汽車零部件傳統(tǒng)設計與現(xiàn)代設計方法之比較

1、汽車零部件傳統(tǒng)設計方法與現(xiàn)代設計方法之比較目錄一 傳統(tǒng)設計方法二 優(yōu)化設計三 計算機輔助設計四 有限元設計五 可靠性設計六 創(chuàng)新設計七 表面設計八 綠色設計九 傳統(tǒng)設計與現(xiàn)代設計方法的比較十 參考文獻一 傳統(tǒng)設計方法11.1 直覺設計古代的設計是一種直覺設計。當時人們或許是從自然現(xiàn)象中直接得到啟示，或是全憑人的直覺感官來設計制作工具。設計方案存在于手工藝人頭腦之中，無法記錄表達，產(chǎn)品也是比較簡單的。直覺設計階段在人類歷史中經(jīng)歷了一個很長的時期，17世紀以前基本上都屬于這一階段。1.2 經(jīng)驗設計隨著生產(chǎn)的發(fā)展，單個手工藝人的經(jīng)驗或其或其頭腦中自己的構思已經(jīng)難以滿足要求，因而促使手工藝者聯(lián)合起來互

2、相協(xié)作，逐漸出現(xiàn)了圖紙，并開始利用圖紙進行設計。一部分經(jīng)驗豐富的人將自己的經(jīng)驗或構思用圖紙表達出來，然后根據(jù)圖紙組織生產(chǎn)。圖紙的出現(xiàn)，既可使具有豐富經(jīng)驗的手工藝人通過圖紙將其經(jīng)驗或構思記錄下來，傳于他人，便于用圖紙對產(chǎn)品進行分析、改進和提高，推動設計工作向前發(fā)展；還可以滿足更多的人同時參加統(tǒng)一產(chǎn)品的生產(chǎn)活動，滿足社會對產(chǎn)品的需求及生產(chǎn)率額要求。因此，利用圖紙進行設計，使人類設計活動由直接設計階段進步到經(jīng)驗設計階段。1.3 半理論半經(jīng)驗設計 20世紀以來，由于科學和技術的發(fā)展和進步，對設計的進出理論研究和實驗研究得到加強。隨著理論研究的深入和試驗數(shù)據(jù)的積累，逐漸形成了一套半經(jīng)驗半理論的設計方法。

3、這種方法以理論計算和長期設計實踐而形成的經(jīng)驗、公式、圖表、設計手冊等作為依據(jù)，通過經(jīng)驗公式、近似系數(shù)或類比等方法進行設計。依據(jù)這套方法進行機電產(chǎn)品設計，稱為傳統(tǒng)設計。所謂“傳統(tǒng)”是指這套設計方法已沿用了很長時間，直到現(xiàn)在仍被廣泛地采用這。傳統(tǒng)設計又被稱為常規(guī)設計。二 優(yōu)化設計優(yōu)化設計（optimal design）也叫最優(yōu)化設計，是從多種方案中選擇最佳方案的設計方法。它以數(shù)學中的最優(yōu)化理論為基礎，以電子計算機為輔助工具的一種設計方法。這種方法首先將設計問題按規(guī)定的格式建立數(shù)學模型，并選擇合適的優(yōu)化算法，選擇或編制計算機程序，然后通過計算機自動獲得最優(yōu)設計方案。對機械工程來說，優(yōu)化設計方法使機械

4、設計的改進和優(yōu)選速度大大提高。優(yōu)化設計不僅應用于產(chǎn)品成型后的再優(yōu)化設計過程中，而且已經(jīng)滲透到產(chǎn)品的開發(fā)設計過程中。同時，它與可靠性設計、模糊設計、有限元法等其他設計方法有機結合取得了新的效果。三 計算機輔助設計1.1 CAD的概念1.1.1 CAD的定義計算機輔助設計（Computer aided Design)是指工程技術人員以計算機為工具，用各自的專業(yè)知識，對產(chǎn)品進行總體設計、繪圖、分析和編寫技術文檔等設計活動的總稱。1.1.2 系統(tǒng)的功能幾何建模計算分析仿真試驗繪圖及技術文檔生成工程數(shù)據(jù)庫的管理與共享1.1.3 CAD的作業(yè)過程CAD工作的主要內容為：建立產(chǎn)品設計數(shù)據(jù)庫： 產(chǎn)品設計數(shù)據(jù)庫

