汽车的产生

机械设计要求及一般程序

一、 汽车机械设计基本要求

汽车是数量最多、最普及、活动范围最广泛、运输量最大的现代化交通工具，是对社会产生广泛而深远影响的机械产品。它遵行一般机械产品设计的基本要求和方法。

机械的类型很多，但其设计的基本要求大致相同，主要有以下几方面：

    1）功能性要求  功能性要求是指被设计机器的功用和性能指标。一般包括：运动性能、动力性能、基本技术指标及外形结构等方面。

    机器必须具有预定的功能要求，这是设计机器的基本出发点，如汽车要求安全、快捷的行驶。为此，必须正确选择机器的工作原理，正确设计或选用原动机、传动机构和执行机构，以及合理配置辅助系统来保证。

    2）安全可靠性要求  机器在预定工作期限内必须具有一定的可靠性，这是机器正常工作的必要条件。为此，应使所设计的机器零件结构合理并满足强度、刚度、耐磨性、耐热性、振动稳定性及其寿命等方面的要求。

    提高机器可靠度的关键是提高其组成零、部件的可靠度。此外从机器设计的角度，确定适当的可靠性水平，力求结构简单，减少零件数目，尽可能选用标准件及等可靠度零件，合理设计机器中的组件和部件，以及选取较大安全系数等，对提高机器可靠度也是十分有效的。

     3）经济性要求  设计机器时，应考虑在实现预定功能和保证安全可靠的前提下，最大限度地考虑其经济性，尽可能做到经济合理。

     机器的经济性体现在设计、制造和使用的全过程中，包括设计制造经济性和使用经济。设计制造经济性表现为机器的成本低；使用经济性表现为高生产率、高效率，较低的能源与材料消牦，以及低的管理和维护费用等。

      提高设计制造经济性的主要途径有：①尽量采用先进的现代设计理论和方法，力求参数最优化，以及应用CAD技术，加快设计进度，降低设计成本：②合理地组织设计和制造过程；③最大限度地采用标准化、系列化及通用化的零、部件；④合理地选用材料，努力改善零件的结构工艺性，尽可能采用新材料、新结构、新工艺和新技术，使其用料少、质量轻、加工费用少；⑤尽力注意机器的造型设计，扩大销售量。

     提高机器使用经济性的主要途径有：①提高机械化、自动化水平：②选用高效率的传动系统和支承装置；③注意采用适当的防护、润滑和密封装置等。以提高生产率，降低能源消耗和延长机器使用寿命等。

     4）劳动保护要求   设计机器时应对劳动保护要求给予极大的重视。设计的机器应力求操作方便，注意操作者的操作安全，减轻操作时的劳动强度， 改善操作者及机器的环境 ，降低机器工作时的振动与噪声，防止有毒、有害介质渗漏，治理废水、废气和废液，美化机器的外形及外部色彩。总之，所设计的机器应符合劳动保护法规的要求。

     5）其他特殊要求  对不同的机器，还有一些为该机器所特有的要求。例如：对汽车机械有节约燃料要求；对食品机械有保持清洁、不能污染产品的要求；对机床有长期保持精度的要求；设计机器时，不仅要满足前述共同的基本要求，还应满足其特殊要求。

     具体设计时，必须根据所设计的机器的实际情况，分清各项设计要求的主、次程度，确定最优设计方案。

二、机械设计的一般程序与方法

      机械设计没有一成不变的程序，应根据具体情况而定。这里仅介绍一般设计程序。

1． 提出和制定产品任务书

       首先应根据用户的需要与要求，确定所要设计机器的功能和有关指标，研究分析其实现的可能性，然后确定设计课题，制定产品设计任务书。在任务书中应注明产品的用途、主要技术经济指标、使用条件、设计承担者和预定的设计周期等。

2． 总体方案设计

       根据设计任务书，进行调查研究，了解有关的技术经济信息，确定实现预定功能的机器工作原理，预定出总体设计方案；进行运动和动力分析，从工作原理上论证设计任务的可行性，绘制机构简图。同时可进行液压、电器控制系统的方案设计。

3． 技术设计

      在总体方案设计的基础上，确定机器各部分的结构和尺寸，绘制总装配图、部件装配图和零件图。为此，必须对所有零件（标准件除外）进行结构设计，并对主要零件的工作能力进行计算，即进行机械零件设计。机械零件设计是本课程研究的主要内容之一，设计方法步骤在后边内容详述。

