市場(chǎng)需求。目前我國(guó)汽車制造業(yè)對(duì)于機(jī)械設(shè)計(jì)的質(zhì)量需求在日益增加，在原材料、外觀設(shè)計(jì)以及性價(jià)比方面都被提出了更高的要求，所以應(yīng)當(dāng)在此背景下，在汽車制造方面充分應(yīng)用該理論，積極研究高創(chuàng)新性的新型機(jī)械設(shè)計(jì)理論，為汽車生產(chǎn)企業(yè)創(chuàng)造更高的經(jīng)濟(jì)效益。

1 ?新型機(jī)械設(shè)計(jì)發(fā)展的重要意義和方向

1.1 意義

在我國(guó)社會(huì)經(jīng)濟(jì)快速發(fā)展的背景下，機(jī)械自動(dòng)化研究有著極其重要的意義和作用，并且新型機(jī)械設(shè)計(jì)理論的應(yīng)用重要性也日益明顯。

一方面，在生產(chǎn)企業(yè)和個(gè)人利益方面出發(fā)，機(jī)械設(shè)計(jì)理論的研究與應(yīng)用能夠有效的促進(jìn)經(jīng)營(yíng)效益的提升，這也是機(jī)械設(shè)計(jì)未來發(fā)展的主要源動(dòng)力，為未來機(jī)械設(shè)計(jì)的發(fā)展方向做出重要的指引[1]。

另一方面在社會(huì)發(fā)展需求的角度出發(fā)可以看出，如著眼于具體的生產(chǎn)模式方面，新型機(jī)械設(shè)計(jì)能夠良好的優(yōu)化生產(chǎn)模式，工業(yè)生產(chǎn)在科學(xué)技術(shù)的支持下，與科技共同作用、共同發(fā)展，進(jìn)而促進(jìn)整體的社會(huì)生產(chǎn)力水平快速提升。需要注意的是，并不是所有的新型機(jī)械設(shè)計(jì)理論都能夠充分滿足個(gè)體意義和社會(huì)具體需求，因此需要機(jī)械設(shè)計(jì)人員需要根據(jù)時(shí)代發(fā)展的特點(diǎn)，結(jié)合生產(chǎn)與社會(huì)的實(shí)際情況，設(shè)計(jì)出實(shí)用性強(qiáng)、可操作性高的相關(guān)產(chǎn)品，進(jìn)而促進(jìn)社會(huì)經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展。

1.2 方向

目前我國(guó)的機(jī)械設(shè)計(jì)已經(jīng)不再是某一個(gè)小零件的生產(chǎn)，而是需要生產(chǎn)滿足大眾需求與社會(huì)要求的主要產(chǎn)品，同時(shí)也要生產(chǎn)推動(dòng)我國(guó)社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展的產(chǎn)品，在此基礎(chǔ)上，對(duì)于外觀的設(shè)計(jì)與時(shí)間的掌握也需要進(jìn)行明確，進(jìn)而更好的滿足人們與社會(huì)對(duì)于機(jī)械生產(chǎn)的實(shí)際需求。隨著社會(huì)中制造行業(yè)市場(chǎng)的需求逐漸多樣化，對(duì)于機(jī)械產(chǎn)品的質(zhì)量要求也在逐漸升高，因此導(dǎo)致我國(guó)的機(jī)械設(shè)計(jì)原理與方法也要結(jié)合市場(chǎng)的具體需求，進(jìn)行不斷的創(chuàng)新與改變。從另一角度講，新型機(jī)械設(shè)計(jì)原理、方法與手段，都需要結(jié)合實(shí)際市場(chǎng)情況進(jìn)行創(chuàng)新，從而保證機(jī)械產(chǎn)品設(shè)計(jì)的精度和效率，產(chǎn)生實(shí)用而且貼近市場(chǎng)需求的產(chǎn)品，并且在智能化技術(shù)的支持下，還要保證機(jī)械產(chǎn)品的便捷性與智能性。

