一、緒論
機械零件的設計方法，可以從不同的角度做出分類。目前較為流行的分類方法是把過去長期採用的設計方法稱為常規的設計方法即傳統的設計方法，近幾十年發展起來的設計方法稱為現代設計方法。本文將將兩者進行比較。
二、汽車零部件的傳統設計
目前大中專院校所使用的《機械原理》教材，主要研究的是機構的原理、運動分析和零部件的設計．當前所採用的設計方法仍是以直覺設計、經驗設計、靜態設計為基礎的常規設計方法．其不足之處是沒有把設計本身當作一門學科來對待，所使用的設計方法主要有．
1)理論設計
根據長期總結出來的設計理論和實驗資料所進行的設計稱為理論設計．如對簡單受拉桿的強度設計
設計強度計算式
σ≤σlim／s 或f／a≤σlim 式中
f：作用在杆上的外載荷
a：拉桿的橫截面積 urn：拉桿材料的極限應力
s：安全係數
可以利用上面公式直接求解桿件必須的橫截面積，也可以按其他方法先初步設計桿件的橫截面尺寸，然後用強度計算公式去校核．由於實際情況複雜多變，若安全係數選擇過大，則產品傻、大、粗．若安全係數過小，則很難保證安全性．
2)經驗設計
根據某類零件已有的設計方法與經驗關係式，或根據設計者個人的工作經驗用模擬辦法所進行的設計叫經驗設計．隨著設計產品的技術系統越來越複雜。技術含量不斷提高，產品更新發展速度加快，經驗模擬的設計方法已不能滿足市場需要．
3）模型實驗設計
對於一些尺寸巨大而結構又很複雜的重要零件，尤其是一些重型整體機械零件，為了提高設計質量，可採用模型實驗設計的方法。即把初步設計的零部件或機器製成小模型或小尺寸樣機，經過實驗的手段對其各方面的特性進行檢驗，根據實驗結果對設計進行逐步的修改，從而達到完善。這樣的設計過程叫做模型實驗設計。
三、汽車零部件的現代設計
現代設計方法是新理論與計算機應用相結合的產物．它是以思維科學、設計理論系統工程為基礎，以方**為手段，以計算機為工具的各種技術和程式的總和．
1)機械零件的可靠性設計
零件的可靠性設計是指在規定的時間內、規定的條件下、完成規定功能的能力．可靠性設計主要特徵是將常規設計方法中所涉及的設計變數如材料強度、疲勞壽命、尺寸、應力等，看成服從某種分布的隨機變數．然後根據產品的可靠性指標要求，用概率統計的方法得出零部件和元器件的主要結構引數和尺寸．根據概率論的觀點，再孤立地講安全係數是沒有意義的，必須和對應的可靠性聯絡起來．比如：按常規設計方法，安全係數大於1的零件是不應該失效的，但在實際中，安全係數很大的零件也有發生失效的事件，這種現象從我們常規的設計方法是不能理解的，而從概率設計的觀點來講是完全合乎規律的．如將引起零件失效的因素統稱為「應力」，用s表示，則s可表示為各種失效因素，si(i=1、2 、 )的函式
s= (s1，s2， ，s )
同樣將零件抵抗失效的因素稱為「強度」，用r 表示，則r可表示為各種影響強度的因素 ri(i=1、2、 、 )的函式
r=g( rl，r2， ，rn)
在可靠性設計中，由於應力s和強度r都是隨機變數，因此，判斷乙個零件是否安全可靠，是以強度r大於應力s所發生的概率來表示的，其設計準則為
r(￡)=p(r>s)≥ [r]式中r(￡)表示零件在執行中的安全概率，即可靠度．它是指零件在工作時間￡內的一種能力．
[r]稱為零件的許用可靠度，它表示零件在規定時間內和規定的條件下實現設計要求的一種能力，即許用安全概率．
2)機械零件的優化設計
