機(jī)電一體化技術(shù)在汽車中的應(yīng)用探究

1、文章來源 畢業(yè)論文網(wǎng) 機(jī)電一體化技術(shù)在汽車中的應(yīng)用探究文章來源 畢業(yè)論文網(wǎng) 摘要：從機(jī)電一體化的含義著手，結(jié)合機(jī)電一體化的發(fā)展?fàn)顩r及其核心技術(shù)，從發(fā)動機(jī)微機(jī)控制系統(tǒng)、汽車激光雷達(dá)自動防撞微機(jī)控制系統(tǒng)、電子控制的自動變速器、abs 系統(tǒng)幾個方面分析了機(jī)電一體化技術(shù)在汽車中的應(yīng)用，并對機(jī)電一體化技術(shù)發(fā)展前景進(jìn)行了展望。關(guān)鍵詞：機(jī)電一體化技術(shù)；汽車應(yīng)用；技術(shù)分析；發(fā)展趨勢1 機(jī)電一體化概述機(jī)電一體化是在以機(jī)械、電子技術(shù)和計算機(jī)科學(xué)為主的多門學(xué)科相互滲透、相互結(jié)合過程中逐漸形成和發(fā)展起來的一門新興邊緣技術(shù)學(xué)科，而機(jī)電一體化產(chǎn)品是在機(jī)械產(chǎn)品的基礎(chǔ)上，采用微電子技術(shù)和計算機(jī)技術(shù)生產(chǎn)出來的新一代產(chǎn)品。初級的

2、機(jī)電一體化產(chǎn)品是指采用微電子技術(shù)代替和完善機(jī)械產(chǎn)品中的一部分，以提高產(chǎn)品的性能；而高級的機(jī)電一體化產(chǎn)品是利用機(jī)電一體化技術(shù)使機(jī)械產(chǎn)品實現(xiàn)自動化、數(shù)字化和智能化，并使產(chǎn)品性能實現(xiàn)質(zhì)的飛躍。因此，機(jī)電一體化是在機(jī)械產(chǎn)品中的機(jī)構(gòu)主功能、動力功能、信息處理功能和控制功能上引進(jìn)電子技術(shù)和計算機(jī)技術(shù)，并將機(jī)損裝置和電子設(shè)備以及計算機(jī)軟件等有機(jī)結(jié)合起來構(gòu)成的系統(tǒng)總稱。機(jī)電一體化技術(shù)同時也是工程領(lǐng)域不同種類技術(shù)的綜合及集合，它是建立在機(jī)械技術(shù)、微電子技術(shù)、計算機(jī)和信息處理技術(shù)、自動控制技術(shù)、電力電子技術(shù)、伺服驅(qū)動技術(shù)以及系統(tǒng)總體技術(shù)基礎(chǔ)之上的一種高新技術(shù)。近年來，隨著微電子技術(shù)和計算機(jī)應(yīng)用技術(shù)的快速發(fā)展，機(jī)電

3、一體化技術(shù)領(lǐng)域在不斷地擴(kuò)大和完善。目前機(jī)電一體化的研究和開發(fā)主要包括計算機(jī)數(shù)控系統(tǒng)、機(jī)器人、計算機(jī)輔助設(shè)計輔助制造系統(tǒng)、柔性制造系統(tǒng)和計算機(jī)集成制造系統(tǒng)等。機(jī)電一體化產(chǎn)品和系統(tǒng)的特點是產(chǎn)品和系統(tǒng)功能的實現(xiàn)是機(jī)構(gòu)中所有部分功能共同作用的結(jié)果，這與傳統(tǒng)機(jī)電設(shè)備中機(jī)械與電子系統(tǒng)相對獨立，可以分別工作具有本質(zhì)的區(qū)別。2 機(jī)電一體化設(shè)計的關(guān)鍵技術(shù)機(jī)電一體化產(chǎn)品是由多種技術(shù)以及相關(guān)的組成部分構(gòu)成的綜合體，而機(jī)電一體化技術(shù)是由多種技術(shù)相互交叉、相互滲透形成的一門綜合性邊緣技術(shù)，它所涉及的技術(shù)領(lǐng)域非常廣泛。概括起來，機(jī)電一體化設(shè)計的關(guān)鍵技術(shù)包括下述6 個方面。2.1 精密機(jī)械技術(shù)機(jī)械技術(shù)是機(jī)電一體化技術(shù)的基礎(chǔ)

4、，因為機(jī)電一體化產(chǎn)品的主功能和構(gòu)造功能大都以機(jī)械技術(shù)為主來得以實現(xiàn)。在機(jī)械傳動和控制與電子技術(shù)相互結(jié)合的過程中，對機(jī)械技術(shù)提出了更高的要求，如傳動的精密性和精確度的要求與傳統(tǒng)機(jī)械技術(shù)相比有了很大的提高。在機(jī)械系統(tǒng)技術(shù)中，新材料、新工藝、新原理以及新結(jié)構(gòu)等方面在不斷地發(fā)展和完善，以滿足機(jī)電一體化產(chǎn)品對縮小體積、減輕重量、提高剛度以及改善工作性能等方面的要求。2.2 信息處理技術(shù)信息處理技術(shù)是指在機(jī)電一體化產(chǎn)品工作過程中，與工作過程中各種參數(shù)和狀態(tài)以及自動控制有關(guān)的信息的交換、存取、運算、判斷和決策分析等。在機(jī)電一體化產(chǎn)品中，實現(xiàn)信息處理技術(shù)的主要工具是計算機(jī)。計算機(jī)技術(shù)包括硬件和軟件技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)與