2 ?新型機(jī)械設(shè)計(jì)理論的主要內(nèi)容

新型機(jī)械設(shè)計(jì)理論屬于機(jī)械工程的內(nèi)容之一，其主要在機(jī)械的性能以及功能方面做出重要的分析，主要結(jié)合定量的形式對(duì)機(jī)械構(gòu)件的組成與運(yùn)行原理進(jìn)行明確。其中在機(jī)械制造理論的研究要點(diǎn)中包含很多種內(nèi)容，例如仿生原理、驅(qū)動(dòng)控制技術(shù)、機(jī)器人的開發(fā)與研發(fā)、輕工機(jī)械傳動(dòng)原理等，這些都是需要在扎實(shí)的機(jī)械設(shè)計(jì)理論的基礎(chǔ)上建立的新型技術(shù)與原理，也是深入了解機(jī)械運(yùn)行的基礎(chǔ)條件，進(jìn)而更加細(xì)致的劃分機(jī)械工程的定位和設(shè)計(jì)，將復(fù)雜歸納成簡(jiǎn)單。新型機(jī)械設(shè)計(jì)理論在工業(yè)、農(nóng)業(yè)、服務(wù)業(yè)以及科技行業(yè)等方面都有著極其廣泛的應(yīng)用，其中主要的研究?jī)?nèi)容包括不同機(jī)械器件的組裝、控制等，學(xué)科內(nèi)容主要包含信息學(xué)、仿生學(xué)、人機(jī)學(xué)以及生物學(xué)等，并且其具有著較為復(fù)雜的知識(shí)體系和較為獨(dú)特的學(xué)科研究特色[2]。

在實(shí)際應(yīng)用中，一般都需要復(fù)合型材料作為整體的材料支持，其理論的研究方向在于輕工自動(dòng)機(jī)械工程和計(jì)算機(jī)復(fù)制工程等，并且在現(xiàn)實(shí)產(chǎn)品設(shè)計(jì)方面經(jīng)常要運(yùn)用到現(xiàn)代的檢測(cè)技術(shù)來實(shí)施相關(guān)數(shù)據(jù)的統(tǒng)計(jì)與分析。隨著近些年我國(guó)新型機(jī)械理論研究水平的不斷提升，在工業(yè)管理與設(shè)計(jì)方面的質(zhì)量也在不斷提升，這為工程制造工作和科研工作創(chuàng)造了極大的便利，而隨著科技的快速發(fā)展，機(jī)械設(shè)計(jì)理論的輔助功能逐漸突出。在汽車工程中應(yīng)用機(jī)械設(shè)計(jì)理論，主要是從一些汽車零部件、變速器、防震以及外觀設(shè)計(jì)等方面進(jìn)行設(shè)計(jì)，結(jié)合不同的設(shè)計(jì)內(nèi)容與設(shè)計(jì)要求，達(dá)到人機(jī)統(tǒng)一的目標(biāo)，進(jìn)而通過數(shù)據(jù)庫建模的方式，完善汽車的智能化設(shè)計(jì)，在各種工程建設(shè)中，都需要機(jī)械設(shè)計(jì)理論的應(yīng)用。

3 ?新型機(jī)械設(shè)計(jì)理論在汽車工程中的具體應(yīng)用

3.1 汽車零部件抗磨損的應(yīng)用

在經(jīng)濟(jì)快速發(fā)展背景下，交通系統(tǒng)正在逐漸趨于完善，汽車的使用需求也在不斷的增加，汽車成為了重要的交通工具。自從工業(yè)革命之后，機(jī)械制造業(yè)在工業(yè)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展推動(dòng)下，得到極大的發(fā)展機(jī)遇，汽車的出現(xiàn)改變了人們的出行方式和生活方式，隨著汽車制造業(yè)的規(guī)模在不斷擴(kuò)大，汽車機(jī)械制造的相關(guān)研究也在逐漸深入，各種高精密度的零部件也在逐漸應(yīng)用在汽車設(shè)計(jì)與生產(chǎn)中，因此在汽車設(shè)計(jì)與制造階段，需要對(duì)汽車元件的抗磨損設(shè)計(jì)加以關(guān)注。由于汽車在實(shí)際應(yīng)用中，相關(guān)的組成元件表面容易受到磨損，各種金屬器件在相互摩擦過程中，局部的接觸點(diǎn)溫度會(huì)急劇上升，導(dǎo)致潤(rùn)滑油膜破裂，內(nèi)部原子發(fā)生擴(kuò)散作用，最終使元件的表面由于粘著產(chǎn)生磨損，出現(xiàn)鱗尾或者麻點(diǎn)。在這種情況下，可以選擇在元件的表面噴上一層銅質(zhì)的抗磨覆蓋層，并做好加工階段的幾何形狀設(shè)計(jì)，保證元件的基本物理性能。在實(shí)際工作中，可以利用激光淬火、碳氧共滲以及擠壓表面等工藝措施來將元件表面的耐磨性加以強(qiáng)化，另外網(wǎng)紋磨削氣缸也有利與元件的初始磨損，應(yīng)選擇合適的工藝技術(shù)從而生產(chǎn)出符合市場(chǎng)需求的高質(zhì)量產(chǎn)品。

