机械设计在车辆工程发展中的应用分析

2020-11-27李光平

商品与质量 2020年16期

李光平

河北钢铁集团宣化钢铁公司河北张家口 075100

机械设计虽然在目前有着快速的发展，但是已经满足不了当前社会的需求了，特别是在车辆工程的应用中。因此我们为了让汽车在生产过程更快捷方便，使零件安全系数更高，让汽车结构相比之前有更多的优越性，并应用于提高汽车在生活中的整体性能和安全性。我们必须对机械设计在车辆工程中的应用进行研究。

1 我国机械设计的现状

多来年，我国的机械设计的基本思想变化不是很大，一般都应用基础实用设计、实证设计以及模型实验设计等内容。由于这些基本设计的内在特征有一定的相通之处，机械设计的安全性能同实际应用有一些相关性，同时，成本预算也是其中的重要内容。在接下来的发展中，我国对机械设备的需求会更高，对机械设备的数量、质量以及功能多样性都有不同的要求，所以传统的设计方法明显会存在不足，将会逐渐淘汰，新的设计方法会逐渐产生。现阶段，越来越多的新技术已经出现，典型的有优化设计技术以及有限元设计技术这两种。优化设计技术对数学的要求更高，通过数学的优化实现技术上的提升，提升产品的质量和功能。有限元设计技术也是通过相关设计调整机械产品精度的数值方法[1]。

2 机械设计在车辆工程发展中的应用分析

2.1 在汽车零件生产方面

随着人们的需求，汽车行业的发展颇为迅速，越来越多的汽车走进人们的生活中。汽车工业涵盖了十分复杂的机械技术，每一辆汽车都是由几万个零件组成，对于一些功能多样、结构复杂的汽车，其零件更多，因此，在汽车运转的过程中，如果存在一个或者几个零件发生故障，那么汽车的运转多少都会受到影响，严重情况下甚至会发生事故。不论是哪种零件，都要经过机械设计才可以进行生产，随着对汽车功能以及安全性的要求越来越高，零件的质量也必须要不断提升，这就要求机械设计需要更加高效、简便。汽车在运转时会出现各种故障，最常见的就是故障性震动，通常表现为发出一些特殊噪音以及车体震动，技术人员一般尽量错开结构模态频率和输入载荷频率来除去这类故障，这也是最简单最常用的方法。还可以减少汽车震动发生的耦合反应，汽车震动的发生不仅会对汽车的运行产生影响，一定程度上还会对车内人员带来不好的作用，降低人体舒适度[2]。

2.2 汽车的结构优化

汽车在结构上有着非常复杂的结构和相对应的各个系统，我们要对汽车结构优化的话，我们要对机械生产的要求进行改善。在全球经济的发展环境和时代全面发展的进程情况过程中，我们对于生活条件的要求也会愈来愈高，节约能源、对待产品的舒适度要求、减少相关废气的排放及增加相关的性能已经成为现代人们对于汽车的要求、性能一个关键研发方向。汽车的生产也必须相对于发生一些变化，汽车想要在结构方面得到相应优化及简化必须对车身进行相对的简化。汽车的车身在制造方面采用的是具有极高强度的低密度的材料，大多数车身钢板都是由镀锌钢板制成，具有很强的耐腐蚀性。在目前的生活中，汽车生产过程中最常用的是普通的低碳钢板。强度和刚度还可以满足车身的要求，同时满足车身焊接的要求，因此被广泛应用于车身。为了满足汽车行业的要求不断轻量化，钢材料公司开始汽车用碳钢系列钢板。通过加强钢板具有低的碳含量和显著的抗张强度增加的方法获得这种高强度钢板。而厚度减小，从而降低了车辆的重量特性能够保持车体的高强度机械性能的要求。因此，例如，对BH钢板进行热喷涂以在加工锻造后提供低强度以增加其抗拉强度。与此相反，在过去获得了具有440兆帕的抗张强度的钢板可以使用这种技术处理之后增加至500MPa。首先，使用1mm厚的钢板作为侧板和高强度钢板，厚度为0.8mm。使用高强度钢板还可以有效地提高车身的抗冲击性。具有高强度钢板的车辆应具有高强度和良好的延展性。目前，高强度钢包括BH钢板（淬火和烘烤钢板），DP是双相变塑料（TRIP），M微合金钢，固溶无缝高强度IF钢。它们通常用于要求高强度，吸收，能量吸收和高韧性的严格要求，其形式部分，例如，轮辋，这加强了元件，保险杠，缓冲杆。与生产率和成形技术的发展，在汽车中使用的高-Strength钢板。内外板，如车顶板，内外板，发动机罩，行李箱盖等[3]。许多高档车都现在的高强度钢。

2.3 应用在车辆工程的噪声和振动方面

汽车是人们生活、商业运行以及企业生产等各个方面不可缺少的交通工具。汽车的每个零件能否安全、高效运转，直接关系到人们的交通安全。如果汽车中的重要设备或一些零件出现了问题，那么就一定会给汽车的安全带来影响，进而威胁到人们的安全。故障性振动也是汽车不能够正常运行的故障之一。在汽车运行状态下，通过感受到的声振粗糙度、振动和噪声能够判断汽车是否出现故障。为了减少这些情况的出现，最简单的方法就是防止结构模态频率和输入载荷频率相近，这可以通过频率分布表来实现。不仅能够快速地与振动频率相匹配，并且也能够将振动时产生的耦合现象消除，还可以对产品的振动特性进行改善，从而可以在很大程度上减少汽车的振动和噪声。通过运用NVH分析能够预先获得新开发车型的性能指标，还可以对制造以及设计等每个环节进行更好的完善和优化。通过NVH分析，无论是在开发周期上，还是设计成本上，都为设计新型车方面供提供了更好的保障。