新型机械设计理论在汽车工程中的运用研究

崔强

摘 要：近些年来，随着机械设计水平的不断提高，我国汽车制造业的市场竞争也越来越激烈。在这一背景下，汽车制造企业要想实现更好更快的发展，满足广大客户群体对于汽车的多样化需求，就要充分重视新型机械设计理论在汽车工程的应用，以此来不断提升汽车制造生产质量，创新机械设计理念，进一步拓展企业制造企业的发展空间。基于此，本文章就结合多个项目来针对新型机械设计理论在汽车工程中的运用展开深入的分析与探究。

关键词：新型机械设计理论;汽车工程;运用研究

站在宏观的角度来看，经济发展与科技进步是推动人类社会进步的主要动力。科学技术的革新不仅可以有效转变人类生产的方式，同时也能够在一定程度上转变人们的生活方式，例如，出行方式的改变。在我国现阶段，由于汽车已经成为一种较为普遍的交通工具，因此其整体制造水平可以真实地反映出我国制造业的实际发展水平。与此同时，机械设备的发展也进一步推动我国社会生产力的革新，有效改善了人们的生活水平，并进一步拓展了机械设计的应用领域，这也就为新型机械设计理论在当前汽车工程中的运用研究奠定了良好的基础。

1 新型机械设计理论及汽车工程概述

1.1 新型机械设计理论

新型机械设计理论研究的主要内容包括机械的性能与功能，这均属于机械工程学科的研究范围，具体来讲就是通过定量分析法来对构建组成与机械运行机制进行全面的分析与了解。若根据新型机械设计理论研究的要点来看，有具体包括驱动控制技术、机械仿生原理、传动环保与节能、机器人开发与研究以及轻工机械传动原理等。因此，新型机械设计理论不仅可以加深对机械运行基础条件的了解，同时也能够进一步细化机械工程定位与设计工作，并在此基礎上总结与归纳出简单的工作原理。目前，新型机械设计理论大多应用在工业、科学、农业与服务业当中，研究的主流内容为各种机械期间与零部件的控制、组装与传动，所设计的学科包括信息学、电子学、生物学、人机学与仿生学等。

总的来说，新型机械设计理论的整体应用范围较广，且知识体系的构成较为复杂，因此具有较为特殊的学术研究特色与学科优势。在机械制作与设计过程中，大多数情况下会应用到复合型材料;理论研究的方法偏向于计算机辅助工程与轻工自动机械工程;产品设计与制造环节均离不开现代化检测技术来完成数据的统计与分析工作。特别是在近些年来，随着新型机械设计理论研究的不断深入，汽车工程管理与设计的整体质量也在不断的提高，这就为科研工作与汽车工程制造奠定了更为良好的基础。

1.2 汽车工程概述

在工业革命时期，第一辆汽车首次出现在人类历史上。而在之后的历史发展长河中，汽车工业就迅速地发展了起来，并逐步成为人们生活与生产活动中必不可少的一部分。与此同时，汽车还为人们的出行带来了较大的便利性，加快了人们的生活节奏，进一步推动了人类文明的进步与发展。在过去的几十年里，虽然我国汽车产业也得到了快速的发展，但受科学技术水平的限制，我国仍需要进一步加大对汽车工程的研究，以此来不断优化汽车的多项性能。而新型机械设计理论在汽车工程研究中具有较高的运用价值，可以进一步推动我国汽车工程的发展与进步。

2 新型机械设计理论应用于汽车工程上的意义

汽车工业发展的整体水平不仅代表着一个国家制造行业不断期间的有力代表，同时也会在一定程度上影响到一个国家制造业发展的整体进程。站在某种意义上来讲，汽车工作作为一个较为广泛的工业，是最新技术的主要载体之一。例如，部分航空、航天等多个领域的高新技术只有在汽车工程工业的基础上才能够实现规模化产业的转化。由此可以表明，新型机械设计理论与相关原理对于汽车工程与工业的发展来说具有较大的促进作用[1]。与此同时，随着社会发展水平的不断提高，人们对于汽车工程技术标准的要求也越来越高，这就要求汽车制造企业要将新型机械设计理论合理融入到汽车工业的各项生产活动当中，以此来进一步推动我国汽车工程的健康发展。除此之外，汽车工程研究的核心关键还是技术研究，而技术研究又应该建立在实际操作方向研究的基础之上。因此，实际操作研究与机械设计理论研究之间有着十分紧密的联系与密切性。