3.2 變速器的應(yīng)用設(shè)計(jì)

汽車在應(yīng)用期間可以對(duì)機(jī)械式變速器進(jìn)行優(yōu)化。汽車中的變速器由于具有高輸出變速的特點(diǎn)，導(dǎo)致其最大的功率和扭矩一定要達(dá)到一定的轉(zhuǎn)速才能夠?qū)崿F(xiàn)，所以要想將發(fā)動(dòng)機(jī)的效用全面實(shí)現(xiàn)，需要加裝一些變速裝置來滿足車輪在應(yīng)用中所需要的轉(zhuǎn)速要求。其中可以結(jié)合新型機(jī)械設(shè)計(jì)理論，充分利用計(jì)算機(jī)對(duì)變速器的設(shè)計(jì)進(jìn)行數(shù)字運(yùn)算，將零部件的功能做出明確，進(jìn)而提出科學(xué)的優(yōu)化方法，盡可能的保證整個(gè)車身的輕量程度[3]。一般在變速器中機(jī)械式變速器是常見的類型之一，其設(shè)計(jì)細(xì)節(jié)方面需要考慮到整體的輕量性和穩(wěn)定性設(shè)計(jì)，齒輪的體積總和一定要滿足汽車輕量化設(shè)計(jì)的實(shí)際需求，并且需要保持汽車的螺旋角與倒擋的齒輪模數(shù)一致，在倒擋齒輪體積設(shè)計(jì)完成之后需要注意余檔的參數(shù)設(shè)計(jì)。另外可以結(jié)合變速器來將汽車的傳動(dòng)方式做出改版，并且實(shí)現(xiàn)多個(gè)齒輪來實(shí)現(xiàn)汽車檔位的變換。一旦在變速器中發(fā)現(xiàn)某個(gè)齒輪產(chǎn)生故障，整個(gè)減速器性能將會(huì)受到較大的影響，所以在器件優(yōu)化設(shè)計(jì)中應(yīng)當(dāng)結(jié)合實(shí)際情況來適當(dāng)?shù)脑黾踊蛘邷p少齒輪的數(shù)量與大小。

3.3 噪聲與震動(dòng)方面的應(yīng)用設(shè)計(jì)

對(duì)于汽車產(chǎn)品而言，人們?cè)谔暨x該產(chǎn)品時(shí)主要注意的還是汽車的舒適性，而在舒適性的設(shè)計(jì)方面還是取決于汽車驅(qū)動(dòng)行駛期間的噪聲與震動(dòng)等指標(biāo)，該指標(biāo)被成為NVH。在新型機(jī)械設(shè)計(jì)理論的應(yīng)用中，需要對(duì)汽車產(chǎn)品成品的振動(dòng)頻率加以匹配，然后結(jié)合NVH進(jìn)行分析，將汽車基本的減震和防噪性能指標(biāo)進(jìn)行明確和分析，這樣可以對(duì)汽車制造的整個(gè)環(huán)節(jié)進(jìn)行優(yōu)化處理。同時(shí)車身對(duì)于整個(gè)汽車而言是重要的組成部分，只有車身保持足夠的強(qiáng)度才能夠保證車輛的使用壽命滿足人們的具體需求。因此在車輛裝備設(shè)計(jì)期間，可以結(jié)合有限元分析法，將車輛中主要的零部件剛度、強(qiáng)度以及穩(wěn)定性加以明確。同時(shí)在汽車結(jié)構(gòu)分析期間，可以結(jié)合計(jì)算機(jī)建模的方法和動(dòng)態(tài)測(cè)控的形式，提升汽車結(jié)構(gòu)分析與設(shè)計(jì)水平。在汽車產(chǎn)品的開發(fā)周期和成本設(shè)計(jì)方面也同時(shí)需要進(jìn)行關(guān)注，所以要求對(duì)汽車噪聲和震動(dòng)設(shè)計(jì)方面做好精準(zhǔn)的數(shù)據(jù)調(diào)研，然后結(jié)合汽車市場(chǎng)的形式和發(fā)展趨勢(shì)做好市場(chǎng)定位工作，選擇合適、科學(xué)的設(shè)計(jì)方案。一個(gè)國(guó)家的工業(yè)制造水平的最大體現(xiàn)就是汽車的設(shè)計(jì)與制造水平，因此提升對(duì)汽車結(jié)構(gòu)分析由于設(shè)計(jì)水平，能夠在保證車輛基礎(chǔ)性能的基礎(chǔ)上，促進(jìn)我國(guó)新型機(jī)械設(shè)計(jì)理論的未來研究與應(yīng)用。

