汽車機械范文

導語：如何才能寫好一篇汽車機械，這就需要搜集整理更多的資料和文獻，歡迎閱讀由公務員之家整理的十篇范文，供你借鑒。

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關鍵詞：汽車；故障；排除

1 發動機熄火原因與對策分析

1.1故障現象

1.1.1行駛途中，發動機突然熄火，熄火之前出現瞬間排氣管放炮。起動發動機電流表指針指示放電，在3～5A不動，起動不著發動機。

1.1.2行駛途中發動機突然熄火，起動發動機，電流表指針指示在0位不動，發動機起動不著。

1.2故障對策

1.2.1第1種情況，一般為點火線圈的初級繞組至分電器觸點之問某處短路所致，應首先檢查分電器觸點是否燒蝕，使其觸點不能張開。在觸點張開的情況下，拆下分電器接線柱導線作短路試火：①有火，用其導線與電容器導線試火，如有火則為接柱至活動觸點間短路。再與分電器接柱試火，如有火則為接柱至活動觸點間短路。②無火，拆下點火線圈接柱導線與該接柱試火，有火則其導線短路；無火，點火線圈短路，或者是其導線或附加電阻短路開關接柱搭鐵。如果在行駛中，變速器未脫入空檔，采取緊急制動時，同時突然發生排氣管瞬問放炮，隨之熄火，起動發動機不著，電流表指示3～5A不動，其原因一般系電容器擊穿所致。

1.2.2第2種情況，是低壓電路某處斷路所致。在診斷時，可通過按喇叭來判定。如果按喇叭不響，這時用手觸試蓄電池極樁與其卡子處溫度是否過高。若溫度過高那么說明該部位連接松動。如果按喇叭正常鳴叫，但電流表仍指示0位不動，則說明低壓電路某處仍有斷路之處，這時用螺絲刀將分電器低壓線接柱和分電器殼體劃碰，看是否有火花。若無火花，再進一步檢查，將一根導線的一端，用手按在點火線圈的開關接柱上，另一根劃碰搭鐵處，也無火花，就說明起動—電流表—點火線圈開關—電源接柱間有故障。其故障有：點火開關失效、導線破露搭鐵或斷路以及導線接頭螺絲松脫等。倘若有火花，則說明故障在點火線圈至分電器線路上，這時，將分電器蓋打開，用螺絲刀使觸點臂與分電器底板劃碰搭鐵，看是否有火花，如果無火花，則說明觸點臂絕緣部分有漏電搭鐵之處或點火線圈電阻燒斷。若有火花，應檢查觸點是否燒蝕嚴重。

2 制動系統常見故障原因與對策分析

2.1由于制動管（如接頭處）漏油或阻塞，導致制動液供應不足，制動油壓下降而引起制動失靈。應及時檢查制動管路，排除滲漏，添加制動液，疏通管路。

2.2由于制動管內進入空氣而使制動遲緩，或制動管路受熱，致使制動液氣化，管路內出現氣泡。由于氣體可壓縮，因而在制動時導致制動力矩下降。維護時，可將制動分泵及管內空氣排凈并加足制動液。

2.3由于制動間隙不當而引起。當制動摩擦片工作面與制動鼓內壁工作面的間隙過大時，制動時分泵活塞行程過大，導致制動遲緩、制動力矩下降。維修時，按規范應全面調校制動間隙，可用平頭螺絲刀從高速孔撥動棘輪，將制動鼓完全張開，間隙消除，然后將棘輪退回3～6齒，就可得到規范的間隙。

2.4由于制動鼓與摩擦襯片接觸不良而引起。若閘比變形或制動鼓圓度超過0.5mm以上將導致摩擦襯片與制動鼓接觸不良，制動摩擦力矩下降。若發現此現象，必須鏜削鏜或校正修復。制動鼓鏜削后的直徑不得大于220mm，否則應更換新件。

2.5由于制動摩擦片被油垢污染或浸水受潮，摩擦系數急劇降低，引起制動失靈。維護時，拆下摩擦片用汽油清洗，并用噴燈加熱烘烤，使滲入片中的油滲出來，滲油嚴重時必須更換新片。對于浸水的摩擦片，可用連續制動以產生熱能使水蒸發，恢復其磨擦系數即可。

