新型机械设计理论在汽车工程方向的研究与应用

摘要：本文以新型机械设计理论的发展意义与方向作为文章的切入点，从新型机械设计理论的相关内容与理论要点进行分析，进而提出在汽车工程方面新型机械设计理论的具体应用，为汽车工程方向的研究发展提出相关建议与意见，以供参考。

关键词：机械设计理论;汽车工程;研究与应用

0  引言

随着我国机械设计水平的不断提升，汽车制造产业的快速发展，二者融合的相关研究已经一点点的向国际发达水平进行靠拢，另外在全球经济大环境支持下，市场竞争也愈发激烈，这样要求我国的汽车制造企业需要积极结合现代市场状况来调整产业机构，在内部管理中完善相关的管理机制，以此来满足优胜劣汰的市场需求。目前我国汽车制造业对于机械设计的质量需求在日益增加，在原材料、外观设计以及性价比方面都被提出了更高的要求，所以应当在此背景下，在汽车制造方面充分应用该理论，积极研究高创新性的新型机械设计理论，为汽车生产企业创造更高的经济效益。

1  新型机械设计发展的重要意义和方向

1.1 意义

在我国社会经济快速发展的背景下，机械自动化研究有着极其重要的意义和作用，并且新型机械设计理论的应用重要性也日益明显。

一方面，在生产企业和个人利益方面出发，机械设计理论的研究与应用能够有效的促进经营效益的提升，这也是机械设计未来发展的主要源动力，为未来机械设计的发展方向做出重要的指引[1]。

另一方面在社会发展需求的角度出发可以看出，如着眼于具体的生产模式方面，新型机械设计能够良好的优化生产模式，工业生产在科学技术的支持下，与科技共同作用、共同发展，进而促进整体的社会生产力水平快速提升。需要注意的是，并不是所有的新型机械设计理论都能够充分满足个体意义和社会具体需求，因此需要机械设计人员需要根据时代发展的特点，结合生产与社会的实际情况，设计出实用性强、可操作性高的相关产品，进而促进社会经济的快速发展。

1.2 方向

目前我国的机械设计已经不再是某一个小零件的生产，而是需要生产满足大众需求与社会要求的主要产品，同时也要生产推动我国社会经济发展的产品，在此基础上，对于外观的设计与时间的掌握也需要进行明确，进而更好的满足人们与社会对于机械生产的实际需求。随着社会中制造行业市场的需求逐渐多样化，对于机械产品的质量要求也在逐渐升高，因此导致我国的机械设计原理与方法也要结合市场的具体需求，进行不断的创新与改变。从另一角度讲，新型机械设计原理、方法与手段，都需要结合实际市场情况进行创新，从而保证机械产品设计的精度和效率，产生实用而且贴近市场需求的产品，并且在智能化技术的支持下，还要保证机械产品的便捷性与智能性。

2  新型机械设计理论的主要内容

新型机械设计理论属于机械工程的内容之一，其主要在机械的性能以及功能方面做出重要的分析，主要结合定量的形式对机械构件的组成与运行原理进行明确。其中在机械制造理论的研究要点中包含很多种内容，例如仿生原理、驱动控制技术、机器人的开发与研发、轻工机械传动原理等，这些都是需要在扎实的机械设计理论的基础上建立的新型技术与原理，也是深入了解机械运行的基础条件，进而更加细致的划分机械工程的定位和设计，将复杂归纳成简单。新型机械设计理论在工业、农业、服务业以及科技行业等方面都有着极其广泛的应用，其中主要的研究内容包括不同机械器件的组装、控制等，学科内容主要包含信息学、仿生学、人机学以及生物学等，并且其具有着较为复杂的知识体系和较为独特的学科研究特色[2]。

在实际应用中，一般都需要复合型材料作为整体的材料支持，其理论的研究方向在于轻工自动机械工程和计算机复制工程等，并且在现实产品设计方面经常要运用到现代的检测技术来实施相关数据的统计与分析。随着近些年我国新型机械理论研究水平的不断提升，在工业管理与设计方面的质量也在不断提升，这为工程制造工作和科研工作创造了极大的便利，而随着科技的快速发展，机械设计理论的辅助功能逐渐突出。在汽车工程中应用机械设计理论，主要是从一些汽车零部件、变速器、防震以及外观设计等方面进行设计，结合不同的设计内容与设计要求，达到人机统一的目标，进而通过数据库建模的方式，完善汽车的智能化设计，在各种工程建设中，都需要机械设计理论的应用。

3  新型机械设计理论在汽车工程中的具体应用

3.1 汽车零部件抗磨损的应用

在经济快速发展背景下，交通系统正在逐渐趋于完善，汽车的使用需求也在不断的增加，汽车成为了重要的交通工具。自从工业革命之后，机械制造业在工业经济的发展推动下，得到极大的发展机遇，汽车的出现改变了人们的出行方式和生活方式，随着汽车制造业的规模在不断扩大，汽车机械制造的相关研究也在逐渐深入，各种高精密度的零部件也在逐渐应用在汽车设计与生产中，因此在汽车设计与制造阶段，需要对汽车元件的抗磨损设计加以关注。由于汽车在实际应用中，相关的组成元件表面容易受到磨损，各种金属器件在相互摩擦过程中，局部的接触点温度会急剧上升，导致润滑油膜破裂，内部原子发生扩散作用，最终使元件的表面由于粘着产生磨损，出现鳞尾或者麻点。在这种情况下，可以选择在元件的表面喷上一层铜质的抗磨覆盖层，并做好加工阶段的几何形状设计，保证元件的基本物理性能。在实际工作中，可以利用激光淬火、碳氧共渗以及挤压表面等工艺措施来将元件表面的耐磨性加以强化，另外网纹磨削气缸也有利与元件的初始磨损，应选择合适的工艺技术从而生产出符合市场需求的高质量产品。

