機(jī)電一體化技術(shù)在汽車中的應(yīng)用探究

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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(dòng)機(jī)微機(jī)控制系統(tǒng)、汽車激光雷達(dá)自動(dòng)防撞微機(jī)控制系統(tǒng)、電子控制的自動(dòng)變速器、ABS 系統(tǒng)幾個(gè)方面分析了機(jī)電一體化技術(shù)在汽車中的應(yīng)用，并對(duì)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(shì) 　　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(jì)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

2、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(jì)算機(jī)技術(shù)生產(chǎn)出來的新一代產(chǎn)品。初級(jí)的機(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(jí)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(shí)現(xiàn)自動(dòng)化、數(shù)字化和智能化，并使產(chǎn)品性能實(shí)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(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)合起來構(gòu)成的系統(tǒng)總稱。機(jī)電一體化技術(shù)同時(shí)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(jì)算機(jī)和信息處理技術(shù)、自動(dòng)控制技術(shù)、電力電子技術(shù)、伺服驅(qū)動(dòng)技

3、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(jì)算機(jī)應(yīng)用技術(shù)的快速發(fā)展，機(jī)電一體化技術(shù)領(lǐng)域在不斷地?cái)U(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(jì)算機(jī)數(shù)控系統(tǒng)、機(jī)器人、計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)／輔助制造系統(tǒng)、柔性制造系統(tǒng)和計(jì)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(diǎn)是產(chǎn)品和系統(tǒng)功能的實(shí)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(duì)獨(dú)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(jì)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

4、技術(shù)領(lǐng)域非常廣泛。概括起來，機(jī)電一體化設(shè)計(jì)的關(guān)鍵技術(shù)包括下述6 個(gè)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)，因?yàn)闄C(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(shí)現(xiàn)。在機(jī)械傳動(dòng)和控制與電子技術(shù)相互結(jié)合的過程中，對(duì)機(jī)械技術(shù)提出了更高的要求，如傳動(dòng)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(duì)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

5、動(dòng)控制有關(guān)的信息的交換、存取、運(yùn)算、判斷和決策分析等。在機(jī)電一體化產(chǎn)品中，實(shí)現(xiàn)信息處理技術(shù)的主要工具是計(jì)算機(jī)。計(jì)算機(jī)技術(shù)包括硬件和軟件技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)與通信技術(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(jì)算機(jī)信息處理裝置是產(chǎn)品的核心，它控制和指揮整個(gè)機(jī)電一體化產(chǎn)品的運(yùn)行，因此，計(jì)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(shí)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(hào)檢測裝置進(jìn)行測量，然后送入信息

6、處理裝置以及反饋給控制裝置，以實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品工作過程的自動(dòng)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(shí)檢測裝置能不失真地對(duì)信息信號(hào)進(jìn)行放大和輸送及轉(zhuǎn)換。 　　2.4 自動(dòng)控制技術(shù)機(jī)電一體化產(chǎn)品中的自動(dòng)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(dòng)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(dòng)控制，機(jī)電一體化產(chǎn)品在工作過程中能及時(shí)發(fā)現(xiàn)故障，并自動(dòng)實(shí)施切換，減少了停機(jī)時(shí)間，使設(shè)備的有效利用率提高。由于計(jì)算機(jī)的廣泛應(yīng)用，自動(dòng)控制技術(shù)越來越多地與計(jì)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

7、關(guān)鍵技術(shù)。該技術(shù)的難點(diǎn)在于現(xiàn)代控制理論的工程化和實(shí)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(dòng)技術(shù)伺服驅(qū)動(dòng)技術(shù)主要是指機(jī)電一體化產(chǎn)品中的執(zhí)行元件和驅(qū)動(dòng)裝置設(shè)計(jì)中的技術(shù)問題，它涉及設(shè)備執(zhí)行操作的技術(shù)，對(duì)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(dòng)、氣動(dòng)和液壓等類型，其中多采用電動(dòng)式執(zhí)行元件，驅(qū)動(dòng)裝置主要是各種電動(dòng)機(jī)的驅(qū)動(dòng)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(jì)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(dòng)和執(zhí)行機(jī)構(gòu)相聯(lián)，以實(shí)現(xiàn)規(guī)定的動(dòng)作。因此，伺服驅(qū)動(dòng)技術(shù)直接影響著機(jī)電一

8、體化產(chǎn)品的功能執(zhí)行和操作，對(duì)產(chǎn)品的動(dòng)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(diǎn)和方法，將機(jī)電一體化產(chǎn)品的總體功能分解成若干功能單元，找出能夠完成各個(gè)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(píng)價(jià)，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(shí)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(jì)特點(diǎn)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(shí)

9、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(huì)的需求、技術(shù)的進(jìn)步以及法規(guī)的推動(dòng)，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(dòng)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(gè)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 階段：20 世紀(jì)70 年代末期到20 世紀(jì)90 年代中期。 　　從20 世紀(jì)70 年代末期到20 世紀(jì)90 年代中期，在汽車的設(shè)計(jì)制造中，體現(xiàn)出機(jī)電一體化的思想和技術(shù)。大規(guī)模集成電路得到廣泛應(yīng)用，并解決了機(jī)械部件無法解決的復(fù)雜自動(dòng)控制問題，增加了可靠性。 　　（3）第3 階段：