5、用來存儲設計某類產(chǎn)品時所需的各種信息、如有關標準、線圖、表格、計算公式等。數(shù)據(jù)庫可供CAD作業(yè)時檢索和調用，也便于數(shù)據(jù)的管理及數(shù)據(jù)資源的共享。建立多功能交互式圖形程序庫： 這個圖形程序庫可以進行二維、三維圖形的信息處理，能在此基礎上繪制二程設計圖樣、多種函數(shù)曲線、可進行圖形變換和投影變換、可作三維幾何造型和形體的真實感處理。建立應用程序庫： 編制及匯集解決某一類工程(或產(chǎn)品)設計問題的通用及專用設計程序。如通用數(shù)學程序、常規(guī)機械設計程序、優(yōu)化設計程序、有限元計算程序等。1.1.3 CAD的作業(yè)過程設計模型定義工程分析計算滿意？結 果 輸 出NY數(shù)據(jù)庫程序庫圖形庫1.1.4 CAD的特點

6、6; 縮短產(chǎn)品開發(fā)周期Ø 提高產(chǎn)品設計質量Ø 降低生產(chǎn)成本Ø 便于產(chǎn)品標準化、系列化、通用化Ø CAD是CAM和CAPP的前提和基礎1.1.5 CAD的發(fā)展過程CAD數(shù)據(jù)模型的發(fā)展我國CAD技術的應用情況v CAD的集成化程度較低，很多企業(yè)的應用仍停在繪圖、分析計算等單項技術的應用上；v CAD系統(tǒng)的軟、硬件均依靠進口，自主版權的軟件較少；v 缺少人才和技術力量，致使有些企業(yè)盡管引進了CAD軟件系統(tǒng)，但其功能沒能充分的發(fā)揮。CAD的發(fā)展趨勢集成化集成化包括軟件硬件的集成、不同系統(tǒng)之間的集成、以及通過網(wǎng)絡多媒體數(shù)據(jù)庫實現(xiàn)異地系統(tǒng)協(xié)同共享信息資源等。標準化標

7、準化指研究開發(fā)符合國際標準化組織頒布的產(chǎn)品數(shù)據(jù)轉換標準 、制定網(wǎng)絡多媒體環(huán)境下數(shù)據(jù)信息的表示和傳輸標準、制定統(tǒng)一的國家CAD技術標準體系。 網(wǎng)絡化網(wǎng)絡化指充分發(fā)揮網(wǎng)絡系統(tǒng)的優(yōu)勢，共享昂貴的設備；借助現(xiàn)有的網(wǎng)絡，用高性能的PC機代替昂貴的工作站；在網(wǎng)絡上方便地交換設計數(shù)據(jù)。 智能化智能化指將領域專家的知識和經(jīng)驗歸納成必要的規(guī)則形成知識庫，再利用知識的推理機制進行推理和判斷，以獲得設計專家水平的設計結果。1.1.6 CAD系統(tǒng)的類型檢索型CAD系統(tǒng)適用基本結構已經(jīng)定型，有標準零部件和結構可以借鑒的產(chǎn)品，即標準化、系列化產(chǎn)品的設計。如電機、泵、減速器等。建立系統(tǒng)時，首先把選定產(chǎn)品的有關設計資料如標準

8、圖形信息、加工工藝信息等存入計算機中，需要時輸入設計要求，系統(tǒng)自動從所存儲的信息中把符合要求的信息檢索出來，以圖形或文件的形式輸出。缺點是當不能完全滿足初始參數(shù)要求時，系統(tǒng)將無法輸出正確結果。計算型CAD系統(tǒng)也稱作自動設計型CAD系統(tǒng)設計人員按設計要求輸入基本參數(shù)以后，無需或只需很少的人工干預，由計算機按照預先編制好的程序自動地完成全部設計任務。適用于那些設計理論成熟、計算公式確定、設計步驟及判別標準清楚的產(chǎn)品。例如齒輪減速箱設計系統(tǒng)等。交互型CAD系統(tǒng)交互型CAD系統(tǒng)是指在設計時由設計人員與計算機進行人機對話，人工干預方案決策、作出判斷及修改設計等，由設計人員與計算機系統(tǒng)一起互相配合工作、以