4． 编制技术文件

要编制的技术文件有：机器设计说明书，使用说明书，标准件明细表及易损件（或备用件）清单等。

5． 样机的试制和鉴定

      设计的机器能否满足预定功能要求，则需要进行样机的试制和鉴定。样机制成后，可通过生产运行，进行性能测试；然后便可组织鉴定，进行全面的技术经济评价。这主要包括动力特性审查、标准化审查、工艺审查、成本预测等，同时对设计可进行适当修改，以继续完善设计方案；必要时进行小批量生产。

现代机械设计方法简介

现代设计方法简介

      现代化的汽车产品，出自现代化的设计手段和产生工艺。现代设计方法是科学方法论应用于设计领域所形成的设计方法，是动态地、科学地、计算机化地实现设计过程和执行设计任务的设计方法。现代设计方法种类极多，这里仅简略介绍几种在汽车机械设计中应用较为成熟、影响较大的方法。

       1．优化设计方法

       优化设计是将最优化的数学理论(主要是数学规划理论)应用于设计领域而形成的一种设计方法。该方法先将设计问题的物理模型转化为数学模型，再选用适当的优化方法并借助计算机求解该数学模型，从而求得最佳设计方案。近些年来，优化设计还和可靠性设计、模糊设计等其他一些设计方法结合起来，形成了可靠性优化设计、模糊优化设计等一些新的优化设计方法。

       2．机械可靠性设计

       机械可靠性设计是将概率论、数理统计、失效物理和机械学相结合而形成的一种设计方法。其主要特点是将传统设计方法中视为单值而实际上具有多值性的设计变量(如载荷、应力、强度、寿命等)看成服从某种分布规律的随机变量，用概率统计方法设计出符合机械产品可靠性指标要求的零部件和整机的主要参数及结构尺寸。

       3．机械动态设计方法

       机械动态设计是根据机械产品的动载工况，以及对该产品提出的动态性能要求与设计准则，按动力学方法进行分析计算、优化与试验、并反复进行的一种设计方法。机械动态设计是现代机械设计区别于传统机械设计的重要特征之一。该设计方法可使机械产品的动态性能在设计时就得到预测和优化。

       4．模块化设计方法

      模块化设计是在对一定应用范围内的不同功能或相同功能不同性能、不同规格的机械产品进行功能分析的基础上，划分并设计出一系列功能模块，然后通过模块的选择和组合构成不同产品的一种设计方法。该法的主要目标是以尽可能少的模块种类和数量组成尽可能多的种类和规格的产品．与传统设计相比，模块化设计具有产品设计与制造时间短、利于产品更新换代和新产品开发、方便维修、利于提高产品质量和降低成本等优点。从而增强市场竞争能力和企业对市场的应变能力。

       5．价值分析

       价值分析(ValueAnalysis，简称VA)又叫价值工程(ValueEngineering，简简称VE)，是以产品功能分析为核心，以开发创造性为基础，以科学分析为工具，寻求功能与成本的最佳比例以获得最优价值(价值优化)的一种设计方法或管理科学。价值分析中，“分析”只是手段，“获得最优价值”即价值优化才是设计中始终应贯彻的指导思想和应争取的目标。

       6．机械系统设计

      机械系统设计是应用系统的观点进行机械产品设计的一种设计方法。与传统设计相比，传统设计只注重机械内部系统设计，且以改善零部件的特性为重点，对各零部件之间、内部与外部系统之间的相互作用和影响考虑较少。机械系统设计则遵循系统的观点，研究统内、外系统和各子系统之间的相互关系，通过各子系统的协调工作，取长补短来实现整个系统最佳的总功能．

      机械系统设计的一般过程包括计划、外部系统设计(简称外部设计)、内部系统设计(简称内部设计)和制造销售四个阶段。

        7．人机学设计

       人机学设计是从人机工程学的角度考虑机械设计、处理机械和人的关系，以便使设计满足人的需要。该方法从系统论的观点来研究人、机器和环境所组成的系统，研究组成三要素及其相互关系。其研究的重点则是人，从人的生理和心理特征考虑，使系统中的三要素相互协调，以便促进人的身心健康，提高人的工作效能。

        8．计算机辅助设计

       计算机辅助设计(Computer Aided Design，简称CAD)是利用计算机运算快速准确、存储量大、逻辑判断功能强等特点进行设计信息处理，并通过人机交互作用完成设计工作的一种设计方法。一个完备的CAD系统，由科学计算、图形系统和数据库三方面组成。与传统设计方法相比，CAD具有显著提高设计效率，缩短设计周期，有利于加快产品更新换代，增强市场竞争能力。同时，便于充分应用其他各种先进的现代设计方法，以获得最佳设计方案等优点。