汽車(chē)中機(jī)電一體化技術(shù)的應(yīng)用范文

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摘要：

社會(huì)科學(xué)技術(shù)的飛速發(fā)展，給社會(huì)生活生產(chǎn)帶來(lái)了巨大的影響，機(jī)電一體化技術(shù)發(fā)展較快并且得到廣泛應(yīng)用，不斷的促進(jìn)社會(huì)的競(jìng)價(jià)發(fā)展。本文主要是從分析機(jī)電一體化技術(shù)的基本內(nèi)容和特點(diǎn)，探究了機(jī)電一體化技術(shù)在汽車(chē)行業(yè)的應(yīng)用。

關(guān)鍵詞：

機(jī)電一體化；汽車(chē)行業(yè)；應(yīng)用發(fā)展

隨著計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)發(fā)展，機(jī)電一體化技術(shù)也已經(jīng)成為一門(mén)具有單獨(dú)體系的新型科學(xué)，其發(fā)展要不斷更新。機(jī)電一體化技術(shù)的基本特征大多是相同的，機(jī)電一體化系統(tǒng)是其研究的最主要的一方面，由機(jī)械技術(shù)、自動(dòng)控制技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)、電力電子技術(shù)和微電子技術(shù)等組成，各技術(shù)融合實(shí)現(xiàn)一些特定的功能極大值。

1.機(jī)電一體化技術(shù)概述

機(jī)電一體化是指將技術(shù)相關(guān)原理在機(jī)電一體化系統(tǒng)中充分的應(yīng)用與發(fā)展，在機(jī)械產(chǎn)品中的機(jī)構(gòu)主功能、動(dòng)力功能、信息處理功能和控制功能上引進(jìn)電子技術(shù)和計(jì)算機(jī)技術(shù)，并將機(jī)損裝置和電子設(shè)備以及計(jì)算機(jī)軟件等有機(jī)結(jié)合起來(lái)構(gòu)成的系統(tǒng)總成。高級(jí)機(jī)電一體化產(chǎn)品使機(jī)械產(chǎn)品實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化、數(shù)字化和智能化。計(jì)算機(jī)數(shù)控系統(tǒng)、計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)、輔助制造系統(tǒng)、機(jī)器人、柔性制造系統(tǒng)、計(jì)算機(jī)集成制造系統(tǒng)等是目前機(jī)電一體化研究和開(kāi)發(fā)主要方向，實(shí)現(xiàn)最優(yōu)化的系統(tǒng)或者產(chǎn)品技術(shù)綜合。機(jī)電一體化的重要思想是設(shè)計(jì)系統(tǒng)原理與集成綜合技術(shù)。機(jī)電一體化作為一門(mén)應(yīng)用廣泛的技術(shù)，其具有多方面的特點(diǎn)：1）使用廣泛，機(jī)電一體化技術(shù)應(yīng)用十分廣泛，遠(yuǎn)遠(yuǎn)超出了機(jī)械工程范疇，機(jī)電一體化產(chǎn)品能夠在不同的領(lǐng)域場(chǎng)合應(yīng)用，符合客戶提出的更強(qiáng)的應(yīng)變需求；2）具有較高的生產(chǎn)能力，大部分機(jī)電一體化產(chǎn)品具有自動(dòng)信息處理與控制能力，可以利用自動(dòng)控制系統(tǒng)按照設(shè)計(jì)的具體要求完成既定的操作，提升生產(chǎn)能力；3）具有極高的安全性，其包括警報(bào)、自動(dòng)化監(jiān)控、自動(dòng)化診斷、自動(dòng)化保護(hù)等性能，當(dāng)出現(xiàn)故障時(shí)，能夠采用自動(dòng)化保護(hù)方法，盡量減少人員與機(jī)械設(shè)備發(fā)生事故，提成設(shè)備的安全性能。未來(lái)控制智能化、精確化、零延遲化、結(jié)合計(jì)算機(jī)處理技術(shù)和信號(hào)傳輸技術(shù)，將成為機(jī)電一體化的發(fā)展趨勢(shì)，將新技術(shù)與機(jī)電一體化技術(shù)結(jié)合并運(yùn)用到更多的領(lǐng)域。