9、得到一個最優(yōu)設計。這種交互型CAD系統(tǒng)最適合目前工程實際中產(chǎn)品設計與開發(fā)的任務，是目前應用最普遍的一種CAD系統(tǒng)。例如AutoCAD、Prp/Engineer、SolidWorkS。四 有限元設計有限元分析在汽車工程方面的應用1. 前言計算機輔助工程(CAE)作為一項跨學科的數(shù)值模擬分析技術，越來越受到科技界和工程界的重視，在汽車工業(yè)研究中的應用也越來越廣泛。在汽車產(chǎn)品的研發(fā)過程中，CAE已經(jīng)成為設計鏈中必須的條件，沒有CAE分析的設計就不能進入下一個技術流程。新產(chǎn)品開涉及到的疲勞、壽命、振動、噪聲等強度和剛度問題，可成熟地在設計階段解決，這樣就可以大幅度提高設計質量，縮短產(chǎn)品開發(fā)周期，節(jié)省大

10、量開發(fā)費用。本文通過對有限元分析在汽車工程方面的應用的描述和分析，闡述了以有限元分析為代表的CAE技術在汽車工程的重要作用和影響，得出了CAE在汽車工業(yè)發(fā)展更加重要，影響未來汽車的發(fā)展趨勢！在汽車發(fā)展歷史上，至今還沒有什么技術能與CAE技術相比，為汽車企業(yè)帶來巨大的回報。統(tǒng)計結果表明，應用CAE 技術后，新車開發(fā)期的費用占開發(fā)成本的比例從80%90%下降到8%12%。例如：美國福特汽車公司2000年應用CAE后，其新車型開發(fā)周期從36個月降低到1218個月；開發(fā)后期設計修改率減少50%；原型車制造和試驗成本減少50%；投資收益提高50%。 汽車行業(yè)是一個高速發(fā)展的行業(yè)，其競爭也日趨激烈，在這種

11、情況下，新產(chǎn)品推出的速度也越來越快，這也對行業(yè)的CAE應用提出了越來越高的要求。CAE技術為汽車行業(yè)的高速發(fā)展提供具有中心價值地位的技術保障，可以為企業(yè)帶來巨大的技術經(jīng)濟效益。22. 正文汽車工業(yè)代表著一個國家制造業(yè)發(fā)展的水平，它不僅是帶動面最廣泛的工業(yè)，而且是高新技術的最大載體，一般航空、航天領域的高精尖技術只有通過汽車工業(yè)才能轉化為規(guī)模產(chǎn)業(yè)，所以汽車工業(yè)是或曾是幾乎所有發(fā)達國家的支柱產(chǎn)業(yè)。作為制造業(yè)的中堅，汽車工業(yè)一直是CAE應用的先鋒。CAE技術的應用，有效地推動了汽車制造業(yè)的前進；汽車業(yè)的需求也極大地帶動了CAE。多年來，汽車業(yè)的選型趨向一直是CAE技術發(fā)展的晴雨表，也是業(yè)內人士關注的

12、焦點。CAE分析貫穿了汽車開發(fā)的全過程，小到螺栓預緊力分析，大到整車碰撞模擬和整車NVH（噪聲、振動和聲振粗糙度）分析，CAE分析都發(fā)揮了無可替代的優(yōu)勢和作用。CAE分析范圍覆蓋了結構、流體力學、多體動力學、被動安全、工藝、整機合整車性能等方方面面。概括起來，目前汽車開發(fā)過程中的CAE分析主要包括以下幾個方面。32.1結構強度、剛度和模態(tài)分析及結構優(yōu)化設計車身是轎車的關鍵總成，車身結構必須有足夠的強度以保證氣疲勞壽命，足夠的靜剛度以保證其裝配和使用要求，同時應有合理的動態(tài)特性達到控制振動與噪聲的目的。有限元分析的方法能夠有效地滿足上述車身設計的要求。汽車結構有限元分析的應用體現(xiàn)于：一是在汽車設