2.6由于制動總泵、總泵皮碗（或其他件）損壞而引起。在此情況下制動管路不能產生必要的內壓，油液漏滲，致使制動不良。應及時拆檢制動總泵、分泵皮碗更換磨蝕損壞部件。

3 其他故障分析

3.1轉向突然失靈 轉向突然失控，汽車就像脫韁的野馬，橫沖直撞，這時應立即放松加速踏板減擋減速，采用緩拉手制動或用間歇性制動法減速，不得使用緊急制動，以免導致汽車側滑，不論轉向是否有效都應盡可能將車駛向路邊或天然障礙物處，以便停靠脫險。

3.2車輛發生側滑 汽車在冰雪路上行駛或突然急轉彎時，在猛然受到制動往往會引起側滑而“甩尾”此時應立即減小節氣門開度，降低車速，再將轉向盤朝側滑的一側進行修正。另外側滑時車的重量會把彈簧和減震器壓緊，一旦汽車修正過來，繃得緊緊的彈簧和減震器會把所有的能量朝側滑的相反方向釋放此時應平穩地控制轉向盤，避免發生新的側滑。

3.3發動機出現“飛車” 柴油汽車發動機發生“飛車”，易產生拉缸、斷軸等重大機械故障若剛啟動時出現，應認即關閉發動機噴油供油裝置，擰松高壓軸管接頭螺母，將氣缸斷油，或用舊布堵塞空氣濾清器進氣口對氣缸“斷氣”處置。汽車在行駛時突然“飛車”，也應認即關閉發動機噴油供油裝置；有排氣制動設置的應關閉排氣制動閥，使發動機廢氣不能排出而熄火若以上措施無效，應立即操縱手、腳制動器制動，增加發動機的負荷，使發動機因動力不足而停止運轉。

3.4油路故障的急救處理

3.4.1汽油管破裂或折斷 汽油管一般為銅管，當多次彎折使用后，極易在行車路上發生汽油管破裂或折斷現象。當出現這種情況時，可做如下急救處理：油管裂縫較小時，可用肥皂涂在布條上，再將布條纏緊在裂縫處，并用細鐵絲扎緊，最后再涂上一層肥皂即可。油管裂縫較大或油管折斷時，可先修整好油管兩斷面，找一段與油管外徑相應的膠管或塑料管套接，再扎緊兩端即可。

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1 汽車玻璃企業機械手臂的種類

?榱嗽諫?產過程中減少消耗、提高勞動效率、保證產品質量，因此汽車玻璃企業都已經廣泛使用了機械手臂。機械手臂的使用能夠更好地利用平衡原理，在保證玻璃安全的前提下，更加快捷、高效的在狹小空間內完成玻璃的移動定位，這一過程只需要作業人員的簡單點動。現階段使用的機械手臂按照結構形式，我們可以將其分為兩類，分別是硬臂式機械手臂以及軟索式機械手臂兩種，企業應根據生產過程中的實際情況進行選擇。下面我們分別對兩種機械手臂進行分析、描述：

1.1 硬臂式機械手臂

硬臂式機械手臂由四部分組成，分別是夾具部分、機械手主機、氣路控制系統以及地面行走機構。硬臂式機械手臂能夠在廠房高度有限、工件重心遠離懸掛點，并且工件需要傾斜或者反轉的情況下使用。與此同時，硬臂式機械手臂配備有儲氣罐，能夠保證在斷氣狀態下繼續使用一循環，而且還能夠發出警報，在壓力下降到一定程度時，啟動自鎖功能，保證零件的安全。由于硬臂式機械手臂配備有安全系統，因此操作人員無法在工件在運輸過程中、未妥善方式的情況下進行釋放。通過非標夾具的配合使用，硬臂式機械手臂的適用范圍大幅擴展，幾乎可以起吊任意形狀的工件，因此這種機械手臂的適用范圍極為廣闊。

1.2 軟索式機械手臂

軟鎖式機械手臂的功能與硬臂式機械手臂基本一樣，而且通過配備儲氣罐的方式，斷氣狀態下繼續使用一循環，并且能夠向操作者提出警報。軟鎖式機械手臂通過配合使用各種非標夾具的方式能夠實現生產范圍的擴大，這種生產方式具有簡單實用、價格低廉的特點。

