计算机辅助设计技术在机械设计中的应用探讨

玄东哲

（延边职业技术学院，吉林延吉133000）

计算机辅助设计技术在机械设计中的应用探讨

玄东哲

（延边职业技术学院，吉林延吉133000）

随着社会的不断发展，人们生活水平提高，汽车成了人们生活和工作很普遍的一种交通工具。发动机是汽车的重要部分，但是在工作过程中，会产生很多有害气体，还会产生很大的噪音，因此，对发动机的尾气排放系统具有很高的要求。通过现代计算机三维设计软件，不仅可以设计出符合人们需求的产品，还能提高企业经济效益。就计算机辅助设计在汽车尾气排放系统中的应用，对汽车尾气装置进行有限元分析。

计算机；辅助设计；机械设计；应用

计算机辅助设计主要通过计算机与图形设备结合，较好地辅助机械设计人员进行机械设计工作。计算机设计不同于传统的机械设计，传统的机械设计是将人工设计的草图转变成工程图，而计算机辅助设计技术是通过计算机的作用，自动生成设计结果，这样不仅使设计结果更加直观，也使修改更加迅速，提高了设计工作的效率。

排气系统是汽车的重要部分，其主要职责是排放发动机的尾气。随着人们环保意识的不断加强，汽车尾气的排放噪音及尾气净化与压力损失日益被人们所关注。传统的汽车排气系统都是发动机与车体相连，排气系统的静力学性能和特点对排气系统的使用年限具有很大的影响，进而会影响人们对整个汽车的主观评价。现代汽车排气系统的制造，利用计算机辅助设计，通过UG设计软件对消声器进行建模，利用ABAQUS6.9计算机软件对建模的消声器进行静力学分析，为汽车排气系统的消声器提供理论依据及方法。

通过现代计算机三维软件，利用CA软件进行有限元分析，不仅可以设计出优秀的产品，还能提高设计人员的工作效率，对节约产品的制造成本和减小生产周期都有重要的意义。

第一，汽车排气系统的设计。随着科技的不断发展，环境污染也越来越严重，人们的环保意识逐渐加强，因而对汽车的节能及尾气排放要求也不断提高。排气系统作为现代汽车的重要组成部分，其性能的好坏对污染物的排放、对噪音的影响、发动机的压力损耗都有很大的影响。因而，对排气系统进行合理设计，对发动机和汽车的排气系统进行适当匹配，是有效提高汽车节能与净化的关键。

弯曲对排气是否顺畅有较大的影响，因此，要保证排气管的气体能够顺利排出，排气管的弯曲程度不能够太大。由于排气管的材料一般较薄，容易出现断裂，因此，排气管一般采用镀锌钢板或铸铁制成，且角度一般要大于90°，才能使气流顺畅。汽车气管的重量大约有1.95Kg，厚度为2.5mm左右。消声器作为汽车排气系统的重要部分，主要有以下几种类型：a.阻性的消声器。它主要安装在排气管道里面，通过吸收声音传播的能量，达到消声的目的。这种消声器一般对中高频的声波具有很好的效果。b.抗性的消声器。它主要是通过穿孔板和共振腔进行组合，促使噪音的声波在传播过程中发生干涉或发射，从而降低声音的能量，达到降低噪音的效果。c.阻抗复合型消声器。阻抗复合型消声器的消声频率特别窄，对中低频的消声具有良好的效果，但是在高频的消声中，效果很差。此类消声器一般用45钢制成，壁厚为1.5mm。由于消声器在使用的过程中很容易出现断裂，进而影响整个汽车的性能，因此，应根据样本的检测，找出汽车排气消声器的破坏位置及破坏原因，以提高排气系统的使用寿命。

第二，排气管的三维建模。利用现代计算机技术给排气管建模。排气管的弯曲建模内容多，有时可能会由于种种原因出现设计失误，因此，为了满足排气系统的布置需要，同时保证排气管气流的稳定，需要将排气管进行弯曲处理。