13、計中對所有的結構件、主要機械零部件的剛度、強度和穩(wěn)定性進行分析； 二是在汽車的計算機輔助設計和優(yōu)化設計中，用有限元法作為結構分析的工具； 三是在汽車結構分析中普遍采用有限元法來進行各構件的模態(tài)分析，同時在計算機屏幕上直觀形象地再現(xiàn)各構件的振動模態(tài)，進一步計算出各構件的動態(tài)響應，較真實地描繪出動態(tài)過程，為結構的動態(tài)設計了提供方便。有限元分析在汽車結構上的應用實踐證明可以從根本上提到車身設計水平，并降低研制周期和成本。42.2噪聲、振動與不平順性(NVH)的有限元分析 NVH是評價車輛舒適性的重要指標，直接關系到產(chǎn)品的市場形象。NVH分析有助于匹配產(chǎn)品結構重各子系統(tǒng)的振動頻率特性，以消除振動過程中

14、耦合現(xiàn)象，從而改善產(chǎn)品的振動特性。噪音、振動分析包括動力總成的缸體模態(tài)、點的傳遞函數(shù)、靜負荷強度及動態(tài)響應、BIW動態(tài)穩(wěn)定性、整車各子系統(tǒng)的剛度頻率匹配等。雖然NVH的CAE技術起步較晚，NVH的建模方法以及計算還處在摸索階段。但隨著計算機的能力及容量的越來越強大，計算結果的精度越來越準確，計算方法越來越科學性，CAE在汽車的NVH開發(fā)設計當中所發(fā)揮的作用也越來越大。在汽車開發(fā)設計的初期，就以及開始了NVH的各項規(guī)劃，甚至在樣車完成之前或設計圖紙完成之前，通過對現(xiàn)有車型的對比，就可以預先得到新開發(fā)車型的NVH性能指標，并在此基礎上，對設計及制造的各個環(huán)節(jié)加以優(yōu)化及完善。無論是從設計成本上，還是

15、從開發(fā)周期上考慮，都為車廠更快、更好地開發(fā)出新一代車型來提供了強有力的保障?？梢灶A測，NVH的CAE技術，在汽車設計開發(fā)及改進領域內的應用會越來越廣泛，而其本身也會越來越成熟，成為人們進行汽車設計開發(fā)所不可或缺的工具。52.3碰撞與安全性分析私家汽車給人們帶來了便利，讓人們更充分的享受生活。隨著全世界汽車數(shù)量的迅速增加，汽車質量、駕駛技術問題及道路狀況等多種因素合力作用結果，汽車交通事故已成為嚴重問題。聯(lián)合國世界衛(wèi)生組織（WHO）提交的最新報告顯示：近幾年全球每年因交通事故造成死亡的人數(shù)多達約120萬，另外還有數(shù)百萬人在汽車事故中受傷致殘。面對這個嚴重的問題，各國的工程技術人員都在不遺余力的提

16、高汽車的安全性能。早期的被動安全性研究主要是通過大量的試驗來進行，采用同樣的碰撞過程反復進行，收集數(shù)據(jù)。這樣的試驗方法需要相當長的時間。發(fā)達國家每次汽車安全性能的試驗都需要手工打造幾十輛新車，人力、物力、財力都需要很大的消耗。伴隨著計算機技術的發(fā)展，原來不可能完成的大量參數(shù)有限元計算成為可能。有限元計算分析方法運用到汽車的碰撞模擬仿真中，極大地降低了汽車的設計成本和研發(fā)周期，并且獲得更為精確的數(shù)據(jù)對汽車結構進行下一步優(yōu)化。 汽車模擬碰撞分析的目的就是為了提高汽車被動安全性能。對于汽車被動安全性能的要求，一是在碰撞時，車身結構、駕駛系統(tǒng)、座位等能吸收較高能量，緩和沖擊； 二是發(fā)生事故時，確保車內