按傳統的常規設計方法，對絕大多數零件(如齒輪模數、齒數、輪齒寬、螺旋角等引數)所設計的結果儘管在剛度、強度兩方面可以滿足設計要求，但由於經驗性和盲目性，而不能達到最優化結果．
優化設計跳出了傳統的設計思想，它是在符合一系列限制條件的前提下，求出滿足最優效果的設計引數解，由於計算量大，在計算機出現前只是經驗推斷，近年來該技術有了很快的發展．這裡借助乙個例子簡單介紹幾個基本概念．
例設計一容積為v的無蓋圓柱筒，要求用料最省．
(1)設計變數：設計中必須最後確定的各個引數．如上例中圓柱筒底面半徑1，桶高2．
(2)約束條件：各個變數從實際工程出發，其取值範圍所受到各種各樣的限制和條件約束．可分為等式約束和不等式約束．
如上例中
桶的容積 v=π122 —— 等式約束
桶底圓半徑1>0 ——不等式約束
桶高 z2>0 ——不等式約束
(3)目標函式：目標函式是預期優化目標中各設計變數關係的數學表示式．
如上例中，用料最省
=π12+2π12
(4)最優化方法：最優化問題也稱數學規劃問題，根據數學模型中是否包含約束條件分為無約束優化問題和約束優化問題．常見無約束化方法有：一維搜尋法、梯度法、牛頓法、共軛方向法．常見約束優化法有：
約束一維搜尋、可行方向法、懲罰函式法等．
如上例即可構造懲罰函式求解1、2
3)機械零件的計算機輔助設計
在主要是人工資料檢索、手工計算和繪圖的傳統設計中，往往需要較多的人力和較長的設計週期．特別是對一些複雜的計算及繪圖，只能採取近似計算及作圖，影響了設計的質量．計算機輔助設計(cad)可把人們的經驗、智慧型和創造力與計算機高速運算的功能有機地結合起來。有利於發揮人和機器的各自特長，大大加速設計程序．借助於cad系統，我們可以用精確計算代替近似計算，用計算機繪圖代替手工繪圖，從而使設計理論和結果日趨完善．
四、汽車零部件傳統設計方法與現代設計方法的比較
五、汽車零部件設計方法的展望
由於科學技術的急速發展和市場競爭的日益加劇，以cad/cae/cam為代表的現代汽車零部件的設計方法正逐漸代替手工傳統的設計方法,許多汽車零部件的設計軟體不斷出現，這些大型軟體包含的設計內容從零件建模到引數選取，尺寸計算，有限元分析到零件引數優化設計以及模擬**，通過建立虛擬樣機，縮短開發周期，節省設計成本。
計算機在設計中的應用已從早期的輔助分析計算和輔助繪圖，發展到現在的優化設計、並行設計、三維建模、設計過程管理、設計製造一體化、**和虛擬製造等。特別是網路和資料庫技術在設計中的應用，加快了設計程序，提高了設計質量，方便了與其他部門或協作企業的資訊交換。隨著科學技術的不斷發展，有限元分析、優化設計、可靠性設計、計算機輔助設計和計算等現代設計技術不斷應用到汽車零部件的設計領域中。
在今後汽車零部件的設計領域，汽車零部件現代設計方法的地位將會顯得越來越重要！
六、現代設計方法在例項中的應用
——變速箱齒輪設計
1）變速箱齒輪的設計準則：
由於汽車變速箱各檔齒輪的工作情況是不相同的，所以按齒輪受力、轉速、雜訊要求等情況，應該將它們分為高檔工作區和低檔工作區兩大類。齒輪的變位係數、壓力角、螺旋角、模數和齒頂高係數等都應該按這兩個工作區進行不同的選擇。
高檔工作區：通常是指
三、四、五檔齒輪，它們在這個區內的工作特點是行車利用率較高，因為它們是汽車的經濟性檔位。在高檔工作區內的齒輪轉速都比較高，因此容易產生較大的雜訊，特別是增速傳動，但是它們的受力卻很小，強度應力值都比較低，所以強度裕量較大，即使削弱一些小齒輪的強度，齒輪匹配壽命也在適用的範圍內。因此，在高檔工作區內齒輪的主要設計要求是降低雜訊和保證其傳動平穩，而強度只是第二位的因素。
