機電自動化在汽車中的應(yīng)用研究

趙沖 韓樂

摘 要：機電自動化是一門復(fù)雜性的系統(tǒng)學(xué)科，結(jié)合了機械工程、電子工程、自動控制工程及計算機工程等多種學(xué)科，學(xué)科之間互相滲透，相互交叉，是一門新興的邊緣學(xué)科。應(yīng)用機電自動化能夠?qū)崿F(xiàn)產(chǎn)品自動化生產(chǎn)，能提高其智能化水平，實現(xiàn)產(chǎn)品質(zhì)量飛躍。本文就機電自動化在汽車中的應(yīng)用進行分析。

關(guān)鍵詞：機電自動化；汽車；應(yīng)用

引言

機電自動化因其安全性高、生產(chǎn)力強等諸多優(yōu)勢，在近年來的汽車產(chǎn)業(yè)中獨占鰲頭，成為時代所需，也自然得到汽車設(shè)計者的關(guān)注。由于機電自動化在汽車領(lǐng)域運用的起步較晚，積累的經(jīng)驗也較少，為了不斷推進機電自動化建設(shè)的發(fā)展，在汽車設(shè)計領(lǐng)域需要完善設(shè)計理念，提高設(shè)計人員的綜合素質(zhì)水平等，全面配合推進機電自動化在汽車設(shè)計領(lǐng)域的運用。

一、機電自動化的含義及其發(fā)展歷程

機電自動化中一個非常重要的環(huán)節(jié)是機電工程系統(tǒng)，人們常常也會稱機電自動化為機械電子工程，它將機械工程與自動化、計算機技術(shù)巧妙地融合在一起，使得機械產(chǎn)品更加智能化，其最高境界是達到人機合一。隨著科學(xué)技術(shù)的快速發(fā)展，機電自動化逐漸滲透到機械行業(yè)的方方面面，被人們普遍接受和運用。后來計算機技術(shù)的迅猛發(fā)展使得全世界范圍內(nèi)發(fā)生了巨大變革?；ヂ?lián)網(wǎng)時代的到來，地球不再是一個龐然大物，如今它已經(jīng)有了一個新的代名詞，那就是地球村。計算機技術(shù)極大地促進了機電自動化的進步與發(fā)展，尤其是近十幾年，它涉及的范圍、包含的內(nèi)容可以說是非常的全面了。當今時代的機電自動化對比最初的簡單定義，拓寬了很多。機電自動化成為眾多技術(shù)的綜合，它將信息技術(shù)、傳感器技術(shù)、機械技術(shù)、自動控制技術(shù)等多方面技術(shù)有機地結(jié)合在一起，運用到我們的現(xiàn)實生活中，才有了現(xiàn)在這么多智能化、自動化設(shè)備。機電自動化產(chǎn)品有著鮮明的特點，首先其功能多種多樣、較為齊全，包括自動報警、自動監(jiān)控等等，對比早期機械產(chǎn)品有了明顯的進步；其次，機電自動化產(chǎn)品的生產(chǎn)效率更高、質(zhì)量更好，科技的進步使得機械產(chǎn)品的生產(chǎn)速度迅速提高，人工智能代替了以前低效率、出錯率較高的人力生產(chǎn)，加工更加精密，設(shè)備質(zhì)量也更好；此外，機電自動化產(chǎn)品的安全性也提高了很多，如今大多數(shù)自動化生產(chǎn)設(shè)備，可以說都是機電自動化產(chǎn)品。

二、機電自動化在汽車設(shè)計中的應(yīng)用

機電自動化在汽車制造行業(yè)的應(yīng)用已經(jīng)有了幾十年的歷史。它的發(fā)展歷程大致可以分為三個階段：第一個階段是在十九世紀六十年代到七十年代，這一階段的一個顯著特征是電子技術(shù)在汽車制造中的應(yīng)用，電子控制噴射燃油就是這個階段的重大成果；第二個階段是十九世紀七十年代到九十年代，這20年間，機電自動化在汽車設(shè)計中的應(yīng)用主要是與大規(guī)模集成電路有關(guān)；第三個階段就是從九十年代到現(xiàn)在，這一階段的機電自動化有了更大的進步和發(fā)展，其所包含的內(nèi)容也越來越豐富，其顯著特征就是利用網(wǎng)絡(luò)技術(shù)與信息技術(shù)，使得汽車制造更加智能化、更能夠滿足人們?nèi)找嬖鲩L的需求、更能滿足市場的實際需要。從機電自動化這三個階段的特征也可以看到技術(shù)對于改革與發(fā)展的重要性。汽車的發(fā)展離不開機電自動化的日臻成熟，也離不開其他科學(xué)技術(shù)的支持。人工智能技術(shù)將會給機電自動化發(fā)展帶來極大影響，很有可能會給汽車行業(yè)帶來一個全新的前景。

