车辆工程中虚拟技术的应用探究

白光安

摘要：车辆工程行业想要获得进一步发展必须融入新技术，而虚拟技术作为当前新出现的技术不仅改变了车辆工程行业的研发模式，而且对于车辆制造过程及其工艺也造成了一定的影响，因此在车辆工程领域越来越多地使用虚拟技术。本文主要介绍了车辆工程虚拟技术的相关情况，阐述了车辆工程虚拟技术在应用过程中的技术关键，并分析了虚拟技术在车辆工程领域的具体应用情况。

Abstract： Vehicle engineering industry wants to obtain further development must be integrated into the new technology， and virtual technology as a new technology not only change the current vehicle engineering industry development mode， and for vehicle manufacturing process and process also caused a certain influence， therefore in the field of vehicle engineering are increasingly using virtual technology. This paper mainly introduces the relevant situation of the vehicle engineering virtual technology， expounds the key technology of the vehicle engineering virtual technology in the application process， and analyzes the specific application of the virtual technology in the vehicle engineering field.

关键词：车辆工程;虚擬技术;计算机技术;车辆设计;车辆制造

Key words： vehicle engineering;virtual technology;computer technology;vehicle design;vehicle manufacturing

中图分类号：TP391.9                                    文献标识码：A                                  文章编号：1674-957X（2021）08-0186-02

0  引言

随着计算机科学技术的发展，计算机技术在我国被应用到各行业的发展过程中，计算机技术对于提升各行业的技术发展水平具有重要的意义。在车辆工程领域，汽车设计和制造非常关键，而汽车在设计过程中需要考虑的因素非常多，汽车机构、汽车零部件、汽车性能等都包含在其中，因此车辆工程中汽车设计和制造环节提升的难度非常大，且一旦在汽车设计和制造过程中某些环节欠妥，就可能会影响汽车的性能，甚至会影响汽车驾驶安全，为了解决这一问题，车辆工程领域相关专家进行了大量的研究，并发现虚拟技术有助于解决这一问题，在经过试验后证实，将虚拟技术应用到车辆工程领域不仅能够提升车辆设计的质量，而且还有助于提升车辆工业制造质量和效率，虚拟技术因此在车辆工程领域备受关注，被认为是未来车辆工程领域发展的重要方向之一。

1  车辆工程虚拟技术概述

虚拟技术是指，通过计算机技术以及相关数据建立一个虚拟空间模型，这一虚拟空间模型打破了物理空间限制，使得车辆设计者能够通过利用计算机模型对汽车的外观、舒适度、性能以及汽车的内部结构进行设计，不仅如此，计算机还能够对汽车设计的相关数据进行建模分析和运算，并对汽车设计舒适度和性能方面进行预测。通过应用虚拟技术，汽车设计过程中大量的绘图、建模以及数据运算工作能够交由计算机完成，这能够为汽车设计者节省大量的劳动时间，使其有更多的时间和精力专注于汽车设计，并对汽车设计进行优化，除此之外，应用虚拟技术也能够让汽车设计更加具象化，使汽车设计有更加直观的呈现效果，便于设计者对其进行改进，也使汽车企业管理者对新的汽车设计进行深入了解和认知，从而对新的汽车设计提供更多地支持。虚拟技术在使用过程中对于计算机硬件设施的要求较高，一旦计算机硬件达不到虚拟技术的应用要求，则可能会出现汽车设计过程中相关数据不精准的情况，影响虚拟设计在车辆设计和制造过程中的应用，基于此，我国自20世纪80年代对计算机硬件设施进行了大力投入，我国计算机硬件设施也有了大幅提升，为虚拟技术在车辆工程中的应用创造了更加有力的条件。