低檔工作區：通常是指
一、二、倒檔齒輪，它們在這個區內的工作特點是行車利用率低，工作時間短，而且它們的轉速比較低，因此由於轉速而產生的雜訊比較小。但是它們所傳遞的力矩卻比較大，輪齒的應力值比較高。所以低檔區齒輪的主要設計要求是提高強度，而降低雜訊卻是次要的。
在高檔工作區，通過選用較小的模數、較小的壓力角、較大的螺旋角、較小的正角度變位係數和較大的齒頂高係數。通過控制滑動比的雜訊指標和控制摩擦力的雜訊指標以及合理選用總重合度係數、合理分配端麵重合度和軸向重合度，以滿足現代變速箱的設計要求，達到降低雜訊、傳動平穩的最佳效果。而在低檔區工作區，通過選用較大的模數、較大的壓力角、較小的螺旋角、較大的正角度變位係數和較小的齒頂高係數，來增大低檔齒輪的彎曲強度，以滿足汽車變速箱低檔齒輪的低速大扭矩的強度要求。
以下將具體闡述怎樣合理選擇這些設計引數。
2）變速箱各檔齒輪基本引數的選擇
a、合理選用模數
b、合理選用壓力角
c、合理選用螺旋角
d、合理選用正角度變位
e、提高齒頂高係數
3）變速箱齒輪嚙合質量指標的控制
a、分析齒頂寬
b、 分析最小側隙
c、分析重合度
d、分析滑動比
e、分析壓強比
4）降低變速箱齒輪雜訊的設計
a、控制滑動比的雜訊指標cg
db 基圓直徑；db』 相配齒輪的基圓直徑；dfa 嚙合起始圓直徑；
tn 法向齒距；a 齒輪中心距；d』 相配齒輪的外徑；t 端麵壓力角；
b、控制摩擦力的雜訊指標rf
c、 控制重合度來降低雜訊
d、採用小模數和小壓力角來降低雜訊
5）變速箱齒輪強度的計算方法：
6）iso齒輪強度計算方法
a、齒面接觸強度計算
b、輪齒彎曲強度計算
7）變速箱齒輪的優化設計：
a、數學模型：
設計變數：模數、齒數、壓力角、齒寬、螺旋角、變位係數、中心距；
約束條件：基本引數約束：模數係數限制、齒寬係數限制、螺旋角限制、壓力角限制、齒數限制；
嚙合質量約束：齒頂寬限制、重合度限制、壓強比限制、滑動比限制、主動輪根切限制、被動輪根切限制
強度約束：接觸強度限制、彎曲強度限制；
目標函式：一檔齒輪：以中心距最小為目標
二、三、
四、五、倒檔齒輪：在一檔優化結果的基礎上，以齒寬最小為目標；
汽車零部件
軸瓦是滑動軸承和軸接觸的部分，非常光滑，一般用青銅 減摩合金等耐磨材料製成，在特殊情況下,可以用木材 塑料或橡皮製成。也叫 軸襯 形狀為瓦狀的半圓柱面。滑動軸承工作時，軸瓦與轉軸之間要求有一層很薄的油膜起潤滑作用。如果由於潤滑不良，軸瓦與轉軸之間就存在直接的摩擦，摩擦會產生很高的溫度，雖然軸瓦是由於...
汽車零部件
組成交通運輸工具汽車的各個部分的基本單元，也叫汽車配件，簡稱汽配，主要由以下幾大部分構成 發動機配件 節氣門體,發動機,發動機總成,油幫浦 油嘴,漲緊輪,氣缸體,軸瓦,水幫浦,燃油噴射,密封墊,凸輪軸,氣門,曲軸,連桿總成 活塞,皮帶,消聲器,化油器,油箱 水箱,風扇,油封,散熱器 濾清器 傳動系配...
汽車零部件知識
汽車整體結構分為以下幾個部分 1 發動機 1.1發動機潤滑系統1.2發動機冷卻系統1.3燃油系統1.4排氣系統 1.5配氣系統 1.6點火系統 1.7起動系統 1.8發動機管理系統 2 變速箱 2.1手動變速箱 2.2自動變速箱 3 傳動系統 發動機和變速器 4 汽車內飾 1 發動機 發動機 eng...