2 機械手臂的特點

機械手臂具有通用性高、可編程、體積小、重量輕、擬人化以及機電一體化等特點。除了部分專門設計的非標機械手臂外，絕大多數的機械手臂都能夠執行不同的作業任務。例如：通過更換末端操作工具執行不同的作業任務，而且機械手臂在結構上類似于人體，由電腦控制可以進行多種動作，完成不同的任務。由于機械手臂能夠進行再編程，因此我們可以完成小批量、多品種的生產制造。此外，由于機械手臂涉及到多種專業技術，是微電子技術、計算機技術、網絡技術以及機械技術的綜合應用。

機械手臂最顯著的特點就是能夠降低作業人員的勞動強度，在保證產品質量的同時，提高生產效率。機械手臂的動力是電能，設備本身通過提前輸入程序，過程中進行有效保養，就可實現機械手臂的快速、敏捷、不停頓、精確地動作，因此能夠在保證產品的質量的同時，提高生產效率。最后，機械手臂的應用，避免了企業作業人員在危險環境下作業的幾率，有效提高了企業的安全生產水平，為企業的長遠發展提供了有力支持。

3 機械手臂在實際中的應用

汽車玻璃均為安全性玻璃，主要有鋼化玻璃以及夾層玻璃兩種，在前風擋上采用的是夾層玻璃，避免由于玻璃碎裂而對駕駛員造成安全威脅，而汽車的側后風擋大多數都采用鋼化玻璃，保證在被外力破壞時，能夠碎裂成碎小鈍角顆粒，避免對汽車內成員的二次傷害。雖然這兩種玻璃在使用過程中都能夠有效保證駕駛員以及車內其他成員的人參安全，但是生產過程中，由于半成品玻璃未經過熱處理，仍舊會給作業人員產生安全隱患，因此絕大多數的汽車玻璃企業都通過加大機械手臂的應用來緩解這種情況。

汽車玻璃加工過程中最為危險的一道工序就是將原片玻璃搬上工作臺，而且由于原片玻璃的尺寸過大，極易在運輸過程中造成損傷，導致玻璃碎裂的可能性增加。現階段汽車玻璃企業中應用的六軸機械手臂就有效解決了上述問題。

在機械手臂前段安裝波紋真空吸盤、頂針、光控以及超聲波傳感器等零件來協調機械手位置，自動進行玻璃的吸附，保證能夠平穩將其從貨架上運至輸送臺上。絕大多數的六軸機械手臂前段至少安裝三個控制系統，使玻璃面與吸盤整體面平行。六軸機械手能夠多方位隱形調節使其達到滿意的平面及角度，通過歸納總結，這種機械手具有精度高、靈活性強、適應性好的優點，但是由于價格高、維修困難，需要固定底座位置等原因，也在一定程度上限制了技術的應用。

現階段，很多汽車玻璃企業都與大學、設計院等進行有機聯合，根據企業的實際生產情況設計機械手臂，例如：北京某汽車玻璃企業同北京某大學聯合，設計了一套既經濟實惠，又能夠滿足生產需求的機械手臂，由于企業的生產車間內空間狹小，將手臂設計成吊掛式，這種手臂在實際的應用過程中展現出了效率高、操作簡單、結構簡單以及維修方便的優勢，在初加工階段應用的效果非常明顯，但是由于對吸附玻璃時對擺放精度要求較高，因此不能在復雜工序中使用。

最后，我們常用的汽車玻璃有錫面和非錫面兩種，通過六軸機械手臂我們能夠將錫面相反的玻璃翻轉過來，這就通過搬運過程中檢測的方式，保證了玻璃的擺放順序，還能夠加快生產流程，避免安裝錯誤情況的發生。

