论机电一体化技术与汽车产品开发

吴鑫华

摘要：本文从机电一体化的含义着手，概述机电一体化的核心技术，分析机电一体化技术的基本内容、技术特点，由此引申到机电一体化技术在汽车上的应用。并对机电一体化技术发展前景进行展望。

关键词：机电一体化；汽车新产品；创新开发

1.引言

上世纪八十年代，在机械加工中，随着计算机技术的引入，机械与电子这两门不挨边的学科技术，随着实际工作的需要，逐渐地被融合在一起，于是就诞生了机电一体化技术。机电一体化是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与计算机技术，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称。近年来，随着微电子技术和计算机应用技术的快速发展，机电一体化技术的应用领域在不断地扩大。

2.机电一体化技术的内容与特点

机电一体化技术主要是由机械技术、电子技术、计算机技术、流体（气压、液压）技术等组合而成的综合性学科技术。

2.1 机电一体化技术的内容

2.1.1精密机械技术

机械技术在机电一体化技术中，属于基础地位。在机械与电子技术彼此结合的过程中，对机械加工的精密性和精确度有了更高的要求。

2.1.2信息处理技术

机电一体化设备在工作中，受监控和受控制的部件的状态参数被源源不断地输入到信息处理器，利用神经网络技术、系统控制技术，实现电脑智能化管理。这种管理是动态的、高速的、高效率的，这种技术是机电一体化技术的核心。

2.1.3检测与传感器技术

在机电一体化设备中的工作过程中，各种参数与相应的信息都要通过传感器进行接收，并通过信号检测装置进行测量，然后送入信息处理装置，最后，控制装置根据反馈信息实现对机械加工的自动控制。

2.1.4自动控制技术

自动控制技术属于机电一体化技术的主要功能性技术。使用该技术，可以实现车辆的精确定位、能耗补偿、状态自动调试等功能。从而提高车辆元器件的工作效率。

2.1.5伺服驱动技术

伺服驱动技术的使用主体是执行元件，执行元件在接到控制系统下达的命令后，迅速将命令传达给执行机构，同时将传感器监控到的执行效果回传给控制系统。伺服驱动技术就好比军队中的传令兵，对军情起到上传下达的作用。它的可靠性直接关系到机电一体化技术的应用。

2.1.6系统总体技术

根据设备的功能性，将其分解为若干功能单元，利用可行性技术，对功能单元的实用性和技术性进行分析与测评，依照系统功能逻辑，择优选出最适宜的方案，完成整个系统的整体功能开发与应用。系统总体技术的特殊性就在于，第一可以保证设备的工作性能，第二可以体现设备的机电一体化技术设计的独特性。系统总体技术体现了机电一体化技术设计者的逻辑思辨能力，反映了单个机电一体化设备与其它同类设备的迥异性。

2.2 机电一体化技术的特点

2.2.1极高的安全性

在设备运行过程中，机电一体化设备的监测与报警、自动诊断与保护功能的应用，可以在出现危险情况的时候，第一时间启动自动保护功能，防止发生事故，达到提升工作安全的作用。

2.2.2较高的生产性

机电一体化设备具有信息自动处理与控制能力，其加工、检验的精敏度有了大幅度的提升。自动控制系统能够更准确地保障机械机构的执行情况，按照设计要求保证加工质量和产品合格率。

2.2.3提升了使用功能

通过编辑程序，机电一体化设备利用数字化加工模式，实现机械加工的完成，由于减少了传统机床的手柄与按钮，使得操作过程变得简单。机电一体化技术运用数学模型，分析变化参数，自动选择并保持设备的最佳状态，实现自动操作的最优化。

2.2.4适用性日渐广泛

机电一体化设备打破了单项技术的限制，组合了多学科多系统的技术，开创了自动化的先河。机电一体化设备具备的自动补偿功能、自动监控功能、自动保护功能以及智能化等，能够在不同领域场合的应用，符合客户提出的更多更高的应变需求，其适用性日渐广泛。

3.机电一体化技术的具体应用

3.1 在发动机体系的应用

利用微处理器或大规模集成电路，通过多个传感器接收的电压模拟信号和脉冲信息，传输至控制发动机单元，利用数字模拟将其转变为信号数字，实现对发动机的控制。以这些信息为基础，对发动机单元中的燃料空气比例、点火具体时间、循环排气效率进行计算，将计算结果作为喷射阀燃料控制与点火设备的驱动信息进行输出，实现对空气与燃料质量比例的有效控制。

3.2 在测距雷达系统的应用

汽车在行驶中和倒车过程中，起到有效监测作用的系统是测距雷达系统，它是由防按控制系统、激光单片机结合而成的。监测是否存在障碍物体，并在第一时间报警，起到有效阻止事故发生的作用。这个系统通过计算机实现对监测处理器、测距计算、汽车状况等的控制，通过汽车前后部的测距激光雷达，利用中央处理设备分析方位与距离信息，准确判断物体是否在运动，准确计算出相应的间距和速度，精确判断它能否与本车发生接触，当出现危险情况时，系统与警报装置接触，发送警报信号。

3.3 对自动变速器的监控应用

自动化变速器的重要作用是为了降低汽车的损耗功率，提升传递动力系统的有效功率。增加变速器的档位，提升汽车的最佳行驶的动力扭矩比，充分降低油耗，增加汽车的安全性和舒适性。发动机具体工作情况需要利用传感器实施检测，接收的数据信息将被电子监控装置输入并加以处理，选择符合最佳行驶条件的信息，由电子设备向液压设备下达指令，实现对换挡的控制。

3.4 在ABS系统中的应用

随着道路建设与汽车制造水平的进步，汽车的速度越来越高，传单凭机械制动已不能满足安全驾驶的需要了，在高速行驶中，车辆容易因发生轮毂抱死而导致驾驶员对车辆失去控制的危险情况。通过应用机电一体化技术，可以有效克服轮毂抱死，从而避免灾害性事故的发生。汽车制动防抱死装置，即ABS系统。就是通过电子感应器、控制器监控轮毂的运动情况，当车辆在制动的时候，通过控制快速而频繁的刹车、松闸动作，有效实现轮毂因为被抱死而导致车轮强行滑动的危险情况，每一次控制都是通过机电一体化技术随时感知和控制的，这种控制速率是远远超过人的神经反应速度的。

4.结论

机电一体化技术的出现，是科学技术跨学科的产物。机电一体化技术的应用，提高了生产效率，提高了产品质量，降低了材料的浪费，减少了能源的耗损。提高了企业的整体竞争能力，对于汽车行业的整体发展也具有重要意义。

参考文献：

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[2]石美峰.机电一体化技术的发展与思考.山西焦煤科技，2007（3）

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