李光平

河北鋼鐵集團(tuán)宣化鋼鐵公司 河北張家口 075100

機(jī)械設(shè)計(jì)雖然在目前有著快速的發(fā)展，但是已經(jīng)滿足不了當(dāng)前社會(huì)的需求了，特別是在車輛工程的應(yīng)用中。因此我們?yōu)榱俗屍囋谏a(chǎn)過(guò)程更快捷方便，使零件安全系數(shù)更高，讓汽車結(jié)構(gòu)相比之前有更多的優(yōu)越性，并應(yīng)用于提高汽車在生活中的整體性能和安全性。我們必須對(duì)機(jī)械設(shè)計(jì)在車輛工程中的應(yīng)用進(jìn)行研究。

1 我國(guó)機(jī)械設(shè)計(jì)的現(xiàn)狀

多來(lái)年，我國(guó)的機(jī)械設(shè)計(jì)的基本思想變化不是很大，一般都應(yīng)用基礎(chǔ)實(shí)用設(shè)計(jì)、實(shí)證設(shè)計(jì)以及模型實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)等內(nèi)容。由于這些基本設(shè)計(jì)的內(nèi)在特征有一定的相通之處，機(jī)械設(shè)計(jì)的安全性能同實(shí)際應(yīng)用有一些相關(guān)性，同時(shí)，成本預(yù)算也是其中的重要內(nèi)容。在接下來(lái)的發(fā)展中，我國(guó)對(duì)機(jī)械設(shè)備的需求會(huì)更高，對(duì)機(jī)械設(shè)備的數(shù)量、質(zhì)量以及功能多樣性都有不同的要求，所以傳統(tǒng)的設(shè)計(jì)方法明顯會(huì)存在不足，將會(huì)逐漸淘汰，新的設(shè)計(jì)方法會(huì)逐漸產(chǎn)生。現(xiàn)階段，越來(lái)越多的新技術(shù)已經(jīng)出現(xiàn)，典型的有優(yōu)化設(shè)計(jì)技術(shù)以及有限元設(shè)計(jì)技術(shù)這兩種。優(yōu)化設(shè)計(jì)技術(shù)對(duì)數(shù)學(xué)的要求更高，通過(guò)數(shù)學(xué)的優(yōu)化實(shí)現(xiàn)技術(shù)上的提升，提升產(chǎn)品的質(zhì)量和功能。有限元設(shè)計(jì)技術(shù)也是通過(guò)相關(guān)設(shè)計(jì)調(diào)整機(jī)械產(chǎn)品精度的數(shù)值方法[1]。

2 機(jī)械設(shè)計(jì)在車輛工程發(fā)展中的應(yīng)用分析

2.1 在汽車零件生產(chǎn)方面

隨著人們的需求，汽車行業(yè)的發(fā)展頗為迅速，越來(lái)越多的汽車走進(jìn)人們的生活中。汽車工業(yè)涵蓋了十分復(fù)雜的機(jī)械技術(shù)，每一輛汽車都是由幾萬(wàn)個(gè)零件組成，對(duì)于一些功能多樣、結(jié)構(gòu)復(fù)雜的汽車，其零件更多，因此，在汽車運(yùn)轉(zhuǎn)的過(guò)程中，如果存在一個(gè)或者幾個(gè)零件發(fā)生故障，那么汽車的運(yùn)轉(zhuǎn)多少都會(huì)受到影響，嚴(yán)重情況下甚至?xí)l(fā)生事故。不論是哪種零件，都要經(jīng)過(guò)機(jī)械設(shè)計(jì)才可以進(jìn)行生產(chǎn)，隨著對(duì)汽車功能以及安全性的要求越來(lái)越高，零件的質(zhì)量也必須要不斷提升，這就要求機(jī)械設(shè)計(jì)需要更加高效、簡(jiǎn)便。汽車在運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)會(huì)出現(xiàn)各種故障，最常見(jiàn)的就是故障性震動(dòng)，通常表現(xiàn)為發(fā)出一些特殊噪音以及車體震動(dòng)，技術(shù)人員一般盡量錯(cuò)開(kāi)結(jié)構(gòu)模態(tài)頻率和輸入載荷頻率來(lái)除去這類故障，這也是最簡(jiǎn)單最常用的方法。還可以減少汽車震動(dòng)發(fā)生的耦合反應(yīng)，汽車震動(dòng)的發(fā)生不僅會(huì)對(duì)汽車的運(yùn)行產(chǎn)生影響，一定程度上還會(huì)對(duì)車內(nèi)人員帶來(lái)不好的作用，降低人體舒適度[2]。

