新型机械设计理论在汽车工程的方向

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摘要：经济发展、科技进步在近些年的发展中是相辅相成的，科技的发展改善了人们的生活习惯，在出行方式方面汽车成为普遍的交通工具。在汽车工业制造设计发展过程中，新型机械设计理论的研究与应用在不断发展，其在汽车工程方向的应用在很大程度上满足了人们对于汽车的功能性、舒适性、安全性等多方面的要求。文章对新型机械设计理论在汽车工程方面应用进行研究，以期为汽车工程的发展提供一些参考。

关键词：新型机械设计理念；汽车工程；研究应用

近些年随着机械技术的提升，我国汽车制造业发展迅速，并且逐步开始追赶国际汽车工业标准。伴随科技技术的进步，人们对于汽车的要求也在提升，需求的变化推进了汽车工业的创新与发展，汽车制造业需要顺应市场需求，提升质量，不断创新才能够适应时代的发展。目前而言，汽车机械产品的要求主要体现在负责安全性的质量、行驶使用的性能方面、购买价格的体现以及外观设计方面，这一系列的要求既是市场竞争的体现，也是科技进步的体现，同时也是环保等政策方面的要求。基于此，汽车制造业需要不断提升机械制造技术，同时运用先进的理念和方法，提升汽车产品质量和技术含量。文章对新型机械设计现状和发展意义进行简要阐述，对新型机械设计理论的研究与应用进行探讨。

1新型机械设计现状

机械制造业是我国工业的重要组成，与人们的生活息息相关，机械设备的发展与应用解放了繁重的劳动力。在机械设计和理论方面也一直在进步，但是针对部分依然存在的问题，需要进行细致深入的研究。一直以来对我国对机械设备、机械产品的需求是巨大的，但是在生产的过程中，制造设计水平一直偏低，与发达国家设计相比是落后的，在产品功能创新方面明显不足。

2新型机械设计发展意义

我国汽车制造业中，机械制造有着重要的作用和意义，对于社会经济的发展有着重要的影响。正是由于机械制造水平的发展，才促进了制造业效率的提升。当前汽车制造业中，机械设计理念以及发展方向有了很大不同，我们对于机械设计的研究更加深入，确立新型机械设计发展的意义。汽车制造中的新型机械设计理念，既要求能够提升机械设备的功能性，又要满足一定的经济效益，同时满足人们的日常需求。不同的设计会给人不同的体验，因此汽车制造商在汽车设计方面的投入是比较大的，这不仅是汽车制造的要求，也是时展的需求。为了能够使机械产品性能得到提升，在机械设计过程中需要引入新的机械设计理论，同时借助其他科学技术，较为常用的是将计算机技术进行引入，通过先进的有限元设计、可靠性设计、仿真模拟、系统优化分析等等方法，实现更加科学合理的机械设计。通过运用新型机械设计理念，更好的实现经济效益、汽车机械产品实用性以及功能性的提升。

3新型机械设计理论的研究与应用

3.1零件磨损度的研究

随着我国基础建设的发展，道路交通越来越发达，人们驾车出行成为常态，汽车的需求量在逐年提升。在汽车需求量不断提升的同时，汽车机械使用寿命、安全属性等等受到人们的关注。在机械设计过程中，我们需要对机械零件磨损度进行研究，在实际的应用过程中，设计时就需要将机械的材质选用、形态选择、精细程度、润滑辅助等内容考虑在内，综合提升机械零件的抗磨损性能，增加机械设备使用寿命。

3.2发动机变速器的研究

发动机作为汽车的核心构建，其组成部分变速器需要受到我们的重视，变速器输出转速较高，在设计过程中，要通过对各零部件的数据信息进行采集，同时分析互相之间的关系、功能等等，通过精密严格的计算，通过对机械设备的运动学设计和动力学设计，实现对原动件功率、转速、线速度等进行运动学计算，通过零部件的转速、速度、加速度情况确定零件受荷载的大小特性，以实现发动机变速器在稳定性提升的情况下，提升其性能水平。

3.3噪音和振动的研究

汽车在行驶过程中，由于路况、环境的不同会受到不同程度的噪音和振动，因此在汽车机械设计过程中，要注意控制噪音和震动。汽车行驶过程中振动和噪音情况是汽车质量的重要指标之一，是影响汽车舒适性的重要影响因素，对于汽车产品形象质量也有一定影响。因此，在机械设计过程中，要尽可能进行降噪和控制振动，一般是避免结构模型以及输入荷载过于接近，借助频率分布对振动频率进行适当的匹配，以尽可能避免振动出现耦合情况，以降低噪音分贝和振动幅度。可以利用NVH分析，通过衡量汽车制造质量的综合性问题，辅助汽车设计，首先利用CAE技术建立汽车动力学模型，运用多体系统动力学方法、有限元方法（FEM）、边界元方法（BEM）、统计能量分析（SEA）方法，研究汽车空间运动时的声学和动力学特性。通过CAE模型数据参数情况，判断NVH各项指标情况，在针对性的减小相对运动元件之问的冲击与摩擦、改善车身结构、改善气体流动状态、优化发动机悬置设计、改进悬架系统以及提高密封性等等，实现汽车噪音和振动的有效控制。