2.汽車(chē)機(jī)電一體化技術(shù)的發(fā)展

機(jī)電一體化在汽車(chē)行業(yè)應(yīng)用發(fā)展快速，許多的機(jī)械控制系統(tǒng)被電子控制系統(tǒng)代替，其發(fā)展主要有三個(gè)階段：第一階段是20世紀(jì)60年代到70年代，主要是應(yīng)用電子裝置對(duì)部分汽車(chē)機(jī)械功能進(jìn)行改善，比如電子控制燃油噴射；第二階段是80年代到90年代，主要是汽車(chē)制造設(shè)計(jì)上體現(xiàn)機(jī)電一體化技術(shù)，進(jìn)行集成大規(guī)模電路應(yīng)用，并解決了機(jī)械部件無(wú)法解決的復(fù)雜自動(dòng)控制問(wèn)題，對(duì)于提升汽車(chē)運(yùn)行過(guò)程中的可靠功能發(fā)揮了關(guān)鍵作用；第三階段是90年代中期至今，機(jī)電一體化技術(shù)在汽車(chē)領(lǐng)域已經(jīng)達(dá)到了成熟發(fā)展，重視整體上機(jī)電一體化技術(shù)的設(shè)計(jì)，廣泛應(yīng)用計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)和信息技術(shù)，使汽車(chē)更加自動(dòng)化、智能化。

3.汽車(chē)中機(jī)電一體化技術(shù)應(yīng)用

3.1微機(jī)控制發(fā)電機(jī)體系

發(fā)動(dòng)機(jī)控制單元ECU的核心是通用微處理器或者是為汽車(chē)發(fā)動(dòng)機(jī)專門(mén)設(shè)計(jì)的大規(guī)模集成電路（LSI），從各個(gè)傳感器得到的模擬電壓信號(hào)和從發(fā)動(dòng)機(jī)輸出軸得到的脈沖信號(hào)都有輸入到發(fā)動(dòng)機(jī)控制單元，再通過(guò)模擬數(shù)字轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號(hào)。將這些數(shù)字信號(hào)作為基礎(chǔ)信息，對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)控制單元內(nèi)的最佳空氣燃料比、點(diǎn)火時(shí)間、排氣再循環(huán)等進(jìn)行計(jì)算，再將這些計(jì)算結(jié)果作為驅(qū)動(dòng)信號(hào)輸出，用以空氣與燃料質(zhì)量比。當(dāng)燃料空氣比例增加時(shí)，燃料占比較少，不利于點(diǎn)火；相反，當(dāng)燃料空氣比例減少時(shí)，氧氣稀薄，導(dǎo)致碳化氫與一氧化碳增加。因此，將氧氣與燃料比控制在合適的比例范圍內(nèi)，才有助于發(fā)動(dòng)機(jī)各項(xiàng)運(yùn)動(dòng)狀態(tài)維持在最佳狀態(tài)，保持正常的符合運(yùn)動(dòng)。

3.2電子控制的自動(dòng)變速器

自動(dòng)變速器的目的是為了降低變速器的功率損耗，提高動(dòng)力傳遞系統(tǒng)的有效功率，增加了變速裝置的檔數(shù)，使得汽車(chē)的行駛速度到達(dá)最佳比例，達(dá)到省力、省能、舒適安全的特點(diǎn)。各種傳感器監(jiān)測(cè)的信息會(huì)通過(guò)發(fā)動(dòng)機(jī)輸入到電子控制裝置，換擋信息、程序開(kāi)關(guān)及自動(dòng)跳合開(kāi)關(guān)的信息綜合到一起而選擇出滿足行駛條件的最佳檔次信息，系統(tǒng)電子控制裝置是通過(guò)自動(dòng)變起器的監(jiān)測(cè)電路進(jìn)行自檢及失效監(jiān)測(cè)，即在行駛前對(duì)所有電路進(jìn)行檢測(cè)。汽車(chē)啟動(dòng)后，通過(guò)判斷報(bào)警燈的狀態(tài)來(lái)判斷其系統(tǒng)功能是否正常，若警燈處于熄滅狀態(tài)，說(shuō)明其功能正常；若警燈處于開(kāi)著狀態(tài)，則系統(tǒng)存在故障，自動(dòng)變速器進(jìn)入非電控程序狀態(tài)。

3.3汽車(chē)激光測(cè)距雷達(dá)系統(tǒng)