3.4 汽車外觀設(shè)計(jì)的應(yīng)用

隨著汽車數(shù)量的不斷增多，人們?cè)趹?yīng)用汽車期間，不僅需要對(duì)其舒適性加以考慮，同時(shí)還要對(duì)車輛的外觀進(jìn)行分析與關(guān)注，對(duì)于汽車外觀設(shè)計(jì)的藝術(shù)性與美感需要格外的關(guān)注。另外在汽車車身的設(shè)計(jì)方面，一定要注意車身設(shè)計(jì)的合理性，其中車身與外觀的設(shè)計(jì)是汽車制造工程中重要的設(shè)計(jì)部分之一。隨著我國(guó)汽車產(chǎn)量在不斷增加，各種型號(hào)、功能的車輛也在逐年遞增，并且各種零部件需要在生產(chǎn)期間進(jìn)行系列化與品牌化，便于后期的維修與維護(hù)，但是由于在汽車設(shè)計(jì)期間的外形、車型以及車身等方面的不同，需要的設(shè)計(jì)方法也有所不同。在具體的設(shè)計(jì)中需要對(duì)各個(gè)組件進(jìn)行莫泰分析，將各個(gè)零部件的穩(wěn)定性和強(qiáng)度數(shù)據(jù)進(jìn)行明確，借助計(jì)算機(jī)軟件來展開動(dòng)態(tài)化設(shè)計(jì)，保證整體汽車產(chǎn)品的質(zhì)量。例如在汽車的外觀油漆使用中，結(jié)合我國(guó)環(huán)保理念的直接要求，其油漆需要使用環(huán)保無害的類型，并且在車型的設(shè)計(jì)中需要考慮到空氣動(dòng)力學(xué)等因素，整個(gè)車輛的沖壓分塊和匹配的要求需要滿足汽車工程的具體設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)，以及空氣阻力指數(shù)的設(shè)計(jì)，需要既要滿足車輛的總體造型，又不能失去外形的美觀與審美感和提速要求，因此需要結(jié)合機(jī)械設(shè)計(jì)理論，保證駕駛員在駕駛車輛期間的舒適性要求。此外對(duì)于作業(yè)靠背的設(shè)計(jì)而言，在使用的材質(zhì)方面以及靠背角度的設(shè)計(jì)方面都需要在機(jī)械理論的支持下進(jìn)行精準(zhǔn)計(jì)算，不僅需要滿足設(shè)計(jì)的合理性，還要滿足駕駛?cè)藛T的實(shí)用性與舒適性，保證汽車總體設(shè)計(jì)的科學(xué)性原則。

4 ?結(jié)語

綜上所述，隨著國(guó)民經(jīng)濟(jì)的快速提升，汽車在人們的生活與工作中扮演的角色愈發(fā)重要，這無疑是為汽車制造企業(yè)帶來了極大的挑戰(zhàn)，因此需要汽車制造企業(yè)結(jié)合合適的技術(shù)與手段，打造高質(zhì)量的汽車形態(tài)，為人們的出行方便與安全性提供基礎(chǔ)，為汽車生產(chǎn)企業(yè)創(chuàng)造更高的經(jīng)濟(jì)收益，對(duì)汽車外觀、變速器、零部件以及噪音和震動(dòng)方面加以優(yōu)化，以此在汽車產(chǎn)業(yè)快速發(fā)展的背景下，促進(jìn)我國(guó)機(jī)械制作業(yè)的蓬勃發(fā)展。

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作者簡(jiǎn)介：黃明軒（1999-），男，河北滄州人，本科，學(xué)生，研究方向?yàn)楣こ塘W(xué)。