3.4汽车结构强度以及模态分析结构优化方面的应用

社会发展趋势下，对于汽车产品的要求在不断提升，汽车产品的安全、舒适是用户对汽车产品的最基本要求，在全球环境资源保护的大环境下，节能环保也成为当前汽车产品的重要设计方向，在性能、技术方面需要进一步提升。在汽车工程中，汽车车身强度具有较高要求，是汽车寿命和性能的基本保障，车身轻量化的要求下，需要车身框架结构强度有保障，在实际设计中运用机械有限元分析，可以对车身结构进行科学分析，从而进行合理优化设计，对汽车的各部分构件展开模态分析，以提升汽车车身结构整体强度水平。有限元方法在汽车结构强度以及模态分析结构优化方面的应用方法，包括以下四个方面：①结构静力分析，分析计算车辆齿轮轮齿、车架、钢板弹簧等等与时间无关的应力分布与变形情况；②结构动力学分析，即对汽车机械固有频率、振型的结构动态分析和对汽车结构动荷载作用下的响应动态分析；温度场分析，是对汽车结构内部温度、热应力、热变形等情况的分析；流场分析，较为复杂，一般是分析车辆外形对行驶阻力的影响问题以及对发动机冷却系统的分析等。通过针对性的研究分析，实现对汽车结构强度的加强，并对汽车结构进行合理优化。

3.5车身和外观设计的体现

新型设计理论在汽车工程中的应用还体现在车身和外观的设计中，现代汽车的驾驶及使用，用户除了要求安全性、舒适性和功能性以外，还要求一定的美感。因此在设计过程中，车身和外观的设计也是非常重要的，要体现一定的艺术审美性。新型机械设计理论在汽车工程中的应用不仅要考虑机械设备安装和运行的合理性，同时要兼顾汽车车身设计的科学合理性。由于汽车产量较大，型号品类都有区别，再加外观专利等问题，车辆工程中车辆车身外形以及车型设计需要与品牌系列相对应。在车身和外观设计时，要保证满足汽车工程设计标准，不影响内部机械设备空间，同时要计算控空气阻力情况，既要有艺术美感，又不能影响车辆速度。汽车外观使用的油漆要保证环保无害，车型结构优化要考虑空气动力学因素，通过数据计算保证设计的科学合理性。

4新型机械设计发展的方向

汽车工程本身是集众多技术与一身的高新技术产品，在之后的机械设计发展中，新型机械设计在汽车工程的应用必将进一步得到提升，其发展方向是多元化的，科技水平更高的，多领域联动更强的，具体来说包括以下几个方面：

4.1系统性设计的提升

在进行汽车设计过程中，系统性设计也就是从整体出发系统性的进行合计，将更多的影响设计的因素考虑在内，如机械、人、环境等等。将汽车工程总系统分解为多个子系统采用现代设计理论方法，实现各个系统之间的设计匹配性，实现系统性设计的提升。

4.2深化智能化设计

科学技术在不断提升，在设计过程中要提升汽车的智能化设计，在具体设计时，可以通过建立模型，预测产品的可行性以及具体的性能情况，评估设计合理性。在车辆开发设计中已经应用了很多智能化设计产品，例如智能决策系统、故障诊断系统、自动泊车系统、定速巡航、自动跟车系统等等。之后的智能化设计会使汽车驾驶及功能更加智能化，例如自动驾驶技术的应用等。4.3绿色思想的应用为了贯彻环境保护、节约能源的全球性战略要求，在设计过程中要考虑在产品生命周期中汽车产品对于环境的影响，提升资源利用率，降低能耗，提升产品设计的可回收利用性，减少对环境的损害，这也是当前新能源汽车开发设计的重要基础。

5结语

综上所述，在汽车工程方面进行机械设计，需要积极创新运用先进的设计理念，引入先进的科学技术，顺应时展。汽车制造行业的发展是非常可观的，人们对于汽车的需求也在不断变化，在设计时要考虑综合影响因素，汽车的设计和生产制造中，也是需要汽车工程技术相结合。在运用机械设计理念，启用新型机械材料，保证汽车工程设计的技术性能、标准化、安全性、稳定性等等，在设计方面也要拓展机械优化设计、仿真与虚拟设计、有限元设计以及模糊设计等等，贯彻实施绿色设计理念，促进汽车工程的快速发展。

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作者：刘斐 单位：怀化职业技术学院