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学点知识 | 哪些专业难度被严重低估?布鲁弗莱大学在哪里

发布时间:2024-06-27浏览:5

标题图片:全景视野

哪些专业的难度被严重低估?

知乎组织账号:斯巴鲁中国 (100+赞)

对于这个问题,我想说其实生活中有很多小细节很符合这个问题,比如烹饪锅的形状和弧度,会让同样的食材做出来的味道不一样。

我们前面说的“车辆工程”这个万能专业,其实就很适合这个问题。

曾经,我在年轻气盛的时候参加过FSAE比赛,当时FSAE项目首次进入中国,需要用一年的时间设计和加工一辆平均成本20万的方程式赛车(以生产1000辆计算),并参加一系列静态&动态测试才能参赛。

看上去很酷是不是?但在很多非专业人士(甚至是同行)眼中,整辆赛车只需要用各种外购的零件组装在一起就可以了,一点技术含量都没有。

同时在很多国外专业人士眼中,车辆工程≈BLUE FLY。

但事实上,这个专业并不是看上去的那样。

举两个简单的例子:螺栓和弹簧,大部分都是根据需要购买、组装,但要做到最正确的设计和选型却并不容易。

我们先从螺栓开始。很简单,对吧?只需旋转螺栓,两个独立的部件就组装在一起了。

但其实,这个看似简单的螺栓背后隐藏着很多细节。比如很多人可能分不清螺丝、螺母、螺栓、螺母和螺丝的区别。在工业界,螺母和螺丝这些术语是不存在的,它们只是“俗称”。

这是一个螺栓。

这才是坚果。

通过把两者拧在一起,就可以把两个部分紧固在一起。这在力学上称为连接。

这是一个螺丝。

不需要螺母,只需将其拧在电路板或其他合适的地方即可固定。

让我们讨论一下螺栓。

抛开螺栓,看螺纹,我们可以衍生出公制螺纹、美制螺纹、标准螺纹等连接螺纹,以及方螺纹、梯形螺纹、锯齿螺纹等传动螺纹。

从强度上看,也有普通强度、高强度等级别,通常我们用4.4、4.8、5.6、8.8等级别来衡量螺栓的强度,从8.8级开始就应该是高强度螺栓了。

不同强度等级的螺栓不仅材质不同,热处理方式也不同,工业上需要进行热处理来提高材料的强度等级。

PS:金属热处理是将金属材料加热到一定温度,并在此温度下保温一段时间,然后迅速冷却,以提高材料强度的处理方法。

除此之外,关于螺栓还有很多其他的知识点,比如内六角螺栓和外六角螺栓的标准,螺距的加工特点等等,在这里我就不一一赘述了。

有兴趣的话可以去图书馆找一本《机械连接手册》,里面有很多关于螺栓的知识,而且全球闻名的Hardlock螺母很少有其他品牌能与之竞争。

写到这里,有的朋友可能会问:“写这么多螺栓干什么?跟主题有什么关系?”我们下面就来谈谈这一点。对于车辆工程这样实用的职业来说,螺栓连接可以覆盖车辆的每一个角落,任何一个地方的螺栓选择不正确,都可能出现问题。

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螺栓的生产制造难度很大,需要投入大量的资金,但对于汽车工程师来说,这些都不是问题,因为可以直接使用标准件,但购买螺栓却没有我们想象的那么简单。

我们需要提前考虑螺栓的连接位置,并考虑到各种维修、拆卸的可能性,毕竟设计一个六角螺栓却不能用扳手拧动,实在是太恶心了。

我们需要考虑机械结构的受力,根据结构的受力情况选择合适的螺栓。但问题是,这个应力该如何分析计算呢?如果只是简单的吊挂重物,那么计算起来就很简单了。

重物产生的重力作为螺栓破坏的剪力,只要在安全系数范围内,螺栓强度达到这个水平,就可以进行分析。其实对于副车架这种极其复杂的力学结构,力的验证是一个非常大的难点,比如剧烈碰撞产生的冲击力和缓慢施加的力,就是完全不同的两个强度等级。

我们还需要考虑螺栓紧固位置的加工条件,根据连接要求,在现有的加工水平下是否可以制造,以及制造过程中可能出现的成本问题。你知道原因,不就是在某处加工一个螺栓孔吗?