2.2 汽車的結(jié)構(gòu)優(yōu)化

汽車在結(jié)構(gòu)上有著非常復(fù)雜的結(jié)構(gòu)和相對(duì)應(yīng)的各個(gè)系統(tǒng)，我們要對(duì)汽車結(jié)構(gòu)優(yōu)化的話，我們要對(duì)機(jī)械生產(chǎn)的要求進(jìn)行改善。在全球經(jīng)濟(jì)的發(fā)展環(huán)境和時(shí)代全面發(fā)展的進(jìn)程情況過(guò)程中，我們對(duì)于生活條件的要求也會(huì)愈來(lái)愈高，節(jié)約能源、對(duì)待產(chǎn)品的舒適度要求、減少相關(guān)廢氣的排放及增加相關(guān)的性能已經(jīng)成為現(xiàn)代人們對(duì)于汽車的要求、性能一個(gè)關(guān)鍵研發(fā)方向。汽車的生產(chǎn)也必須相對(duì)于發(fā)生一些變化，汽車想要在結(jié)構(gòu)方面得到相應(yīng)優(yōu)化及簡(jiǎn)化必須對(duì)車身進(jìn)行相對(duì)的簡(jiǎn)化。汽車的車身在制造方面采用的是具有極高強(qiáng)度的低密度的材料，大多數(shù)車身鋼板都是由鍍鋅鋼板制成，具有很強(qiáng)的耐腐蝕性。在目前的生活中，汽車生產(chǎn)過(guò)程中最常用的是普通的低碳鋼板。強(qiáng)度和剛度還可以滿足車身的要求，同時(shí)滿足車身焊接的要求，因此被廣泛應(yīng)用于車身。為了滿足汽車行業(yè)的要求不斷輕量化，鋼材料公司開(kāi)始汽車用碳鋼系列鋼板。通過(guò)加強(qiáng)鋼板具有低的碳含量和顯著的抗張強(qiáng)度增加的方法獲得這種高強(qiáng)度鋼板。而厚度減小，從而降低了車輛的重量特性能夠保持車體的高強(qiáng)度機(jī)械性能的要求。因此，例如，對(duì)BH鋼板進(jìn)行熱噴涂以在加工鍛造后提供低強(qiáng)度以增加其抗拉強(qiáng)度。與此相反，在過(guò)去獲得了具有440兆帕的抗張強(qiáng)度的鋼板可以使用這種技術(shù)處理之后增加至500MPa。首先，使用1mm厚的鋼板作為側(cè)板和高強(qiáng)度鋼板，厚度為0.8mm。使用高強(qiáng)度鋼板還可以有效地提高車身的抗沖擊性。具有高強(qiáng)度鋼板的車輛應(yīng)具有高強(qiáng)度和良好的延展性。目前，高強(qiáng)度鋼包括BH鋼板（淬火和烘烤鋼板），DP是雙相變塑料（TRIP），M微合金鋼，固溶無(wú)縫高強(qiáng)度IF鋼。它們通常用于要求高強(qiáng)度，吸收，能量吸收和高韌性的嚴(yán)格要求，其形式部分，例如，輪輞，這加強(qiáng)了元件，保險(xiǎn)杠，緩沖桿。與生產(chǎn)率和成形技術(shù)的發(fā)展，在汽車中使用的高-Strength鋼板。內(nèi)外板，如車頂板，內(nèi)外板，發(fā)動(dòng)機(jī)罩，行李箱蓋等[3]。許多高檔車都現(xiàn)在的高強(qiáng)度鋼。

2.3 應(yīng)用在車輛工程的噪聲和振動(dòng)方面

汽車是人們生活、商業(yè)運(yùn)行以及企業(yè)生產(chǎn)等各個(gè)方面不可缺少的交通工具。汽車的每個(gè)零件能否安全、高效運(yùn)轉(zhuǎn)，直接關(guān)系到人們的交通安全。如果汽車中的重要設(shè)備或一些零件出現(xiàn)了問(wèn)題，那么就一定會(huì)給汽車的安全帶來(lái)影響，進(jìn)而威脅到人們的安全。故障性振動(dòng)也是汽車不能夠正常運(yùn)行的故障之一。在汽車運(yùn)行狀態(tài)下，通過(guò)感受到的聲振粗糙度、振動(dòng)和噪聲能夠判斷汽車是否出現(xiàn)故障。為了減少這些情況的出現(xiàn)，最簡(jiǎn)單的方法就是防止結(jié)構(gòu)模態(tài)頻率和輸入載荷頻率相近，這可以通過(guò)頻率分布表來(lái)實(shí)現(xiàn)。不僅能夠快速地與振動(dòng)頻率相匹配，并且也能夠?qū)⒄駝?dòng)時(shí)產(chǎn)生的耦合現(xiàn)象消除，還可以對(duì)產(chǎn)品的振動(dòng)特性進(jìn)行改善，從而可以在很大程度上減少汽車的振動(dòng)和噪聲。通過(guò)運(yùn)用NVH分析能夠預(yù)先獲得新開(kāi)發(fā)車型的性能指標(biāo)，還可以對(duì)制造以及設(shè)計(jì)等每個(gè)環(huán)節(jié)進(jìn)行更好的完善和優(yōu)化。通過(guò)NVH分析，無(wú)論是在開(kāi)發(fā)周期上，還是設(shè)計(jì)成本上，都為設(shè)計(jì)新型車方面供提供了更好的保障。

3 結(jié)語(yǔ)

在制造業(yè)領(lǐng)域，機(jī)械設(shè)計(jì)的基本原理和設(shè)計(jì)理論的應(yīng)用前景極佳。機(jī)械設(shè)計(jì)在車輛工程領(lǐng)域的應(yīng)用效果出色，不僅在實(shí)際操作和車輛工程中的研究有著非常大的貢獻(xiàn)，而且在車輛工程的設(shè)計(jì)方面起到了促進(jìn)作用。機(jī)械設(shè)計(jì)不僅促進(jìn)了車輛工程的發(fā)展，還很大程度上促進(jìn)了社會(huì)的發(fā)展。