3 新型机械设计理论在汽车工程中的运用

3.1 在汽车工程噪声和振动上的应用

汽车作为企业生产、商业运行、人们出行等方面的重要交通工具，其零部件是否能够安全、高效的运转不仅会直接影响到人们的生命财产安全与安全出行，同时也与运输的安全性与高效性密切相关。因此，在汽车运行过程中，一旦其某个零部件或者是其他设备出现了问题与故障，就会直接影响到汽车的安全驾驶性能。其中，噪声与故障性振动是一种较为普遍存在的现象。

针对这一问题，就要优先解决汽车普遍存在的噪声与振动问题。在车辆运行过程中，可以通过车辆的噪声、振动与声振粗糙度来对汽车质量进行综合性指标的判断。同时，该项指标也是评价汽车舒适性的关键指标之一，与汽车产品的市场形象息息相关。为此，要想有效减少噪声与振动情况的发生，就要防止输入载荷频率与结构模态频率过度的接近，并应用新型机械设计理论中的频率分布表来解决这一问题。在匹配振动频率的同时来减少与消除振动过程中所产生的耦合现象，进一步优化汽车产品的振动性能，进而大大减少汽车运行期间的振动与噪声[2]。另外，技术人员该可以应用NVH来客观分析与事先获取新开发车型的性能指标，进而进一步优化与完善设计与制造等多个环节。总之，不管是站在设计成本的角度，还是开发周期的角度，新型机械设计理论均可以为新型车型的设计提供良好的基础。

3.2 在汽车结构强度、模态分析及结构优化上的应用

结合NL-3RA博越右舵（见图1）出口项目中存在的问题，可以发现，其研发过程中面临的主要问题就是宝腾品牌没有SUV产品线，而且品牌销量较大车型为价格较低的B-segment的轿车产品。NL-3RA车型上市后，主要市场竞争对手会是日系品牌的主流产品，如HRV、CRV、X-TRAIL等车型，在品牌、质量上，NL-3RA需要做到较高的水平以满足和日系车型竞争的需求。基于此，对该汽车的结构强度、模态分析及结构进行优化是十分有必要的。

在社会经济发展的新时期，节能降耗、安全舒适已经成为现代化汽车结构、技术与性能研发过程中一个十分重要的方向。其中，要想实现车身轻量化发展，就要对汽车框架与结构进行优化，并选择高强度、低密度的材料来制造车身，例如，高强度与汽车高强度板料。车身作为汽车重要的组成部分，一定要具备较高的强度才能够有效保证汽车的寿命，而足够的刚度则可以充分满足汽车准备与具体的使用要求[3]。对于新型机械设计理论中的机械创新设计与检测技术来说，机械有限元分析法可以充分满足上述车身的设计要求，具体应用优势体现在如下两个方面：一方面，在汽车设计环节当中，可以对机械零件的刚度、强度以及稳定性进行客观的分析;另一方面，在汽车结构分析过程中，由于经常使用有限元法來分析各构件的模态，并且可以在计算机上直观地看到的各构件的振动模态，这就能够为结构的动态设计提供较大的便利。为此，在汽车结构设计中，有限元分析法的应用可以大大提升车身整体的设计水平。

3.3 在变速器的研究设计应用

以NL-3RA博越右舵出口项目为例，该项目中存在的主要问题就是俄罗斯市场SUV市场竞争激烈、合资品牌价格下探。因此，要想有效解决该项目中存在的问题，就要对汽车的整体性能进行优化处理。结合该项目，如下内容主要是针对新型机械设计理论在变速器的研究设计应用进行了深入的研究，以此来进一步优化汽车产品的整体性能。

在汽车工程中应用新型机械设计理论，可以对汽车的机械式变速器实施进一步的优化与处理。这主要是因为变速器本身就具备高输出转速的特点，因此其扭矩与最大功率就要满足车轮行驶期间的速度要求。目前，在设计发动机变速器的过程中，可以应用计算机来完成数宇运算，并在此基础上更加深入的分析与归纳优化零部件功能的具体方法，尽可能保持整车的轻量程度。同时，技术人员也可以应用变速器来转变汽车传动的具体方式，应用多个齿轮来完成档位变换。其中，齿轮总体积要符合汽车轻量设计函数，汽车螺旋角也要与倒挡齿轮模数保持一致。为此，要在完成佘档设计后，再对倒挡齿轮体积的参数进行准确的计算[4]。另外，在变速器运行的过程中，一旦其某个齿轮出现故障，减速器正常的运行就会受到影响。因此，在对器件实施优化设计的过程中，要根据实际情况适当增加或者是减少齿轮的数量与大小。而机械式变速器作为一种较为常见的变速器类型，在对其细节部分进行设计时，要对其轻量性与稳定性进行综合的考量。