17、乘員生存空間、安全氣囊、座椅安全帶等對乘員的保護功能，以保證乘員安全并在碰撞后容易進行車外救助和脫險。在汽車碰撞發(fā)生的極短時間內，車身發(fā)生巨大的形變。這種形變伴隨著大位移、大轉動所引起的幾何非線性，又有各種材料發(fā)生大應變時所表現(xiàn)的物理非線性(材料非線性)。所以很難通過常規(guī)的數(shù)學方法對其進行求解，進行實體碰撞試驗的數(shù)據(jù)很難進行采集。本文論述了采用拉格朗日描述對物體的移動建立數(shù)學模型。通過有限元方法將整車按區(qū)域進行建模。并且將建立的整車有限元模型進行整車偏置碰撞的模擬仿真，模擬了碰撞過程后車身的變形結果，得到了碰撞過程中模型的能量與速度變化曲線。從而直觀地掌握了汽車在碰撞過程中能量等參數(shù)的變化情況

18、。將有限元方法運用在汽車碰撞問題的分析中，對汽車結構安全性的改進有一定指導意義。2.4整車性能的分析評價與預測 在IDEAS CAE模塊中建立整車模型，通過強度、剛度計算，可以發(fā)現(xiàn)各個部件之間、各個系統(tǒng)的力的傳動關系，檢驗與設計目標是否相符；通過模態(tài)分析，可以發(fā)現(xiàn)各個系統(tǒng)之間的頻率分布，指導NVH設計。結合Nastran SOL200 可以同時考慮模態(tài)、整體剛度、關鍵部位強度對各個部件的設計靈敏度等進行計算，在保證強度的前提下，進行減重設計、部件優(yōu)化。2.5 結論 至今為止，世界上許多大的汽車公司都采用了CAE技術。通過在開發(fā)過程中開展CAE工作，提高了產(chǎn)品開發(fā)質量、縮短了產(chǎn)品開發(fā)周期、節(jié)約了

19、產(chǎn)品開發(fā)經(jīng)費。概括起來，采用CAE的優(yōu)點如下： 1、 采用計算機輔助工程（CAE）手段，可以在樣品、樣車之前，模擬零部件甚至整車的性能和工作狀況，避免傳統(tǒng)上的設計試制測試改進設計再試制的重復過程。減少了時間上的浪費、縮短了開發(fā)周期，減少了人力、物力和財力上的消耗而減低開發(fā)費用。 2、 國內設計部門隨著三維設計的普及，為開展CAE工作奠定了基礎，使開展同時工程成為可能；同時，在開發(fā)過程中應用CAE技術，也改變了CAD在開發(fā)中只進行幾何模型定義，在開發(fā)同時進行功能設計、性能設計。 3、 在產(chǎn)品開發(fā)過程中開展CAE工作，改變了傳統(tǒng)設計中的依靠經(jīng)驗進行定性分析、缺少定量數(shù)據(jù)的設計方法，使產(chǎn)品減重、性能

20、優(yōu)化成為可能；同時，采用CAE計算能在短時間內嘗試和比較更多的設計方案，因而有可能獲得較佳甚至最優(yōu)的設計而提高開發(fā)質量五 可靠性設計汽車變速器可靠性設計研究前言汽車變速器是整個汽車傳動系統(tǒng)中相對關鍵的一個部件，其設計的好與壞將直接影響汽車實際使用性能，文章對汽車變速器的可靠性設計做了理論上的推導，最后還對優(yōu)化的設計方法的具體運用提出了一個可操作框架。汽車的發(fā)展史上，機械式齒輪變速器有著主要的地位，它結構簡單、使用壽命長，瞬時傳動系數(shù)為一個常量、效率高，機械結構簡單、生產(chǎn)工藝成熟通用，保養(yǎng)便捷。因此機械式齒輪變速器是目前運用廣泛的汽車變速器。隨著汽車工業(yè)的不斷發(fā)展，新技術的不斷運用，自動變速器和

21、無極變速器在汽車上也大量運用，它們的操作簡易的優(yōu)點十分明顯，使得機械式齒輪變速器的市場占有率逐步下降。但近來AMT技術的出現(xiàn)又為機械式齒輪變速器帶來了新的活力，因此對于機械式齒輪變速器的研究還是有一定意義的。針對以上分析，文章對汽車機械式變速器的可靠性設計做相關研究6。1.相關研究1.1機械的可靠性設計機械產(chǎn)品可靠性設計分析是指為滿足機械產(chǎn)品的可靠性而進行的功能性設計。目前世界上已廣泛使用的如故障模式及影響分析、故障樹分析、可靠性預測、概率設計等先進設計方法及手段在國內的可靠性設計方面應用還不充分。分析系統(tǒng)研制階段的主要任務，并結合工程實際中開展可靠性設計分析工作的經(jīng)驗可知，各種可靠性設計分析

