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汽车中机电一体化技术的应用

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摘要:

社会科学技术的飞速发展,给社会生活生产带来了巨大的影响,机电一体化技术发展较快并且得到广泛应用,不断的促进社会的竞价发展。本文主要是从分析机电一体化技术的基本内容和特点,探究了机电一体化技术在汽车行业的应用。

关键词:

机电一体化;汽车行业;应用发展

随着计算机网络发展,机电一体化技术也已经成为一门具有单独体系的新型科学,其发展要不断更新。机电一体化技术的基本特征大多是相同的,机电一体化系统是其研究的最主要的一方面,由机械技术、自动控制技术、计算机技术、电力电子技术和微电子技术等组成,各技术融合实现一些特定的功能极大值。

1.机电一体化技术概述

机电一体化是指将技术相关原理在机电一体化系统中充分的应用与发展,在机械产品中的机构主功能、动力功能、信息处理功能和控制功能上引进电子技术和计算机技术,并将机损装置和电子设备以及计算机软件等有机结合起来构成的系统总成。高级机电一体化产品使机械产品实现自动化、数字化和智能化。计算机数控系统、计算机辅助设计、辅助制造系统、机器人、柔性制造系统、计算机集成制造系统等是目前机电一体化研究和开发主要方向,实现最优化的系统或者产品技术综合。机电一体化的重要思想是设计系统原理与集成综合技术。机电一体化作为一门应用广泛的技术,其具有多方面的特点:1)使用广泛,机电一体化技术应用十分广泛,远远超出了机械工程范畴,机电一体化产品能够在不同的领域场合应用,符合客户提出的更强的应变需求;2)具有较高的生产能力,大部分机电一体化产品具有自动信息处理与控制能力,可以利用自动控制系统按照设计的具体要求完成既定的操作,提升生产能力;3)具有极高的安全性,其包括警报、自动化监控、自动化诊断、自动化保护等性能,当出现故障时,能够采用自动化保护方法,尽量减少人员与机械设备发生事故,提成设备的安全性能。未来控制智能化、精确化、零延迟化、结合计算机处理技术和信号传输技术,将成为机电一体化的发展趋势,将新技术与机电一体化技术结合并运用到更多的领域。

2.汽车机电一体化技术的发展

机电一体化在汽车行业应用发展快速,许多的机械控制系统被电子控制系统代替,其发展主要有三个阶段:第一阶段是20世纪60年代到70年代,主要是应用电子装置对部分汽车机械功能进行改善,比如电子控制燃油喷射;第二阶段是80年代到90年代,主要是汽车制造设计上体现机电一体化技术,进行集成大规模电路应用,并解决了机械部件无法解决的复杂自动控制问题,对于提升汽车运行过程中的可靠功能发挥了关键作用;第三阶段是90年代中期至今,机电一体化技术在汽车领域已经达到了成熟发展,重视整体上机电一体化技术的设计,广泛应用计算机网络技术和信息技术,使汽车更加自动化、智能化。

3.汽车中机电一体化技术应用

3.1微机控制发电机体系

发动机控制单元ECU的核心是通用微处理器或者是为汽车发动机专门设计的大规模集成电路(LSI),从各个传感器得到的模拟电压信号和从发动机输出轴得到的脉冲信号都有输入到发动机控制单元,再通过模拟数字转换成数字信号。将这些数字信号作为基础信息,对发动机控制单元内的最佳空气燃料比、点火时间、排气再循环等进行计算,再将这些计算结果作为驱动信号输出,用以空气与燃料质量比。当燃料空气比例增加时,燃料占比较少,不利于点火;相反,当燃料空气比例减少时,氧气稀薄,导致碳化氢与一氧化碳增加。因此,将氧气与燃料比控制在合适的比例范围内,才有助于发动机各项运动状态维持在最佳状态,保持正常的符合运动。