2  车辆工程虚拟技术的关键

2.1 车辆工程虚拟样机的总体技术

车辆工程虚拟样机在使用的过程中主要分为了方案设计、概念设计、方案设计、仿真设计和优化结构设计等5个部分，要想虚拟技术在车辆工程中的应用取得了良好的应用效果就必须使这5个部分充分发挥其作用，并进行协同运作。基于此在应用车辆工程虚拟样机的过程中必须加强各部分之间的联系，使得各部分之间的信息能够充分流通和共享，不仅如此，还需要在进行车辆设计工作前确定好各部分的职责以及虚拟样机的开发周期，使虚拟样机的研发工作能够顺利开展，并如期高质量完成虚拟样机研发工作。

2.2 虚拟环境下的车辆方案设计评价

在使用虚拟技术设计车辆方案的过程中，不仅需要研发出新的车辆设计方案，还需要对车辆设计方案进行检测和优化，从而保障车辆方案设计的质量。因此在车辆方案设计初步完成后，相关研发人员需要使用虚拟技术对车辆方案设计进行建模，并通过计算机技术检测相关模型以及数据，在得到相关数据后，设计研发人员需要对数据进行分析，并找出方案中存在的不足进行优化，并进行再次测试，最终得出多个不同版本的车辆设计方案的测试数据，设计研发者在对比多个设计方案的成本造价、性能、外观和舒适度后，选择最优的设计方案投入车辆制造流程。

2.3 虚拟样机工程的并行工程

虚拟样机工程并行工程主要是指在车辆设计的过程中使其与车辆制造等环节进行交叉，从而提升车辆设计的效率和质量。将车辆设计环节与车辆制造等环节进行交叉能够促进车辆设计、研发、制造等环节之间的沟通和交流，使得车辆制造等部门能够对车辆设计提出专业的看法和意见，从而使车辆设计方案得到进一步优化，提升车辆设计的质量，不仅如此，车辆设计销量得到了提升，车辆研发的周期也进一步缩短，而这无疑提高了车辆设计和生产企业的运行效率，为相关企业节省了大量成本。

2.4 虚拟样机工程的优化设计

虚拟样机工程的使用能够检测出相关设计方案的数据，并由此判断设计方案的可行性，从而保障汽车设计的质量，而对相关方案进行优化和设计能够进一步提高汽车的性能以及舒适度等方面。而要对车辆方案进行优化设计，要求相关设计研发者必须熟悉车辆设计的流程以及汽车制造流程，并据此选择车辆设计过程中的相关变量，并列入相关函数模型，找出变量的最佳数值，对整体设计方案进行优化。

2.5 虚拟样机工程的集成仿真与数据协调

虚拟样机工程的集成仿真与数据协调是整个车辆设计过程中最难的一个环节，在这一过程中需要虚拟样机工程中各个子系统之间相互协调和配合，并根据各个子系统的数据变化来对车辆设计模型和方案进行调整，实现各个子系统之间数据信息互通，从而优化虚拟样机工程中虚拟车辆模型的呈现。

3  车辆工程虚拟技术的具体应用

3.1 虚拟技术在车辆轮胎中的应用

虚拟技术在汽车轮胎中具有重要的应用。汽车轮胎是汽车制造过程中的重要的零部件，轮胎质量的好坏直接影响到了汽车整体性能的发挥，特别是对汽车驾驶的舒适度有着重要影响，在汽车轮胎的设计与制造过程中，主要需要考虑汽车轮胎的尺寸和汽车在不同驾驶环境中的体验感，因此相关设计者需要综合考虑汽车的驾驶环境等因素对汽车轮胎进行优化设计。

虚拟技术在汽车轮胎设计与设计中的应用主要体现在虚拟技术能够模拟汽车驾驶过程中的各种路面环境，并模拟汽车轮胎在各种不同的路面情况下运行的状态以及相关数据，在测试完成后对比测试结果和设计目标，判断当前汽车轮胎设计是否合理，当测试结果与目标相差甚远时，需要对汽车轮胎设计方案进行调整和优化，直至达到预期目标。通过虚拟技术的应用能够为汽车轮胎的设计提供较多的参考设计，与传统测试需要实际生产设计方案的轮胎相比，虚拟技术能够节省轮胎的设计成本，提升轮胎测试的效率，不仅如此，虚拟技术的使用还使得相关设计者能够根据测试的数据结果对轮胎设计方案进行针对性的调整，进而全面提升轮胎的设计质量。