但是这个螺栓孔要在什么材料上加工呢?即使是同样标准尺寸的孔,铝合金、45钢、钛合金的加工钻头和加工方法肯定是不一样的。

我们应该采用什么样的加工方法才能达到好、快、便宜的效果?我们应该选择哪种螺纹和螺距?我们应该防止螺栓松动吗?我们需要设计反向螺纹吗?

例如F1车轮的锁紧螺母,考虑到车轮的转动,工程师会采用反螺纹的设计。

这些都是车辆工程看得见的问题,还有很多看不见的困难。比如加工精度怎么保证?机床设备本身可能存在问题,理论再伟大也难以实施。更可怕的是,可能没有一个固定的标准。夏天和冬天,东北和海南都可能导致零部件生产存在差异。

正如我的朋友所说:车辆工程(所有机械工程)的难点在于,原理、理论我都懂,但不一定能做到。

说到车辆工程的难度,我们再来说说另外一个东西——弹簧。

在很多朋友眼里,弹簧就跟螺栓没什么两样——“不就是一根有弹性的螺旋钢筋吗?”殊不知,每一根弹簧都是很多知识的结晶。

采用什么类型的钢材、直径应该多粗、线圈数量应该多少、高度应该多高,这些都没有绝对的值,都需要根据悬架的性能特点进行精细化定制,弹簧的性能也很大程度上影响着车辆的操控性能。

但知识上的困难并不是真正的困难核心,弹簧最难的还是“人”,最难的是人对悬挂的认知和性能的取舍。

车辆悬架与簧上质量组成的振动系统和车辆本身的固有频率是影响车辆行驶性能的重要参数,但在性能的调整上,必须做出一系列的权衡,为了保持性能,必须牺牲一定的舒适度;为了保持舒适度,必须牺牲一定的性能。

对于悬架结构而言,弹簧的基本性能就是满足强度要求、刚度要求以及整车稳定性要求,但这些都只是基础,如果进一步从性能和产品上考虑,弹簧的体积、重量以及稳定性等都需要花费很多精力去研究。

根据车辆轮距、轴距和质量等基本参数,可以确定弹簧的负载要求。根据车辆悬架的偏移频率,我们可以计算悬架刚度,进而确定减震器弹簧刚度。然后,我们使用这些参数作为性能要求,进一步改进弹簧设计。

弹簧的主要性能取决于弹簧外径、弹簧内径、弹簧中径、弹簧丝径、弹簧材料性质、弹簧有效工作圈数、弹簧自由高度、螺旋升角等。

最可怕的是这些数值并不是固定的(保证安全的强度等级才是最基本的数值),在保证安全的基础上,这些性能参数是可以组合调整的,这也是为什么有些减震器厂家可以花5-6年时间研究一个弹簧,专门针对相应的车型进行开发。

更重要的是,减震器和螺栓只是汽车的一个小部件,任何失误,哪怕是最轻微的妥协,都可能影响产品的性能,而挑剔的消费者会注意到这一点。

其实这个问题的核心在于对未知领域的了解不够,因为没有更深层次的知识,所以没有难度的概念,360个职业都有顶尖人才,其实每个职业都有自己的问题,是普通人难以理解的。

无论任务多小,总有人能把它完美地完成。

我见过人用数控车床把蛋壳车出来,也见过斯巴鲁技师用钢板敲大头鞋。从某种意义上来说,把蛋壳车、敲大头鞋或许不如“040秒、超豪华氛围灯”那么有话题性,但这些基本细节也决定了一辆车的成败。

本文是写给汽车工程行业的,也是写给汽车工程这样需要默默奉献的行业。没有一颗对技术敬畏的心,永远打磨不出好的产品。这也是斯巴鲁产品的“特点”。

斯巴鲁的产品,包括WRX STI,都不是以加速为主导的。但专业用户对斯巴鲁的认可度却很高。为什么?就是因为这些被“打磨”过的“软”性能。相比打造一辆百公里加速不到5秒的车,把一辆车调到“人性化”的性能要累得多。

以科技为核心,最大程度打磨汽车的人性化性能,并不是随口说说而已。

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