三、機電自動化在汽車驅(qū)動系統(tǒng)設(shè)計中的應(yīng)用

汽車的驅(qū)動系統(tǒng)較為復(fù)雜，一個好的驅(qū)動系統(tǒng)設(shè)計對汽車的價格、壽命等等影響很大。汽車驅(qū)動系統(tǒng)主要由同步器、萬向節(jié)、差速器、粘性耦合器這幾個模塊組成。隨著科技的進步，汽車的設(shè)計也越來越人性化，機電自動化的觀念逐漸融入進了汽車的每一個設(shè)計中。比如，在舊式變速器的換擋設(shè)計中，要求具備“兩腳離合”的方式，升檔時要求在掛空擋的位置停留片刻，減檔時要求在空擋位置加油門，這樣的設(shè)計剛開始還能滿足人們需求，畢竟剛開始有車。但漸漸地人們就發(fā)現(xiàn)了它的弊端：操作太過復(fù)雜、過程太過繁瑣，不僅給那些反應(yīng)不太靈敏的駕駛員帶來了行車危險和不夠便捷的駕駛體驗，同時也影響了汽車市場的不斷擴大。因此很快就被更先進的技術(shù)所取代：同步器就在這樣的背景下應(yīng)運而生。換擋時，只需要通過同步器使齒輪達到一致的轉(zhuǎn)速就可以實現(xiàn)順利嚙合。這種人性化的設(shè)計就是機電自動化在汽車驅(qū)動系統(tǒng)設(shè)計中的重要應(yīng)用。機電自動化，它的最重要的目的就是使設(shè)備使用者能夠更好地實現(xiàn)與機械設(shè)備的有機統(tǒng)一。隨著汽車的普及，人們對于駕駛車輛的體驗和要求也會越來越高，人機合一就是其最高境界，這也是當今機電自動化研究人員所追求的。

當然，機電自動化的應(yīng)用不單單在同步器的設(shè)計上，在驅(qū)動系統(tǒng)的其他組成部分也有體現(xiàn)。汽車是一個運動中的物體，這種“運動”特性，決定了它的設(shè)計將會是復(fù)雜多樣的，機電自動化工作者要充分考慮它在行駛過程中可能遇見的種種問題。在最初的汽車設(shè)計中，是沒有萬向節(jié)這樣的配置的。汽車行駛時，尤其是在路面崎嶇的地方行駛，就會在路面上產(chǎn)生跳動，從而導(dǎo)致負荷變化，或者造成兩個總成安裝位置出現(xiàn)差異，使變速器的輸出軸與驅(qū)動橋主減速器的輸入軸的夾角和距離發(fā)生變化，產(chǎn)生這樣的變化極有可能導(dǎo)致車的性能不好，驅(qū)動力不夠，甚至在行車過程中出現(xiàn)危險。機電自動化工作者以“以變應(yīng)變”的思想設(shè)計出了萬向節(jié)，解決了這個問題。他們在研究中還發(fā)現(xiàn)，汽車拐彎時車輪的軌跡是弧線，這樣，要平穩(wěn)地拐彎就必須使左右兩邊的車輪保持不一樣轉(zhuǎn)速，普通差速器就是在這樣的需求下設(shè)計出來的。作為汽車驅(qū)動系統(tǒng)的重要組成部件，差速器主要應(yīng)用于汽車行駛在非直線或非平坦路面時，它的主要功能是將汽車前部的兩個驅(qū)動輪以不同的速度旋轉(zhuǎn)，以保證車輛在拐彎或者崎嶇路面行駛時，輪胎與地面摩擦力為滑動摩擦力，從而提高汽車的安全性能。

驅(qū)動系統(tǒng)的另一組成部分是粘性耦合器，它是利用液體的粘性或者油膜的剪切作用來傳遞動力的。汽車工作時，有時要求需要傳遞出很大功率的液體粘性傳動裝置，粘性耦合器就可以滿足這樣的功能。在粘性耦合器的設(shè)計中，液體粘度、厚度，包括平板的移動速度，都是借助現(xiàn)代化的儀器和設(shè)備設(shè)計出來的，既考慮了車輛在行駛過程中的安全問題，同時也將車輛啟動時，駕駛員在車內(nèi)感受到的顛簸狀況、用車感受進行綜合考量。絕大部分機械產(chǎn)品的初始模樣都是較為粗糙的，經(jīng)過反復(fù)試驗才達到更符合人體感受的設(shè)計狀態(tài)。在機電自動化的應(yīng)用背景下，汽車的驅(qū)動系統(tǒng)設(shè)計越來越趨于成熟。科技的進步是機電自動化發(fā)展的催化劑，如今的驅(qū)動系統(tǒng)能耗更低、性能也更加穩(wěn)定。技術(shù)的提高也促進了生產(chǎn)、加工水平的提高，汽車已經(jīng)從奢侈品行列變?yōu)槿藗兩町斨械谋匦杵?。倒車雷達、車內(nèi)GPS導(dǎo)航、車載空調(diào)以及自動擋的出現(xiàn)，無不彰顯著機電自動化的應(yīng)用。這些高新技術(shù)的廣泛應(yīng)用極大地提升了人們的用車體驗，同時也使汽車行業(yè)蓬勃發(fā)展。由于綠色環(huán)保意識的提高和科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，電動車的研究也越來越多，現(xiàn)實生活中電動車的使用也受到了越來越多人的歡迎。

四、結(jié)束語

隨著機電自動化的發(fā)展，其在汽車設(shè)計中應(yīng)用越來越廣泛。并且逐漸朝向柔性制造、智能化以及仿生物系統(tǒng)化、微型化發(fā)展，不斷促進汽車設(shè)計革命，提高汽車設(shè)計性能，提高汽車行駛安全性，因此具有極為廣闊的市場應(yīng)用前景，值得相關(guān)技術(shù)人員進行深入研究和思考。

參考文獻：

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