3.2 虚拟技术在车辆系统的可靠性实验应用

车辆系统的可靠性对于车辆驾驶安全具有重要的影响，因此在汽车投入大规模量产之前，都需要对车辆系统的可靠性进行测试，在测试通过后才能够投入规模化生产和销售。在過去进行车辆系统可靠性检测过程中，主要是通过实际生产设计方案车辆来进行测试的，这一方法耗时较长且会造成汽车材料浪费，而通过使用虚拟技术进行车辆系统检测，则能够模拟车辆系统检测环境以及对车辆设计方案进行虚拟建模，使得建模车辆在各种虚拟测试环境中运行，并得出相关的检测数据判断车辆系统的可靠性，由此可见，一方面使用虚拟技术检测车辆系统可靠性的成本更低，效率也更高，另一方面，使用虚拟技术也能够为车辆系统的可靠性提供更客观和科学的依据，使汽车的生产质量能够得到保障。

3.3 虚拟技术在车辆动力学和稳定性应用

虚拟技术在车辆工程中的应用还体现在车辆动力学和稳定性的测试方面，当前通过虚拟技术测量车辆动力学和稳定性的软件主要是ADMAS，通过虚拟现实技术，这一软件实现了对车辆动力学和稳定性的实时监测，但是这一软件当前还存在一定的缺陷，即在测试的过程中，对于虚拟场景的创建以及车辆与虚拟场景的交互测试还存在诸多问题。应用虚拟技术测试车辆动力学与稳定性与传统车辆动力学与稳定性测试相比，虚拟技术测试车辆动力学与稳定性的最大优势在于虚拟技术能够实时测量车辆的动力学情况和数据，使得车辆在不同路况下，车辆轮胎的受力情况、覆盖地面的情况等数据能够得到详细且实时的反馈，而这些数据检测结果有利于设计者对车辆动力学和稳定性进行深入分析，并根据数据反馈情况对车辆设计方案进行一定的调整，进而优化车辆的动力学和稳定性。

3.4 虚拟技术在车辆研发中的应用

在过去进行车辆研发的过程中，车辆方案在设计完毕后进行建模时，只能进行物理建模，打造一个缩小版的汽车设计模型，且汽车实际生产过程中所需要的零部件无法在这一阶段实现建模和测试，而使用虚拟技术则能够在研发阶段对汽车建立生产模型，不仅如此，还能够对每一个汽车零部件进行设计和建模，并对汽车模型和汽车零部件进行全方位的检测，打破过去汽车零部件以及汽车模型需要实际生产后才能够进行检测的研发模式，而这无疑能够有效提升车辆研发效率，并缩短车辆研发的周期。

4  总结

总而言之，虚拟技术在车辆设计及制造的过程中具有重要的应用价值，在未来车辆设计与制造中具有广阔的应用场景，然而当前虚拟技术的硬件设施以及虚拟技术本身的发展水平有限，在汽车设计方案检测过程中的应用还存在一定问题，因此相关企业需要加大对虚拟技术的研究投入以及加强虚拟技术在车辆设计与制造中的应用，使得虚拟技术在促进车辆工程行业发展方面发挥更大的作用。

参考文献：

[1]李广，李喆，高峰.车辆工程中虚拟技术的应用价值探讨[J].时代农机，2017，44（03）：59，61.

[2]王树凤，余群，柴山，刚宪约.基于虚拟技术的车辆操纵稳定性评价系统[J].农业机械学报，2007（07）：32-34.

[3]曹建国，罗辑，富丽娟.虚拟制造技术及其在机械行业中的应用与对策[J].矿山机械，2004（09）：96-97.

[4]陈杰平，陈无畏.虚拟现实技术及其在汽车工业中的应用现状与趋势[J].农业装备与车辆工程，2006（10）：3-5.

[5]尹念东.虚拟试验技术及其在车辆工程中的应用[J].上海汽车，2003（04）：32-35.