3.2电子控制的自动变速器

自动变速器的目的是为了降低变速器的功率损耗,提高动力传递系统的有效功率,增加了变速装置的档数,使得汽车的行驶速度到达最佳比例,达到省力、省能、舒适安全的特点。各种传感器监测的信息会通过发动机输入到电子控制装置,换挡信息、程序开关及自动跳合开关的信息综合到一起而选择出满足行驶条件的最佳档次信息,系统电子控制装置是通过自动变起器的监测电路进行自检及失效监测,即在行驶前对所有电路进行检测。汽车启动后,通过判断报警灯的状态来判断其系统功能是否正常,若警灯处于熄灭状态,说明其功能正常;若警灯处于开着状态,则系统存在故障,自动变速器进入非电控程序状态。

3.3汽车激光测距雷达系统

汽车激光测距雷达系统重点通过计算机对车间距离的处理器、雷达测距、前后汽车状况等进行控制。激光单片机与汽车防按控制系统有效结合,针对倒车减速和正常行驶时检测汽车前后方距离范围内是否有障碍物体,并且在关键时间组织报警,进一步有效阻止发生的交通事故。测距激光雷达安装在汽车各个方向,通过光学天线发射光速,如果遇到障碍物后出现了散射的后方信号,同时被光学天线进行了接收,适时调节出方位距离信息。利用中央处理设备分析持续输出的方位距离信息,能够准确判断出物体是否在前面运动,计算出相应的汽车间距和速度,并且判断它能否与本车进行必要的接触,进一步决定汽车行驶的安全速度。当出现危险情况时,系统与警报装置接触,发送警报信号。

3.4汽车制动系统

汽车制动系统最主要的是BBW系统与ABS系统。BBW系统传递的是电流,而不是液压油与压缩空气,由电线传递能量,数据线传递信号,缩短了制动反映时间,车轮制动模块、中央电子控制单元ECM和电子踏板模块等关键部件组成BBW系统。工作模式:驻车制动时需踩下制动踏板,该操作信号将反馈给中央电控单元,然后带弄机械制动控制单元能启动电机。皮带和斜盘式齿轮机带动电机驱动丝杆,丝杆旋转运动可以使止推螺母沿着丝杆螺纹向前移动。制动摩擦片通过止推螺母与制动器活塞接触按压到制动盘上。相反地,当电流超过特定值后,电流被控制电源切断,解除驻车制动,止推螺母沿着丝杆相反方向自动旋回,制动器活塞释放压力,密封圈的复原而引起制动盘可能的失衡促使制动器活塞回退,制动摩擦片脱离制动盘。ABS系统基本功能是可感知制动轮每一瞬时的运动状态,并根据其运动状态相应地调节制动器动力矩的大小,避免出现轮上的抱死现象,有效提升汽车行驶的安全性。人们一般对制动发生时出现的前轮增重、后轮减重以及后轮抱死更加不利汽车方向控制的特点,研制出了一套能够限制机动车四轮制动装置即防抱死装置ABS系统,同时也是电子控制技术在汽车领域做出的突出贡献,可以使汽车很好地应对突发事件,ABS系统控制框图如图1所示。

4.结束语

机电一体化技术是制造业关键核心技术,发展社会生产力的要求,不只是在汽车行业取得如此大的成就,在其他的各行各业中都得到了更广泛的应用,为国家带来更大的经济效益与社会效益。

参考文献:

[1]孙素闪.机电一体化技术的应用和未来发展[J].科技向导,2011(30).

[2]石美峰.机电一体化技术的发展与思考[J].山西焦煤科技,2009,(3).

[3]白慧杰.机电一体化技术应用与机械工程领域的前景分析[J].机械教育,2005(01).

[4]王晓勇.解析机电一体化技术及其发展应用展望[J].科技传播,2013(06).

作者:王佺庆 秦挽星 单位:湖北工业职业技术学院 湖北工业职业技术学院汽车工程系

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