22、工作主要集中在技術指標論證階段、方案論證階段和工程研制階段，包括可靠性要求制定、可靠性建模、預計分配、故障模式影響、危害性分析、故障樹分析和可靠性仿真分析等?？煽啃栽O計分析工作從宏觀上可以分為定性設計分析和定量設計分析，可靠性定性分析方法相對應用廣泛，并且得到了工程驗證，而定量設計分析的方法則是機械可靠性設計分析中的難點和薄弱環(huán)節(jié)，特別是在數(shù)字化環(huán)境中如何利用CAD/CAE工具進行定量的機械可靠性參數(shù)設計也是今后重要的發(fā)展方向7。1.2汽車變速器相關研究對機械式變速器來說，在最大傳動比的情況下，設計時需要將負荷最大爬坡度、低檔最大動力輸出、最大附著力輸出以及最低穩(wěn)定車速輸出當作設計的約束條件。

23、汽車機械式變速器最小和最大傳動比確定后，還需要確定中間各檔的傳動比。通常，中間各檔傳動比的確定需要考慮較多的因素，實現(xiàn)起來有一定的難度，設計者一般采用以往的設計經(jīng)驗作為設計依據(jù)。從理論上來說，檔位增多可以優(yōu)化汽車的整體動力燃油比，但如果變速器前進檔位超過5個時，會使整個變速器結構復雜化，操作者的操縱也相應變得復雜，因此，機械式變速器檔位通常不超過5個。從以上分析發(fā)現(xiàn)，對于變速器每個檔位具體傳動比的分配目前還沒有一個可以量化、精確化的操作方法，都是經(jīng)驗來確定的具體比值，不符合設計過程的嚴謹性，存在明顯缺陷。伴隨著設計方法的主觀因素大，在評價設計方法上，同樣還沒有一個量化可行的評價模式。文章針對以

24、上問題，通過理論推導，提出了一種機械式變速器的優(yōu)化設計方法。2.汽車變速器可靠性優(yōu)化設計2.1目標函數(shù)中心距最小，是為了最小化一對齒輪間的徑向尺寸，從而采取實際中心距最小作為優(yōu)化目標的設計思路，其目標函數(shù)為f=acost/cos't。在上式中a為理論值，t為端面壓力角值，cos't為端面嚙合角值8。最大重合度，是以給定的中心距為前提，齒輪嚙合平穩(wěn)煤炭技術基本混合遺傳算法流程框架的條件下，目標使一對斜齒圓柱齒輪擁有較大的度量值，其目標函數(shù)為f=1/+1 1。上式中：為端面重合值，為軸向重合值。體積最小，是一般機械設計的基本目標，具體到機械式齒輪變速器上就是要求在一定承載能力前提下

25、，使一對齒輪體積為最小。其中目標函數(shù)為f=4×d2a1+d2a21 1×b，式中da1是小齒輪分度圓的直徑，da2是大齒輪分度圓的直徑，b是齒輪寬度。驅動功率極限發(fā)揮率，是在結合每個檔位使用頻率不同的情況下，不同的使用條件對速比值，其目標函數(shù)為Pdlim=Pemaxvmax-vmin1 1-ni=1wiwAiPemaxvmax-vmin1 1，上式中Pdlim為功率發(fā)揮極限率，Pemax為發(fā)動機的最大輸出功率，vmax為最大車速，vmin為最小車速，Ai為計算系數(shù)，wi為第i檔的利用率系數(shù)，w為各檔利用率系數(shù)平均值。2.2約束條件2.2.1最大傳動比約束條件最大傳動比定義為