3.4 在汽车零件抗磨损的设计研究应用

近些年来，随着我国交通运输体系的不断健全与完善，我国汽车整体的需求量也在不断的提升。特别是在工业革命以后，工业经济的迅速发展为机械制造业的发展奠定了良好的基础。同时，汽车的出现也在一定程度转变了人们传统的出行方式。根据我国汽车制造业整体的发展情况来看，其规模越来越大，且针对汽车器械的研究也越来越深入。汽车作为一种高损耗率与高发动率的机械，在实际生产制造的过程中又需要应用到大量的高精密度零部件，这就要求设计人员在对汽车元件与零部件进行设计的过程中，要充分重视汽车零件与元件的抗磨抗损设计。另外，由于汽车元件表面极易受到磨损，因此在具体设计环节当中，要在其表面均匀喷洒铜质抗磨覆盖层;在对元件进行加工时，也要充分重视几何形状的设计，以此来大大增强元件表面的物理性能[5]。

3.5 车身和外观设计应用

在这一方面，要结合NL-3博越SUV（见图2）研发及产业化项目进行分析。该项目中存在的主要问题就是SUV产品体系相对较为薄弱，降价促销，挤压有限的价格空间，整车制造、生产工艺水平欠佳，汽车造型、外观审美性差等问题。在本文章中，就主要针对新型机械设计理论在汽车车身与外观设计方面的应用展开分析。

在现代化社会中，汽车已经成为一种较为普遍的交通工具。因此，人们在日常驾驶汽车的过程中，不仅十分重视汽车驾驶期间的舒适性体验，同时也更加注重汽车外观设计的艺术审美性。基于此，在汽车工程中，新型机械设计理论的应用不仅可以综合考虑到机械设备运行与安装的合理性，同时也要兼顾汽车车身与外观设计的科学性与合理性。但由于汽车每年的平均产出量均相对较大，且品种类型与型号较多，因此在产品生产的过程中，就一定要做到零件的品牌化与系列化，以便为日后的配件维修提供便利。而汽车车身与外观设计作为汽车工程设计环节中的重要组成部分，在具体设计期间就要注重车身与车型的差别。一方面，汽车车身所选用的油漆一定要是环保的，对人体无害的;在车型设计过程中，要充分考虑到空气动力学因素，其中，整车的匹配要求与冲压分块均要达到汽车工程设计相应的标准，对空气阻力系数进行准确的计算，以此来在保证汽车造型满足美工要求的同时还不影响到提速[6]。另外，在设计车身与外观时，设计人员要结合信息机械设计理论的相关要求来确保驾驶人驾驶汽车过程中的舒适性与安全性。特别是对座椅材质的选择、靠背倾斜角度以及座椅调整旋钮的位置进行精准的数据计算，以此来大大提升车身与外观设计的合理性，进一步增强汽车产品的综合市场竞争优势。

4 结束语

总而言之，在当前背景下，机械设计原理与设计理论在我国汽车制造等多个产业中均表现出了良好的发展趋势与应用前景。尤其是在汽车工程方面，新型机械设计理论的运用效果更为突出，不仅可以有效提升汽车工程技术水平，优化实际操作;同时也能够充分应用到汽车工程外观设计、变速器研究、结构优化以及模态分析等多个环节当中，进而有效促进我国汽车工程的健康可持续发展，进一步推动我国社会经济的进步。

参考文献：

[1]张克啸.浅谈现代机械设计的创新设计理论与方法研究[J].内燃机与配件，2020（04）：177-178.

[2]景大鹏.新型机械设计理论在汽车工程中的运用研究[J].内燃机与配件，2020（01）：255-256.

[3]郭文.新型机械设计理论在汽车工程方向的研究与应用[J].中外企业家，2019（28）：202.

[4]王皓.新型机械设计理论在汽车工程方向的研究与应用[J].山东工业技术，2019（09）：51.

[5]张利虎.新型机械设计理论在汽车工程方向的研究及应用[J].时代汽车，2017（20）：59-60.

[6]李宪才.新型机械设计理论在汽车工程方向的研究与应用[J].科技资讯，2017，15（16）：122-123.