5、通信技術(shù)、數(shù)據(jù)處理技術(shù)和數(shù)據(jù)庫技術(shù)等。在機(jī)電一體化產(chǎn)品中，計算機(jī)信息處理裝置是產(chǎn)品的核心，它控制和指揮整個機(jī)電一體化產(chǎn)品的運行，因此，計算機(jī)應(yīng)用及其信息處理技術(shù)是機(jī)電一體化技術(shù)中最關(guān)鍵的技術(shù)，它包括目前廣泛研究并得到實際應(yīng)用的人工智能技術(shù)、專家系統(tǒng)技術(shù)以及神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)等。2.3 檢測與傳感器技術(shù)在機(jī)電一體化產(chǎn)品中，工作過程的各種參數(shù)、工作狀態(tài)以及與工作過程有關(guān)的相應(yīng)信息都要通過傳感器進(jìn)行接收，并通過相應(yīng)的信號檢測裝置進(jìn)行測量，然后送入信息處理裝置以及反饋給控制裝置，以實現(xiàn)產(chǎn)品工作過程的自動控制。機(jī)電一體化產(chǎn)品要求傳感器能快速和準(zhǔn)確地獲取信息并且不受外部工作條件和環(huán)境的影響，同時檢測裝置能不失真

6、地對信息信號進(jìn)行放大和輸送及轉(zhuǎn)換。2.4 自動控制技術(shù)機(jī)電一體化產(chǎn)品中的自動控制技術(shù)包括高精度定位控制、速度控制、自適應(yīng)控制、校正、補(bǔ)償?shù)?。機(jī)電一體化產(chǎn)品中自動控制功能的不斷擴(kuò)大，使產(chǎn)品的精度和效率都在迅速提高。通過自動控制，機(jī)電一體化產(chǎn)品在工作過程中能及時發(fā)現(xiàn)故障，并自動實施切換，減少了停機(jī)時間，使設(shè)備的有效利用率提高。由于計算機(jī)的廣泛應(yīng)用，自動控制技術(shù)越來越多地與計算機(jī)控制技術(shù)結(jié)合在一起，它已成為機(jī)電一體化技術(shù)中十分重要的關(guān)鍵技術(shù)。該技術(shù)的難點在于現(xiàn)代控制理論的工程化和實用化，控制過程中邊界條件的確定，優(yōu)化控制模型的建立以及抗干擾等。2.5 伺服驅(qū)動技術(shù)伺服驅(qū)動技術(shù)主要是指機(jī)電一體化產(chǎn)品中

7、的執(zhí)行元件和驅(qū)動裝置設(shè)計中的技術(shù)問題，它涉及設(shè)備執(zhí)行操作的技術(shù)，對所加工產(chǎn)品的質(zhì)量具有直接的影響。機(jī)電一體化產(chǎn)品中的執(zhí)行元件有電動、氣動和液壓等類型，其中多采用電動式執(zhí)行元件，驅(qū)動裝置主要是各種電動機(jī)的驅(qū)動電源電路，目前多為電力電子器件及集成化的功能電路構(gòu)成。執(zhí)行元件一方面通過接口電路與計算機(jī)相聯(lián)，接受控制系統(tǒng)的指令，另一方面通過機(jī)械接口與機(jī)械傳動和執(zhí)行機(jī)構(gòu)相聯(lián)，以實現(xiàn)規(guī)定的動作。因此，伺服驅(qū)動技術(shù)直接影響著機(jī)電一體化產(chǎn)品的功能執(zhí)行和操作，對產(chǎn)品的動態(tài)性能、穩(wěn)定性能、操作精度和控制質(zhì)量等具有決定性的影響。2.6 系統(tǒng)總體技術(shù)系統(tǒng)總體技術(shù)是從整體目標(biāo)出發(fā)，用系統(tǒng)的觀點和方法，將機(jī)電一體化產(chǎn)品的總

8、體功能分解成若干功能單元，找出能夠完成各個功能的可能技術(shù)方案，再把功能與技術(shù)方案組合成方案組進(jìn)行分析、評價，綜合優(yōu)選出適宜的功能技術(shù)方案。系統(tǒng)總體技術(shù)的主要目的是在機(jī)電一體化產(chǎn)品各組成部分的技術(shù)成熟、組件的性能和可靠性良好的基礎(chǔ)上，通過協(xié)調(diào)各組件的相互關(guān)系和所用技術(shù)的一致性來保證產(chǎn)品實現(xiàn)經(jīng)濟(jì)、可靠、高效率和操作方便等。系統(tǒng)總體技術(shù)是最能體現(xiàn)機(jī)電一體化設(shè)計特點的技術(shù)，也是保證其產(chǎn)品工作性能和技術(shù)指標(biāo)得以實現(xiàn)的關(guān)鍵技術(shù)。3 汽車機(jī)電一體化技術(shù)的發(fā)展?fàn)顩r社會的需求、技術(shù)的進(jìn)步以及法規(guī)的推動，使汽車采用了機(jī)電一體化技術(shù)，并快速發(fā)展。在法規(guī)方面，如最早的安全法規(guī)，以及隨后的噪聲、尾氣排放和燃油的經(jīng)濟(jì)性等法規(guī)的推出，強(qiáng)制地推動了電子技術(shù)在汽車上的廣泛應(yīng)用，使許多機(jī)械控制系統(tǒng)被電子控制系統(tǒng)所代替，并形成了汽車機(jī)電一體化發(fā)展的3 個階段。 （1）第1 階段：20 世紀(jì)60 年代中期到20 世紀(jì)70 年代末期。從20 世紀(jì)60 年代中期到20 世紀(jì)70 年代末期，主要是應(yīng)用電子裝置改善部分機(jī)械性能，如電子控制燃油噴射和硅整流發(fā)電機(jī)等。（2）第2