26、：變速器I檔傳動比i1和主減速器傳動比i0的積。它受汽車路面的附著力和汽車最大爬坡度兩個條件影響，其推導如下：由驅動輪與路面附著條件得：i1G2rrTemaxi0；得到約束條件：g11X 1=i1-G2rrTemaxi00；根據(jù)最大爬坡度：i1mg fcosmax+sinmax1 1rrTemaxi0T；則有：g21X1=mg fcosmax+sinmax1 1rrTemaxi0T-i10；在以上條件中，cosmax為最大爬坡度，取值為16.7°g為道路滾動系數(shù)；為附著系數(shù)；T為機械效率；G2為最大載荷；m為汽車質量；Temax為發(fā)動機最大轉矩；rr為車輪半徑。2.2.2中心距A約束

27、條件中心距是機械式齒輪變速器的一個關鍵性能指標值，它影響著變速器的最終設計體積。其設計思想是：在保證設計強度的前提下，滿足發(fā)動機最大轉矩與變速器最大傳動比的值最大的條件，要盡可能的減小中心距A的值。有以下經(jīng)驗公式：A=KA·Temaxi1g3于是得到A的約束條件為：g111X1=KAmin·0.96Temaxi13-mn1z1+z21 12cos10g121X1=mn1z1+z21 12cos1-KAmax·0.96Temaxi1302.2.3斜齒輪軸向的重迭系數(shù)在設計時如果要滿足斜齒輪傳動平穩(wěn)性，在量化上就體現(xiàn)出斜齒輪傳動軸向重迭系數(shù)大于或者等于1。即：=bsi

28、nmn1，則有以下約束條件：g231X1=mn1-bsin10；g241X 1=mn2-bsin20；g251X 1=mn3-bsin30；g261X 1=mn4-bsin40；g271X 1=mn5-bsin50。2.2.4可靠性條件機械式齒輪變速器的每對嚙合齒輪都必須滿足接觸抗疲勞可靠性條件，單一的齒輪齒根彎曲均需要滿足疲勞強度可靠性條件，所以齒輪的組合也需要滿足疲勞強度可靠性條件。齒輪的可靠性約束條件參照GB 3480-2007要求。2.3優(yōu)化運用算法概述系統(tǒng)設計優(yōu)化理論近幾年發(fā)展迅速，對于約束問題的優(yōu)化設計也層出不窮，如人工神經(jīng)網(wǎng)絡與數(shù)據(jù)融合等新技術、新理論的運用，使得優(yōu)化設計更加科學

29、。但它們也存在一定的不完善性，使其應用受到限制。許多諸如隨機試驗法、可行方向法等優(yōu)化設計方法，雖然程序結構相對簡單，不能全面解決優(yōu)化問題，容易出現(xiàn)優(yōu)化設計的返古現(xiàn)象。文章提出了一種混合遺傳算法，它包括了遺傳算法與傳統(tǒng)優(yōu)化設計法兩者的優(yōu)點，具有收斂快，運用范圍更廣的優(yōu)點。3結束語隨著科學技術迅速發(fā)展，人們對汽車的操作性要求的提高，系統(tǒng)設計理論的發(fā)展為汽車設計解決了許多設計難題。但是，在汽車變速器的設計上簡單的用靜態(tài)設計與類比設計。經(jīng)過多年的實踐發(fā)現(xiàn)，這些傳統(tǒng)設計方法所設計的產(chǎn)品，在性能與成本等方面都有許多問題。因此，需要更多的加入信息技術在設計中的參與程度，最重要的是增加計算機輔助設計以及新理論

30、、新方法的具體應用。六 創(chuàng)新設計現(xiàn)代汽車設計的生命在于創(chuàng)新, 現(xiàn)代汽車的完善和發(fā)展離不開整合。面臨著汽車設計周期越來越短，制造成本居高不下，產(chǎn)業(yè)投資有增無減，市場開拓難度越來越大，已經(jīng)不是純設計問題，更不是單靠技術手段所能解決的，需要考慮汽車生命周期內的許多實際問題，需要依靠成熟的技術經(jīng)濟體系的強大支撐，需要以效費比的高低來衡量。現(xiàn)代汽車的創(chuàng)新整合設計是個大的系統(tǒng)工程，涉及產(chǎn)品戰(zhàn)略、市場營銷、信息反饋、環(huán)境保護、材料回收等方面，已不同于傳統(tǒng)意義的開環(huán)系統(tǒng)，而屬于受控、可調的閉環(huán)系統(tǒng)。不僅對設計人員提出了更新、更全面的要求，而且還對企業(yè)管理層和領導層均提出了更高的要求，以適應經(jīng)濟全球化帶動汽車產(chǎn)