機械手臂作為汽車玻璃企業中應用頻率最高的設備之一，很大程度上決定了企業的未來發展情況，因此現階段大量的資金以及人力偏向于機械手臂的研究與改進。相關資料表明，未來的機械手臂必然會向著精度高、定位準確、模塊化、機電一體化、多臂機械手以及聯網機械手等方向發展。未來的機械手臂在完成現有工作的同時，通過大量先進技術的應用實現更高精度的生產與運輸，將隨機誤差控制在最小范圍內；而且機械手臂還能夠通過不同模塊組合的方式，完成不同的生產任務，具有極高的靈活性；機電一體化的實現，還能夠減少設備的占地面積，降低維修、檢查難度，提高可靠性；鑒于未來復雜的生產條件，以及較高的生產效率要求，多臂機械手必然會應運而生；與此同時網絡技術的發展，也會使機械手的生產更加靈活多變。

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關鍵詞：汽車零部件；機械零件；可靠性設計；探討

Abstract: as people living standard unceasing enhancement, the ownership of private cars is rising year by year, the quality and reliability of the automobile is one of the problems people have been concerned about. With the continuous development of world science and technology, the reliability of the automobile mechanical parts today has reached a fairly perfect degree, its users don't have to worry about car accident caused because of its mechanical parts failure and stop the use, it is also promoting the popularization of the automobile products, a large number of one of the important reasons. Because the car is dominated by machinery, engine, chassis, body and electrical equipment and other parts together, so, in order to improve the reliability of the car, you must improve the reliability of mechanical parts. Put an end to appear for a critical machine parts reliability is not good and led directly to the car in a short time in the operation of the problems, and even lead to vehicle failure and accidents, bring threat to the personal safety of the driver. Cars are presented in this paper discusses the reliability design of mechanical parts, for the colleague reference.

Key words: auto parts; Mechanical parts; Reliability design; To discuss

中圖分類號：TH122文獻標識碼：A文章編號：2095-2104(2013)

隨著我國科學技術的不斷發展，我國的汽車制造行業也有了飛速發展。但是與其他先進國家相比，我國汽車產品的可靠性還存在著較多的問題，汽車的故障給汽車用戶帶來的是不可估量的損失。造成這種現狀的主要原因之一，是我國的可靠性工程設計技術的應用和推廣起步較晚，雖然近些年來發展勢頭迅猛，但是仍擺脫不了“先天不足”的缺陷，由此提高和改善我國汽車機械零件的可靠性以及保證相關技術快速穩健的發展已經成為當務之急。

機械可靠性設計的任務就是提供實際計算的數學模型和方法，在機械產品的研發階段預測其在規定工作條件下的工作能力或者壽命。結合可靠性理論研究的歷史及現狀對機械可靠性設計理論進行深入分析，闡明了可靠性優化設計、可靠性靈敏度設計、可靠性穩健設計、可靠性試驗、傳統設計方法與可靠性設計相結合等機械零件可靠性設計理論與方法的內涵，為機械零件可靠性設計提供系統的理論和方法。

一、汽車機械零件傳統的設計方法和可靠性設計對比分析

（一）傳統汽車機械零件設計方法——安全系數法

為了提高汽車機械零件的可靠性，傳統的機械零件工程設計采用的是安全系數法。傳統的安全系數法借助的是經典材料力學公式來對汽車機械零件的應力值進行計算，但是由于截面上應力分布的不均勻性，或截面變化處的應力集中，或截面表面粗糙度的影響，或殘余的應力以及零件尺寸的大小等因素在公式中均未得到反映，因此，設計者只能憑借以往的設計經驗，選擇一個加大的安全系數來保證汽車機械零件設計的可靠性。由此，安全系數也被定義為強度均值與應力均值之比，公式如下：

（式中：—應力均值；—強度均值；—安全系數。）

其主要特點是將所承受的荷載、應力和尺寸等因素視為常量，安全系數的大小是根據以往的設計經驗來進行確定的。該方法具有直觀、簡單、有一定設計實踐依據的優點。目前這種方法仍廣泛的應用于機械零件產品設計中應用，但是因為其是根據以往的設計經驗進行設計，導致在進行設計時，所考慮到的實際因素與實際工況有著很大的差異，主要表現在：機械構件所承受的外荷載有一定的隨機性，各種零部件、構件的制造尺寸也會有些微的差別，這就不可避免的導致機械零件出現較為單薄或者粗笨的現象，導致機械零件的可靠性也隨之出現過高或者過低。一般來說，采用較大的安全系數是正確的，能夠減少產品的失效機會。然而并不能據對的防止產品失效的發生，相反的還會造成產品重量的增加，材料的浪費和產品的性能降低等等。由此可見，安全系數法這種設計方法，如果用于高精

