计算机技术在汽车机械设计中的应用

田家乐　姜凌坤　康沛栋　刘小娜　李琼

摘  要： 随着科学技术的进步与发展，计算机技术也因其自身的优势在汽车设计中得到了普及，并取得了良好的效果。应用计算机技术不仅缩短了 汽车机械结构的研发设计周期，还大大提升了设计成果的可行性和可靠性。本文简要介绍了计算机技术和在汽车机械设计中的应用，分析了计算机技术 对汽车机械设计的益处，指出了计算机技术能够在汽车机械设计领域蓬勃发展是未来的必然趋势。

关键词： 计算机技术;汽车机械设计;应用

1 计算机技术的介绍及发展

计算机具备数据存储、修改功能，可以实现对相关逻辑与数据的计 算，是集成网络、计算、媒体等技术为一体的智能电子设备。计算机技术 是指计算机领域中所运用的技术方法和技术手段，或指其硬件技术、软件 技术及应用技术。计算机技术具有明显的综合特性，它与电子工程、应用 物理、机械工程、现代通信技术和数学紧密结合，在数值计算、数据处 理、实时控制、计算机辅助设计、模式识别、影像文字处理、多媒体技 术等领域得到了广泛应用。自20世纪70年代计算机技术逐渐得到普及以 来，经过半个世纪左右的发展，计算机已能够对人的行为、思维以及感官 加以模拟，在计算机系统的编写过程中，智能化的系统设计能够使人们利 用计算机完成人所不能为之事，计算机已经具有一定的学习及推理能力。 例如，超级计算机、平板电脑等电子设备，智能手表、智能家居等智能电 子设备。除此之外，计算机与互联网的融合也更加紧密，在网络发展的基 础上，互联网促进了计算机技术的发展，网络家庭化、网络社会化、网络 信息化的发展为计算机技术的发展提供了更为广阔的空间。例如，无线网 络、蓝牙技术都是在基于计算机技术网络化应用之上的。计算机技术不仅 给人民提供了便利的生活方式，还大大提高了人民的生活水平，丰富了人 民的业余生活。因此，计算机技术必将得到大力应用和推广，将继续朝着 微型化、智能化、高性能化、集成化发展。

2 计算机技术在汽车机械设计制造中的应用

2.1  计算机技术在汽车整体设计中的应用

汽车结构较为复杂，不同结构之间又需要进行关联验证，这需要设 计人员具有较高的设计水平和丰富的设计经验，通过计算机软件技术在汽 车机械结构设计中的应用，能够有效降低整体结构设计中关联模块之间的 设计难度，提高从业者的设计能力。《计算机辅助汽车车身设计及工业设 计》中第1部分关于汽车乘员舱上部成形平面的分析，就是通过计算机技 术对不同成型平面与关联结构之间的连接方式进行设计，运用了机械仿真 运动验证关联机械结构设计的合理性，从而得到更加稳固、外观更符合审 美的结构。

2.2  计算机技术在提升汽车结构安全性中的应用

汽车机械设计需要具有相当高的安全性，通过计算机技术可以对机械 结构的可靠性进行仿真，保证机械结构的安全性，为设计者提供非常可靠 的参考。《计算机辅助汽车车身设计及工业设计》中第2部分介绍了CAD曲 面模型搭建技术，对汽车頂部空间机械结构的曲度设计进行了介绍，并通 过机械设计软件对不同曲度下结构的可靠性进行仿真分析，获取了最佳的 顶部空间设计方案，从而有效缩短机械结构研发中的可靠性验证周期，提 高了设计效率。

2.3  计算机技术在汽车机械设计成本控制中的应用

传统汽车机械设计成本的控制多凭借经验进行预测，但是，通过计算 机技术，在设计时就可基于设计软件对所选用的材料特性、结构特性进行 成本分析，能够更加精准地预测不同设计方案的成本，从而大大提高汽车 机械设计中的成本预测精度，为汽车机械设计中的成本控制提供依据可查 的意见。《计算机辅助汽车车身设计及工业设计》第1部分中对于增建一 个轮辋的结构设计进行了讨论，通过解析增建轮辋的性能要求，对不同设 计方案的材质、工艺进行成本分析，从而既能够保证汽车机械结构在增建 轮辋后的安全性、可靠性，又能使汽车制造成本的增加值保持在最低，以 减少因结构调整对汽车厂家效益的影响。

2.4  计算机技术在汽车制造中加工设备的应用

数控机床是汽车制造过程中必不可少的设备。数控机床是一种以计算 机控制程序为核心的自动化机床，主要应用于复杂、精密零配件的加工， 是一种具有高柔性、高效性的自动化机床。计算机技术可通过网络通道和

数控机床的开放接口进行有效连通，通过设计模块的数据采集，智能识别 设计模型中的资料数据，形成图像的动态仿真，运用标准的数控指令，生 成数控机床的应用程序。随着计算机技术的不断创新发展，数控机床的发 展也将向高速度、高精度、高稳定、智能化、网络化方向迈进，将使现代 机械设计制造加工更加灵活、高效，真正意义上实现机电一体化。

3 计算机技术在汽车机械设计中的应用优势

3.1  缩短机械设计工作周期

通过使用应用计算机技术可以持续缩短机械项目的设计周期，减轻设 计师的工作压力，加快项目的落地实施。设计人员在有遇到较复杂的设计 构想时，可使用计算机辅助设计软件进行三维建模，通过3D装配约束把复 杂的零部件结构直观地呈现在眼前，在提高设计效率的同时有效降低了设 计工作的难度，保证设计结果的直观解读性和直观展示性。同时，通过计 算机技术构建的3D模型更能够激发设计者的思路，从而可以设计出更加完 美的创新型机械产品。

3.2  能够输出更精确的设计成果

在计算机技术应用之前，机械结构的展示都是人工在图纸上绘制出 来的，由于人想象能力的局限性及绘制本身的误差性，工程图纸经常会 有一些不可避免的错误，而这些错误可能会造成不可挽回的巨大损失。 而通过计算机技术可以输出精度非常高的工程图纸，同时对于复杂结构 在图纸上空间性的体现具有无法比拟的优势。计算机技术可以使设计者 的意图更能准确地表达出来。目前，计算机技术已经取代了旧的设计方 法。随着社会的不断发展，这一技术也将继续蓬勃发展，朝着数字化， 智能化的方向发展。

3.3  具有全过程的可逆性修改和即时更新性

机械设计迭代过程中难免会进行修改调整，有时其修改优化过程在研 发过程中占比非常大。传统的机械设计手绘方式修改难度比较大，修改即 意味着重新绘制。通过计算机技术可以有效地解决这一弊端问题，通过设 计软件可回逆修改和即时更新的特性，设计者可随时对结构进行修改，并 即时更新。对产品的更新迭代提供了很大的便利。

3.4  具有更强的可分析性

通过应用计算机辅助软件可对其3D模型进行运动分析、结构强度分 析、疲劳寿命分析等，可大大减少机械结构的验证过程，加快产品的落地 加工。

结束语： 汽车机械设计中使用计算技术的相关设计软件可以降低从业 者水平限制，有效提高机械设计的准确性，大大缩短设计研发周期。利用 计算机技术的仿真分析软件可以减少设计过程中可能出现的错误，减少机 械结构的安全，寿命等隐患问题，大大缩短试验验证周期。通过具有计算 机技术的数控设备来制造加工机械零件，能够拥有更高效率的加工方法。 利用计算机技术可以在汽车设计制造的各个阶段有效降低汽车生产制造的 成本，计算机技术在汽车机械设计中蓬勃发展是未来的必然趋势。

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