31、品設計的創(chuàng)新、技術進步和持續(xù)發(fā)展，全力提升中國汽車工業(yè)科技、產(chǎn)能、效益的競爭力。 現(xiàn)代汽車開發(fā)不單以應用新技術、新工藝、新材料多少作為衡量其先進性的指標，而且還以創(chuàng)新性，以及應用了多少成熟技術、成熟工藝、成熟材料等確保其可靠性、可維護性和經(jīng)濟性來衡量?？梢赃@樣認為，現(xiàn)代汽車開發(fā)既需要創(chuàng)新理論的指導，先進技術的領航，更離不開成熟的技術經(jīng)濟體系的支撐。其中，創(chuàng)新整合設計很關鍵，其直接影響整車開發(fā)周期的長短、性能的優(yōu)劣和效費比的高低。七 表面設計9 表面設計的基礎是表面工程，表面工程的定義是將材料表面與基體一起作為一個系統(tǒng)進行設計、制造，利用表面工程技術（包括表面轉換技術，薄膜技術，涂、鍍層技術三大

32、領域），使材料表面獲得各種所需要的功能，極大地提高了各種產(chǎn)品抵抗環(huán)境（如運行環(huán)境和自然環(huán)境）侵蝕的能力。它能調整表面摩擦磨損特性并賦予表面特殊需要的物理化學等方面的特用功能，達到提高產(chǎn)品技術含量，滿足產(chǎn)品高技術性能要求，提高可靠性，延長產(chǎn)品使用壽命等目的。八 綠色設計9綠色設計（green design）也稱生態(tài)設計（ecological design）、環(huán)境設計（design for environment）或環(huán)境意識設計（environment conscious design）。在零部件整個生命周期內，著重考慮的是零部件的環(huán)境屬性（如可拆性、可回收性、可維護性、可重復利用性等），并將其作

33、為設計目標，在滿足環(huán)境目標要求的同時，保證零部件應有的功能、使用壽命和質量等要求。綠色設計零部件的特征有：技術先進性、材料資源利用最優(yōu)性、人-機和諧性、良好的可拆性、多生命周期性、經(jīng)濟性等。九 傳統(tǒng)設計與現(xiàn)代設計方法的比較1傳統(tǒng)設計以經(jīng)驗、試湊、靜態(tài)、定性分析、手工勞動為特征，導致設計周期長、設計質量差、設計費用高，產(chǎn)品缺乏競爭力。與傳統(tǒng)設計相比較，現(xiàn)代設計主要有以下特點：（1） 系統(tǒng)性?，F(xiàn)代設計采用邏輯的、系統(tǒng)的設計方法。目前有兩種體系：一種是美國倡導的創(chuàng)造性設計學，在知識、手段和方法不充分的條件下，運用創(chuàng)造技法，充分發(fā)揮想象，進行辯證思維，形成新的構思和設計。一種是德國倡導的設計方法學，用從抽象到具體的發(fā)散思維，以“功能-原理-結構”框架為模型的橫向變異和縱向綜合，用計算機構造多種方案，評價決策選出最優(yōu)方案。傳統(tǒng)設計是經(jīng)驗、類比的設計方法，用收斂的思維方法過早地進入具體方案，對功能原理的分析既不充分也不系統(tǒng)，不強調創(chuàng)新，也很難得到最優(yōu)方案。（2） 社會性?，F(xiàn)代設計將產(chǎn)品設計擴展到整個生命周期，發(fā)展了“面向X”技術，即在設計過程中同時考慮制造、維修、成本、包裝運輸、回收、質量等因素。現(xiàn)代設計開發(fā)新產(chǎn)品的整個過程，從產(chǎn)品的概念形成到報廢處理的全壽命周期中所有問題，都要以面向社會、面向市場為主導思想全面考慮解決。設計過程中的功能分析、原理方案確