（二）汽車機械零件可靠性設計方法——概率設計法

汽車機械零件可靠性設計質量是保證汽車可靠性的重要環節。汽車機械零件可靠性設計階段所賦予的產品質量和可靠性水平，對汽車產品的壽命和可靠性具有根本性的影響。

所謂汽車機械零件可靠性設計又被稱為概率設計，就是在對汽車產品性能設計的同時，運用可靠性理論和分析方法，明確汽車系統可靠性的指標，進行汽車系統設計的一種方法。所以，汽車機械零件可靠性設計決不是掘棄以往的機械常規設計方法，而是在常規設計基礎上，使汽車產品更趨完善、更加精確、更為科學的系統設計方法。概率設計能夠很好的解決兩個方面的問題：根據設計，進行分析計算以確定產品的可靠度；根據任務提出的可靠性指標，確定機械零部件的參數。

由上可知，從可靠性的概率設計的角度出發，只有在強度高于應力的情況下，且強度分布與應力分布有一段距離時，結構才是可靠安全的。這與可靠性的安全系數法有著本質的區別。安全系數法的理想使用條件是：材料失效應力與零件工作應力是在完全相同的應力狀態、尺寸、加工條件下取得的，而這種理想化的模型在實際工程中是很難具備的。但是，當汽車零件或構件在外載荷（熱疲勞、應力疲勞、腐蝕）的作用下，材料內部的組織結構或晶體缺陷將會發生相應變化，強度將逐漸衰減，強度分布與應力分布將會發生干涉，就有可能發生失效。失效的概率就取決于強度與應力的干涉情況，為了保證所設計的構件工作的可靠性，必須對零部件或構件提出可靠度要求。

二、汽車機械零件設計階段可靠性工作的主要環節

在可靠性設計階段，應著重抓好五個環節。

1、系統設計，進行科學的、合理的系統設計，選定目標樣車，掌握同類車型的各種試驗參數和可靠性水平，明確開發新型汽車機械的系統、分系統的可靠度要求和目標（即可靠度的預測和分配），賦予各子系統的容差和空間位置。

2、詳細設計，嚴格按照系統要求，進行各子系統、零部件的詳細設計。重點把握結構、材料的選擇，應力、強度的精確計算，注意部件與整車的協調、配合。

3、考核評審，通過可靠性試驗、分析、研究、階段性的設計評審，考核設計方案是否合適；并及時反饋設計部門予以修訂設計。

4、工藝設計，在設計文件中，明確零部件的質量要求和工藝規范，建立、健全質量驗收的標準，從生產角度 (或外加工進貨角度)保證零部件的可靠性。

5、試驗反饋，運用可靠性試驗數據和可靠性分析、研究的成果，及時反饋到有關設計、生產中去。

三、汽車機械零件可靠性設計的基本內容

（一）從系統方面考慮

1、確定汽車機械零件可靠性數據指標，主要是根據市場、用戶要求以及使用環境，進而明確汽車系統的可靠性要求；

2、確定汽車機械零件的工作環境以及汽車的工作環境，例如氣候條件、道路條件、載運條件等等；

3、決定易操作性基本要求（人機可靠性），如自動變速器、自動搖窗機、轉向器變位能力、制動助力裝置等等。

4、決定維修性基本要求，在維修性設計時，應采用修復容易的結構、維修方式及診斷方式。

5、各項指標的綜合平衡不僅要考慮可靠性和維修性，同時要考慮其它質量要素，如重量、尺寸。外觀等，并把功能，成本費用包括在內，都應取得平衡，當某些方面矛盾突出時，應當以求得安全性、可靠性、耐久性為優先。某些方面也可采用折中處理。

（二）從零部件方面考慮

首先應該確定總成或零件的可靠性要求，然后制定出零件可靠性一覽表和高可靠性零件一覽表，并在其中指出可靠性不佳的零件，確定零件的使用壽命。計算去頂零件的失效率，并對重要的零件采用概率設計方法，同時對關鍵零件制定可靠性試驗計劃。在對汽車機械零件進行設計是采用標準間和質量穩定、設計成熟、制造水平高的零部件對其進行組裝安裝。在重要零件及部件上裝設自動監視、故障顯示、自動校正裝置。