汽車(chē)激光測(cè)距雷達(dá)系統(tǒng)重點(diǎn)通過(guò)計(jì)算機(jī)對(duì)車(chē)間距離的處理器、雷達(dá)測(cè)距、前后汽車(chē)狀況等進(jìn)行控制。激光單片機(jī)與汽車(chē)防按控制系統(tǒng)有效結(jié)合，針對(duì)倒車(chē)減速和正常行駛時(shí)檢測(cè)汽車(chē)前后方距離范圍內(nèi)是否有障礙物體，并且在關(guān)鍵時(shí)間組織報(bào)警，進(jìn)一步有效阻止發(fā)生的交通事故。測(cè)距激光雷達(dá)安裝在汽車(chē)各個(gè)方向，通過(guò)光學(xué)天線發(fā)射光速，如果遇到障礙物后出現(xiàn)了散射的后方信號(hào)，同時(shí)被光學(xué)天線進(jìn)行了接收，適時(shí)調(diào)節(jié)出方位距離信息。利用中央處理設(shè)備分析持續(xù)輸出的方位距離信息，能夠準(zhǔn)確判斷出物體是否在前面運(yùn)動(dòng)，計(jì)算出相應(yīng)的汽車(chē)間距和速度，并且判斷它能否與本車(chē)進(jìn)行必要的接觸，進(jìn)一步?jīng)Q定汽車(chē)行駛的安全速度。當(dāng)出現(xiàn)危險(xiǎn)情況時(shí)，系統(tǒng)與警報(bào)裝置接觸，發(fā)送警報(bào)信號(hào)。

3.4汽車(chē)制動(dòng)系統(tǒng)

汽車(chē)制動(dòng)系統(tǒng)最主要的是BBW系統(tǒng)與ABS系統(tǒng)。BBW系統(tǒng)傳遞的是電流，而不是液壓油與壓縮空氣，由電線傳遞能量，數(shù)據(jù)線傳遞信號(hào)，縮短了制動(dòng)反映時(shí)間，車(chē)輪制動(dòng)模塊、中央電子控制單元ECM和電子踏板模塊等關(guān)鍵部件組成BBW系統(tǒng)。工作模式：駐車(chē)制動(dòng)時(shí)需踩下制動(dòng)踏板，該操作信號(hào)將反饋給中央電控單元，然后帶弄機(jī)械制動(dòng)控制單元能啟動(dòng)電機(jī)。皮帶和斜盤(pán)式齒輪機(jī)帶動(dòng)電機(jī)驅(qū)動(dòng)絲桿，絲桿旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)可以使止推螺母沿著絲桿螺紋向前移動(dòng)。制動(dòng)摩擦片通過(guò)止推螺母與制動(dòng)器活塞接觸按壓到制動(dòng)盤(pán)上。相反地，當(dāng)電流超過(guò)特定值后，電流被控制電源切斷，解除駐車(chē)制動(dòng)，止推螺母沿著絲桿相反方向自動(dòng)旋回，制動(dòng)器活塞釋放壓力，密封圈的復(fù)原而引起制動(dòng)盤(pán)可能的失衡促使制動(dòng)器活塞回退，制動(dòng)摩擦片脫離制動(dòng)盤(pán)。ABS系統(tǒng)基本功能是可感知制動(dòng)輪每一瞬時(shí)的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)，并根據(jù)其運(yùn)動(dòng)狀態(tài)相應(yīng)地調(diào)節(jié)制動(dòng)器動(dòng)力矩的大小，避免出現(xiàn)輪上的抱死現(xiàn)象，有效提升汽車(chē)行駛的安全性。人們一般對(duì)制動(dòng)發(fā)生時(shí)出現(xiàn)的前輪增重、后輪減重以及后輪抱死更加不利汽車(chē)方向控制的特點(diǎn)，研制出了一套能夠限制機(jī)動(dòng)車(chē)四輪制動(dòng)裝置即防抱死裝置ABS系統(tǒng)，同時(shí)也是電子控制技術(shù)在汽車(chē)領(lǐng)域做出的突出貢獻(xiàn)，可以使汽車(chē)很好地應(yīng)對(duì)突發(fā)事件，ABS系統(tǒng)控制框圖如圖1所示。

4.結(jié)束語(yǔ)

機(jī)電一體化技術(shù)是制造業(yè)關(guān)鍵核心技術(shù)，發(fā)展社會(huì)生產(chǎn)力的要求，不只是在汽車(chē)行業(yè)取得如此大的成就，在其他的各行各業(yè)中都得到了更廣泛的應(yīng)用，為國(guó)家?guī)?lái)更大的經(jīng)濟(jì)效益與社會(huì)效益。

參考文獻(xiàn)：

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作者:王佺慶 秦挽星 單位:湖北工業(yè)職業(yè)技術(shù)學(xué)院 湖北工業(yè)職業(yè)技術(shù)學(xué)院汽車(chē)工程系