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。我們必須對機(jī)械設(shè)計在車輛工程中的應(yīng)用進(jìn)行研究。

1 我國機(jī)械設(shè)計的現(xiàn)狀

多來年，我國的機(jī)械設(shè)計的基本思想變化不是很大，一般都應(yīng)用基礎(chǔ)實用設(shè)計、實證設(shè)計以及模型實驗設(shè)計等內(nèi)容。由于這些基本設(shè)計的內(nèi)在特征有一定的相通之處，機(jī)械設(shè)計的安全性能同實際應(yīng)用有一些相關(guān)性，同時，成本預(yù)算也是其中的重要內(nèi)容。在接下來的發(fā)展中，我國對機(jī)械設(shè)備的需求會更高，對機(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)計方法明顯會存在不足，將會逐漸淘汰，新的設(shè)計方法會逐漸產(chǎn)生?，F(xiàn)階段，越來越多的新技術(shù)已經(jīng)出現(xiàn)，典型的有優(yōu)化設(shè)計技術(shù)以及有限元設(shè)計技術(shù)這兩種。優(yōu)化設(shè)計技術(shù)對數(shù)學(xué)的要求更高，通過數(shù)學(xué)的優(yōu)化實現(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)計技術(shù)也是通過相關(guān)設(shè)計調(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個零件組成，對于一些功能多樣、結(jié)構(gòu)復(fù)雜的汽車，其零件更多，因此，在汽車運轉(zhuǎn)的過程中，如果存在一個或者幾個零件發(fā)生故障，那么汽車的運轉(zhuǎn)多少都會受到影響，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)過機(jī)械設(shè)計才可以進(jìn)行生產(chǎn)，隨著對汽車功能以及安全性的要求越來越高，零件的質(zhì)量也必須要不斷提升，這就要求機(jī)械設(shè)計需要更加高效、簡便。汽車在運轉(zhuǎn)時會出現(xiàn)各種故障，最常見的就是故障性震動，通常表現(xiàn)為發(fā)出一些特殊噪音以及車體震動，技術(shù)人員一般盡量錯開結(jié)構(gòu)模態(tài)頻率和輸入載荷頻率來除去這類故障，這也是最簡單最常用的方法。還可以減少汽車震動發(fā)生的耦合反應(yīng)，汽車震動的發(fā)生不僅會對汽車的運行產(chǎn)生影響，一定程度上還會對車內(nèi)人員帶來不好的作用，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)和相對應(yīng)的各個系統(tǒng)，我們要對汽車結(jié)構(gòu)優(yōu)化的話，我們要對機(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)境和時代全面發(fā)展的進(jìn)程情況過程中，我們對于生活條件的要求也會愈來愈高，節(jié)約能源、對待產(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)代人們對于汽車的要求、性能一個關(guān)鍵研發(fā)方向。汽車的生產(chǎn)也必須相對于發(fā)生一些變化，汽車想要在結(jié)構(gòu)方面得到相應(yīng)優(yōu)化及簡化必須對車身進(jìn)行相對的簡化。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，鋼材料公司開始汽車用碳鋼系列鋼板。通過加強(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方面

汽車是人們生活、商業(yè)運行以及企業(yè)生產(chǎn)等各個方面不可缺少的交通工具。汽車的每個零件能否安全、高效運轉(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)了問題，那么就一定會給汽車的安全帶來影響，進(jìn)而威脅到人們的安全。故障性振動也是汽車不能夠正常運行的故障之一。在汽車運行狀態(tài)下，通過感受到的聲振粗糙度、振動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，這可以通過頻率分布表來實現(xiàn)。不僅能夠快速地與振動頻率相匹配，并且也能夠?qū)⒄駝訒r產(chǎn)生的耦合現(xiàn)象消除，還可以對產(chǎn)品的振動特性進(jìn)行改善，從而可以在很大程度上減少汽車的振動和噪聲。通過運用NVH分析能夠預(yù)先獲得新開發(fā)車型的性能指標(biāo)，還可以對制造以及設(shè)計等每個環(huán)節(jié)進(jìn)行更好的完善和優(yōu)化。通過NVH分析，無論是在開發(fā)周期上，還是設(shè)計成本上，都為設(shè)計新型車方面供提供了更好的保障。

3 結(jié)語

在制造業(yè)領(lǐng)域，機(jī)械設(shè)計的基本原理和設(shè)計理論的應(yīng)用前景極佳。機(jī)械設(shè)計在車輛工程領(lǐng)域的應(yīng)用效果出色，不僅在實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)計方面起到了促進(jìn)作用。機(jī)械設(shè)計不僅促進(jìn)了車輛工程的發(fā)展，還很大程度上促進(jìn)了社會的發(fā)展。