結束語

綜上所述，汽車機械零件可靠性設計方法是將設計參數作為隨機變量處理，是在確定了產品破壞概率的前提下進行的準確計算。因此，以概率論和數理統計等作為工具的可靠性設計方法，是在對機械零件產品的使用和時效進行分析、統計的基礎上，得出的一套指導產品設計和研究的科學的計算法則和設計方法。與常規的設計方法相比，不僅去除了主管的個人因素在設計過程中的影響，綜合考慮了外界條件變化，設計結果更貼近實際，故得到了廣泛的應用。

參考文獻

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1機械自動化的發展及其各項應用

1.1智能制造技術的應用

機械自動化技術是與科技的進步相輔相成的，當下我國的機械自動化技術也植入了智能感應的高科技，其中包括了感應，傳感，信息采集和處理的基本功能，其中最主要的就是傳感功能和中央調控功能。傳感功能運用在汽車的制造和控制中主要外在表現為對汽車每時每刻的行駛狀態進行監控。這對汽車的正常行駛過程中隨時可能出現的問題，都能保證得到及時地解決和處理，能夠及時地避免不必要的傷害和損失。中央控制系統能夠及時對行駛過程中的環境或者可能發生的各種隱患進行及時地報告和處理，它的主要作用就是它具有準確性高，檢驗速度快等優點，最大程度地提高了汽車正常行駛的概率和能力，一旦汽車在行駛過程中出現問題可以及時地對采集到的信息進行處理分析、處理，并制定出相應合理有效的解決方案。在情況特別緊急的時候，中央調控系統還能及時地報警，甚至是對正在行駛的汽車進行緊急逼停，對駕駛員的傷害達到最小。

1.2汽車控制系統的運行方式

了解汽車各個控制系統之間的運行方式有利于對汽車的各個部件的控制和管理。目前我國的大多數的軟件都是由計算機控制的，通過計算機控制整個制造過程或者運行過程不僅可以節省人力，而且也可以提高制造過程的精確性，自動化的系統在使用過程接收到計算機反饋的數據信息之后就會迅速地對信息進行處理和分析，然后再反饋給中央調控系統，中央系統得到反饋的信息之后會進行綜合的處理，然后利用計算機的智能體系得出相應的補救或者挽回措施，從而實現對汽車行駛的整個過程進行監控和管理。

2機械自動化技術在汽車控制過程中的應用

從以上的討論和分析之中我們可以看到機械自動化技術對于汽車的整個控制是至關重要的，能夠在最大程度上降低汽車行駛過程中可能發生的各種安全隱患，并及時地進行處理和解決，這不僅大量減少了傳統檢測過程中的人力物力，而且也為這樣的檢測提供了更大的便利。以便更好的在汽車控制過程中運用機械自動化技術，下面我們來分析機械自動化技術在汽車控制過程中具體的應用。

2.1對汽車的實時故障的判斷和處理

對汽車的控制主要是是針對汽車在行駛過程中的控制。現代的機械自動化技術是不同于傳統的自動化技術，隨著科技的發展自動化技術依賴著計算機技術的發展而不斷進步，因此通過計算機的不斷的重復實驗和改進，最終用計算機模擬人類的生產方式對汽車進行控制，因此在機械自動化的背景下進一步又發展了智能化的汽車監控技術，它主要是針對駕駛員在駕駛過程中的一些小失誤和不細心造成的問題的及時發現和處理解決，這些過程都可以通過智能的額自動化技術得到解決，這樣的高科技技術的英語可以很大程度的減少突發意外事故的發生，并對已經發生的事件進行有效控制和及時處理。

2.2實時的數據監測和反饋

機械自動化技術對數據的監測和處理功能的運行模式主要是通過在計算機上設置好對應的標準化的數據，在汽車的行駛過程中針對數據采集系統采集和反饋回來的數據與這個標準數據做對比，一旦采集到的數據與標準發生較大的落差，那么智能的汽車控制系統就會對汽車發出警告或者采取一定的補救和處理措施，這樣能夠及時地對應急事件采取相應的處理和解決，這樣不僅在機械制造的過程中減少了對勞動力的需求，更能在最大程度上減少了勞動的生產效率，減少了生產過程的不必要的麻煩。

