論機電一體化技術與汽車產品開發

吳鑫華

摘要：本文從機電一體化的含義著手，概述機電一體化的核心技術，分析機電一體化技術的基本內容、技術特點，由此引申到機電一體化技術在汽車上的應用。并對機電一體化技術發展前景進行展望。

關鍵詞：機電一體化；汽車新產品；創新開發

1.引言

上世紀八十年代，在機械加工中，隨著計算機技術的引入，機械與電子這兩門不挨邊的學科技術，隨著實際工作的需要，逐漸地被融合在一起，于是就誕生了機電一體化技術。機電一體化是在機械產品中的機構主功能、動力功能、信息處理功能和控制功能上引進電子與計算機技術，并將機損裝置和電子設備以及計算機軟件等有機結合起來構成的系統總稱。近年來，隨著微電子技術和計算機應用技術的快速發展，機電一體化技術的應用領域在不斷地擴大。

2.機電一體化技術的內容與特點

機電一體化技術主要是由機械技術、電子技術、計算機技術、流體（氣壓、液壓）技術等組合而成的綜合性學科技術。

2.1 機電一體化技術的內容

2.1.1精密機械技術

機械技術在機電一體化技術中，屬于基礎地位。在機械與電子技術彼此結合的過程中，對機械加工的精密性和精確度有了更高的要求。

2.1.2信息處理技術

機電一體化設備在工作中，受監控和受控制的部件的狀態參數被源源不斷地輸入到信息處理器，利用神經網絡技術、系統控制技術，實現電腦智能化管理。這種管理是動態的、高速的、高效率的，這種技術是機電一體化技術的核心。

2.1.3檢測與傳感器技術

在機電一體化設備中的工作過程中，各種參數與相應的信息都要通過傳感器進行接收，并通過信號檢測裝置進行測量，然后送入信息處理裝置，最后，控制裝置根據反饋信息實現對機械加工的自動控制。

2.1.4自動控制技術

自動控制技術屬于機電一體化技術的主要功能性技術。使用該技術，可以實現車輛的精確定位、能耗補償、狀態自動調試等功能。從而提高車輛元器件的工作效率。

2.1.5伺服驅動技術

伺服驅動技術的使用主體是執行元件，執行元件在接到控制系統下達的命令后，迅速將命令傳達給執行機構，同時將傳感器監控到的執行效果回傳給控制系統。伺服驅動技術就好比軍隊中的傳令兵，對軍情起到上傳下達的作用。它的可靠性直接關系到機電一體化技術的應用。

2.1.6系統總體技術

根據設備的功能性，將其分解為若干功能單元，利用可行性技術，對功能單元的實用性和技術性進行分析與測評，依照系統功能邏輯，擇優選出最適宜的方案，完成整個系統的整體功能開發與應用。系統總體技術的特殊性就在于，第一可以保證設備的工作性能，第二可以體現設備的機電一體化技術設計的獨特性。系統總體技術體現了機電一體化技術設計者的邏輯思辨能力，反映了單個機電一體化設備與其它同類設備的迥異性。

2.2 機電一體化技術的特點

2.2.1極高的安全性

在設備運行過程中，機電一體化設備的監測與報警、自動診斷與保護功能的應用，可以在出現危險情況的時候，第一時間啟動自動保護功能，防止發生事故，達到提升工作安全的作用。

2.2.2較高的生產性

機電一體化設備具有信息自動處理與控制能力，其加工、檢驗的精敏度有了大幅度的提升。自動控制系統能夠更準確地保障機械機構的執行情況，按照設計要求保證加工質量和產品合格率。

2.2.3提升了使用功能

通過編輯程序，機電一體化設備利用數字化加工模式，實現機械加工的完成，由于減少了傳統機床的手柄與按鈕，使得操作過程變得簡單。機電一體化技術運用數學模型，分析變化參數，自動選擇并保持設備的最佳狀態，實現自動操作的最優化。

2.2.4適用性日漸廣泛

機電一體化設備打破了單項技術的限制，組合了多學科多系統的技術，開創了自動化的先河。機電一體化設備具備的自動補償功能、自動監控功能、自動保護功能以及智能化等，能夠在不同領域場合的應用，符合客戶提出的更多更高的應變需求，其適用性日漸廣泛。

3.機電一體化技術的具體應用

3.1 在發動機體系的應用

利用微處理器或大規模集成電路，通過多個傳感器接收的電壓模擬信號和脈沖信息，傳輸至控制發動機單元，利用數字模擬將其轉變為信號數字，實現對發動機的控制。以這些信息為基礎，對發動機單元中的燃料空氣比例、點火具體時間、循環排氣效率進行計算，將計算結果作為噴射閥燃料控制與點火設備的驅動信息進行輸出，實現對空氣與燃料質量比例的有效控制。

3.2 在測距雷達系統的應用

汽車在行駛中和倒車過程中，起到有效監測作用的系統是測距雷達系統，它是由防按控制系統、激光單片機結合而成的。監測是否存在障礙物體，并在第一時間報警，起到有效阻止事故發生的作用。這個系統通過計算機實現對監測處理器、測距計算、汽車狀況等的控制，通過汽車前后部的測距激光雷達，利用中央處理設備分析方位與距離信息，準確判斷物體是否在運動，準確計算出相應的間距和速度，精確判斷它能否與本車發生接觸，當出現危險情況時，系統與警報裝置接觸，發送警報信號。

3.3 對自動變速器的監控應用

自動化變速器的重要作用是為了降低汽車的損耗功率，提升傳遞動力系統的有效功率。增加變速器的檔位，提升汽車的最佳行駛的動力扭矩比，充分降低油耗，增加汽車的安全性和舒適性。發動機具體工作情況需要利用傳感器實施檢測，接收的數據信息將被電子監控裝置輸入并加以處理，選擇符合最佳行駛條件的信息，由電子設備向液壓設備下達指令，實現對換擋的控制。

3.4 在ABS系統中的應用

隨著道路建設與汽車制造水平的進步，汽車的速度越來越高，傳單憑機械制動已不能滿足安全駕駛的需要了，在高速行駛中，車輛容易因發生輪轂抱死而導致駕駛員對車輛失去控制的危險情況。通過應用機電一體化技術，可以有效克服輪轂抱死，從而避免災害性事故的發生。汽車制動防抱死裝置，即ABS系統。就是通過電子感應器、控制器監控輪轂的運動情況，當車輛在制動的時候，通過控制快速而頻繁的剎車、松閘動作，有效實現輪轂因為被抱死而導致車輪強行滑動的危險情況，每一次控制都是通過機電一體化技術隨時感知和控制的，這種控制速率是遠遠超過人的神經反應速度的。

4.結論

機電一體化技術的出現，是科學技術跨學科的產物。機電一體化技術的應用，提高了生產效率，提高了產品質量，降低了材料的浪費，減少了能源的耗損。提高了企業的整體競爭能力，對于汽車行業的整體發展也具有重要意義。

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