第三，对消声器进行建模。消声器作为汽车排气系统的重要组成部分，具有降低和消除噪音的作用。通过消声器可以有效降低发动机的排气噪音，消声器一般置于排气系统的中间位置或尾部，内部结构很复杂，因此，需要对消声器的外壳，进、排气管及穿孔板分别建模，然后根据装配图组装成消声器，利用建模对消声器的内部结构进行分步建模，很适合复杂的模型。

第四，汽车排气系统的装配。汽车排气系统的装配决定了汽车排气系统的设计是否能顺利实现。汽车排气系统装配的要点为应用标准的螺栓和螺母，做好消声器和排气管的连接工作，为了避免两者之间出现摩擦变形以致漏气，需要在两者之间加设垫片。

结合以上汽车排气系统的设计和施工，可以看到计算机辅助设计技术的意义。

首先，应用计算机建模技术的意义——提出了一套汽车排气系统设计的算法。过去人们应用手工方式采集汽车排气系统施工的参数，应用人工的方式开展设计活动，这种设计方法可能存在计算失误的问题。应用计算机建模技术，可以用非常宏观的角度看待汽车排气系统的设计，计算机几乎不会出现计算失误等问题。当人们建立了一套计算机设计建模图形以后，可根据建模的结果给出设计的参数，人们可结合建模需求和施工实际需求修改参数，修正建模。比如，通过计算机建模给出的观察装配图，人们可以看到消声器出现故障的原因，如发动机振动破坏干涉了消声器运作；消声器本身出现质量问题；消声器在应用中出现物理破坏等问题。结合消声器可能出现的问题，人们可以在计算机模式上修正消声器的设计，并即时看到修正结果。从该次实践的案例中，可以看到计算机软件ABAQUS 6.9有非常大的设计优势，能帮助人们控制参数和参数的变化，使人们了解每个设计构件之间的关联，应用所见即所得的方式展现设计成果。

从该次实例可以看到，本次研究应用计算机辅助设计技术优化了以下的设计过程：精确了参数的设计。过去，由于人们的计算能力不足，只能对设计参数做一个粗略的估计，然后在实验中修正参数，而如果应用计算机辅助设计技术，可精确设计参数；计算机建模能够给出设计存在的漏洞，人们可根据该漏洞优化现有的设计，比如该次应用计算机辅助设计技术，人们发现消声器的排气系统设计最易出现的问题为接口的设计，这一位置因为容易产生涡流作用，所以容易出现设计的偏差，人们可根据计算机的计算修正这一偏差；计算机辅助设计软件具有自动学习的功能，对于人们可能出现错误设计的参数，计算机辅助设计软件可给予提示，并给出相关的建议。比如排气消声器系统的弯曲处，应设计多少弯曲的角度，是该次设计的重点，计算机可针对人们的行为习惯给出设计偏差，并给出修正建议。

通过以上分析可以看出，计算机辅助设计技术不仅能够使机械设计更加准确，还能提高工作人员的效率，在汽车及其他行业的应用也越来越广泛。

［1］吴永桥.汽车排气总管的静力分析和模态分析［J］.武汉汽车工业大学学报，2000，（03）：66-67.

［2］孙凤.计算机辅助工程在机械设计中的应用［J］.硅谷，2011，（17）：111-112.

［3］巩郑.计算机三维辅助软件在机械设计中的应用［J］.机电信息，2010，（18）：66-67.

Application of computer-aided design technology in mechanical design

XUANDong-zhe
（YanbianVocational and Technical College，Yanji 133000，China）

With continuous development of society，people's living standards has improved，and cars have become the popular means of transport.The engine is an important part of the car，which will produce much harmful gas and noise.So there is a high demand on engine exhaust system.Modern three-dimensional computer design software can not only design products to meet people's demand，but also improve the economic efficiency of enterprises.This paper made finite element analysis on automobile exhaust device.

Computer；Aided design；Mechanical design；Application

TP391.7；TH122

A

1674-8646（2016）13-0066-02

2016-05-20

玄东哲（1980-），男（朝鲜族），吉林和龙人，硕士（韩国），从事机械研究。