2.3嚴格的安全機制設置系統

汽車在行駛過程中最重要的就是要保證行車安全。利用機械自動化技術對行車安全進行有力的保障是對車主的負責也是對社會發展的負責。因此在汽車控制系統中安裝一些對安全有保保障的結構是最好的措施。當下比較常用的方法就是在汽車的控制系統中針對不同的安全隱患設置不同的安全級別，一旦技術人員在對信息的分析和處理過程中發現存在不同等級的安全問題，針對不同的情況采取相應的補救措施，另外，對于信息檢查的技術人員也要有嚴格的要求，對于非技術人員不能查看反饋回來的信息，一定要保證信息的嚴謹性，這就在最大程度上保證也改善了汽車控制系統的安全性。

2.4未來機械自動化在汽車控制系統中應用的未來

我國經濟的高速發展和進步，機械自動化已經應用到各項制造中去，在世界不斷全球化一體的今天，市場不僅是千變萬化的，而且競爭也愈演愈烈，為了在競爭中占據有利地位，市場對于機械自動化技術的發展也有了更高的要求，只有不斷地進步和發展才能適應市場需求。這樣機械自動化必須要朝著集成化，智能化、自動化的方向發展，這不僅是市場的需要也是社會發展的需要。機械自動化發展技術的不斷創新，對于我國制造業的發展有著重大的意義。主導市場，成為市場中的主流產品和技術才是機械自動化技術發展的最終目的。汽車控制技術作為汽車控制系統的核心技術，也有待隨著機械自動化技術的發展進步得到不斷地改善和進步。總之機械自動化和汽車控制系統的不斷升級和改進的未來是光明和美麗的，但是這需要我們的共同努力！

3小結

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電子機械制動技術的應用能在滿足節能環保要求的同時，打造更加安全的汽車發展平臺，配合信息技術、自動化技術以及智能技術等核心技術方案，為汽車行業多元發展提供保障。

1汽車電子機械制動系統的市場價值

一方面，汽車電子機械制動系統的應用大大提升了汽車行業節能水平，充分秉持環保要求，在提高控制精準性的同時也為系統響應效率的全面優化提供了保障。也正是基于汽車電子機械制動系統突出的應用優勢，能為企業實現節能環保效益和經濟效益的共贏目標。

另一方面，汽車電子機械制動系統的研發和應用真正意義上推進了綠色環保行業發展進程，整合生產發展模式，維持綜合應用性能，創設了更加合理且規范的汽車發展體系，促進綜合管理模式的全面進步。

綜上所述，汽車電子機械制動系統具有重要的市場價值，是實現多元效益和諧統一的核心技術體系。

2汽車電子機械制動概述

汽車電子機械制動系統的應用能有效提高自動化控制水平，配合主動巡航控制模塊等，減少制動器響應時間，有效提高整體系統的穩定性。為了發揮電子機械制動的應用優勢，要明確其基本結構和工作原理，維持整體系統運行的科學性。

2.1基礎結構

在汽車電子機械制動工作過程中，制動踏板和制動器是最關鍵的兩個基礎結構單元，維持兩者的非機械連接性，才能滿足制動的實際應用要求。與此同時，汽車電子機械制動結構會借助電子控制的方式完成程序數據控制處理，用戶在實際操作過程中，需要向電子機械制動系統單元輸送對應的信息數據，配合傳感器完成指令的匯總，從而維持汽車完成安全運行。相較于傳統液壓制動系統中利用制動器進行真空助力處理，新型的EMB制動系統能配合踏板感覺模擬器和EMB系統完成制動控制。另外，汽車電子機械制動系統中，還需要配合電子元件實現信號和指令的處理，相較于傳統的液壓元件，其大大提升了安全的效率和應用的效果，并且減少元件空間占比，在滿足多元組裝和整合的基礎上，形成更加和諧且應用效率高的運行整體，為系統綜合功能和特性優化奠定堅實基礎。第一，制動踏板模擬設備。是電子機械制動系統的核心元件，最基本的作用就是能配合駕駛操作，駕駛員在向踏板施加作用力后，汽車就會利用移動的方式將傳感器獲得的信號轉變為電信號，從而完成信號傳輸到ECU系統的目的，在系統接收到相關指令后，就能結合指令的具體內容完成響應。