3.2 变速器的应用设计

汽车在应用期间可以对机械式變速器进行优化。汽车中的变速器由于具有高输出变速的特点，导致其最大的功率和扭矩一定要达到一定的转速才能够实现，所以要想将发动机的效用全面实现，需要加装一些变速装置来满足车轮在应用中所需要的转速要求。其中可以结合新型机械设计理论，充分利用计算机对变速器的设计进行数字运算，将零部件的功能做出明确，进而提出科学的优化方法，尽可能的保证整个车身的轻量程度[3]。一般在变速器中机械式变速器是常见的类型之一，其设计细节方面需要考虑到整体的轻量性和稳定性设计，齿轮的体积总和一定要满足汽车轻量化设计的实际需求，并且需要保持汽车的螺旋角与倒挡的齿轮模数一致，在倒挡齿轮体积设计完成之后需要注意余档的参数设计。另外可以结合变速器来将汽车的传动方式做出改版，并且实现多个齿轮来实现汽车档位的变换。一旦在变速器中发现某个齿轮产生故障，整个减速器性能将会受到较大的影响，所以在器件优化设计中应当结合实际情况来适当的增加或者减少齿轮的数量与大小。

3.3 噪声与震动方面的应用设计

对于汽车产品而言，人们在挑选该产品时主要注意的还是汽车的舒适性，而在舒适性的设计方面还是取决于汽车驱动行驶期间的噪声与震动等指标，该指标被成为NVH。在新型机械设计理论的应用中，需要对汽车产品成品的振动频率加以匹配，然后结合NVH进行分析，将汽车基本的减震和防噪性能指标进行明确和分析，这样可以对汽车制造的整个环节进行优化处理。同时车身对于整个汽车而言是重要的组成部分，只有车身保持足够的强度才能够保证车辆的使用寿命满足人们的具体需求。因此在车辆装备设计期间，可以结合有限元分析法，将车辆中主要的零部件刚度、强度以及稳定性加以明确。同时在汽车结构分析期间，可以结合计算机建模的方法和动态测控的形式，提升汽车结构分析与设计水平。在汽车产品的开发周期和成本设计方面也同时需要进行关注，所以要求对汽车噪声和震动设计方面做好精准的数据调研，然后结合汽车市场的形式和发展趋势做好市场定位工作，选择合适、科学的设计方案。一个国家的工业制造水平的最大体现就是汽车的设计与制造水平，因此提升对汽车结构分析由于设计水平，能够在保证车辆基础性能的基础上，促进我国新型机械设计理论的未来研究与应用。

3.4 汽车外观设计的应用

随着汽车数量的不断增多，人们在应用汽车期间，不仅需要对其舒适性加以考虑，同时还要对车辆的外观进行分析与关注，对于汽车外观设计的艺术性与美感需要格外的关注。另外在汽车车身的设计方面，一定要注意车身设计的合理性，其中车身与外观的设计是汽车制造工程中重要的设计部分之一。随着我国汽车产量在不断增加，各种型号、功能的车辆也在逐年递增，并且各种零部件需要在生产期间进行系列化与品牌化，便于后期的维修与维护，但是由于在汽车设计期间的外形、车型以及车身等方面的不同，需要的设计方法也有所不同。在具體的设计中需要对各个组件进行莫泰分析，将各个零部件的稳定性和强度数据进行明确，借助计算机软件来展开动态化设计，保证整体汽车产品的质量。例如在汽车的外观油漆使用中，结合我国环保理念的直接要求，其油漆需要使用环保无害的类型，并且在车型的设计中需要考虑到空气动力学等因素，整个车辆的冲压分块和匹配的要求需要满足汽车工程的具体设计标准，以及空气阻力指数的设计，需要既要满足车辆的总体造型，又不能失去外形的美观与审美感和提速要求，因此需要结合机械设计理论，保证驾驶员在驾驶车辆期间的舒适性要求。此外对于作业靠背的设计而言，在使用的材质方面以及靠背角度的设计方面都需要在机械理论的支持下进行精准计算，不仅需要满足设计的合理性，还要满足驾驶人员的实用性与舒适性，保证汽车总体设计的科学性原则。

4  结语

综上所述，随着国民经济的快速提升，汽车在人们的生活与工作中扮演的角色愈发重要，这无疑是为汽车制造企业带来了极大的挑战，因此需要汽车制造企业结合合适的技术与手段，打造高质量的汽车形态，为人们的出行方便与安全性提供基础，为汽车生产企业创造更高的经济收益，对汽车外观、变速器、零部件以及噪音和震动方面加以优化，以此在汽车产业快速发展的背景下，促进我国机械制作业的蓬勃发展。

参考文献：

[1]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.

[2]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.

[3]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.

作者简介：黄明轩（1999-），男，河北沧州人，本科，学生，研究方向为工程力学。