第二，電子控制器設備。其中包括冗余ECU、CPU、輸出電路、輸入電路等，在實際應用過程中，要利用信號轉化的方式，將傳感器電信號轉化為數字信號，從而形成對應的響應處理工序，提高應用效果。與此同時，數字信號會匯總在CPU中，完成匹配的判定和響應處理，確保電信號分析和計算工序的合理性。值得一提的是，要結合工況完成計算標準的處理和分析，有效了解計算數值后評估統計制動力參數。與此同時，電子控制器設備還能借助輸出電路將電子制動器形成的信號直接傳送到控制臺。

第三，傳感器，分為踏板傳感器、制動傳感器以及輪速傳感器，要結合不同的形態應用對應傳感器進行信號的傳輸和匯總，有效建立多元的信號傳播模式，最大程度上提高指令接收和應用控制的綜合水平。

第四，電能制動設備，主要分為盤式電能制動單元和鼓式電能處理單元，在實際應用中，主要是借助運動轉化的處理方式，將電機運行中形成的力矩參數直接轉化到制動盤位置，提升汽車制動的實施性水平。需要注意的是，汽車輪轂結構的空間有限，應用電能制動傳感器能在維持綜合性能的基礎上，依據科學化的尺寸設計節省空間，滿足應用處理的基本需求，打造更加合理有效的制動處理結構。

2.2工作原理

駕駛員利用踩踏制動踏板的方式，就能將對應的制動信號直接結束輸入通道傳輸到電子機械制動系統中，在ECU獲取對應信號后，結合駕駛員的用力參數和情況，提供對應的制動響應，并且配合CAN總線分布處理模式，有效維持不同電子機械制動器信號的處理模式，滿足控制制動力的目標。值得一提的是，借助電子機械制動系統不僅僅能對傳感器信號予以采集處理，還能配合實際應用環境完成數據的修改和整理，進一步完善制動流程，提升制動力控制的科學性和規范性，最大程度上減少不良問題造成的隱患。例如，在汽車電子機械制動過程中，若是主控制系統異常運行，冗余ECU就會發揮其備用資源處理的優勢，更好地維持啟動、制動以及行駛的安全性。

與此同時，利用計算機技術將電子機械制動系統和交通管理系統連接，就能更好地發揮附加功能模塊的作用，配合駐車制動等基礎單元提高綜合安全監管的效果，利用自動化控制功能模塊提高汽車運行的整體質量，減少能耗和不安全因素。

3汽車電子機械制動關鍵技術

在汽車電子機械制動技術應用工序中，不同的技術模塊發揮其不同的作用和功能，汽車電子機械制動關鍵技術的應用，不僅能提高系統的穩定性，減少制動距離，還能優化系統調控水平，打造更加和諧安全的駕駛環境，共同維持汽車電子機械制動應用的平衡。

3.1容錯需求處理技術

伴隨著科學技術的不斷發展，電線電子元件能更好地取代液壓元件，并且完成后備執行技術，能在優化容錯效果的同時，整合資源模式，搭建更加匹配的技術控制結構。與此同時，借助電子機械制動關鍵技術還能建立容錯系統，提高整體結構的可靠性和安全性。

一方面，電子控制元件利用容錯需求處理技術能快速進行后備裝置的啟動，維持其運行狀態，及時避免電子控制元件運行異常產生的問題。

另一方面，容錯需求處理技術還能制定更加科學合理的容錯范圍，技術操作人員在引用電子機械制動系統的過程中，配合容錯處理技術模塊，將重要的信息予以備份處理，借助傳感器信息控制確保信息和數據應用的規范性，也能最大程度上提高指令的合理性。

因為電子機械制動系統支持容錯處理功能，所以，在應用技術模式的過程中，要配合通信協議進一步促進技術的升級和開發應用。

3.2干擾信號處理技術

在汽車行駛過程中，干擾信號源較多，為了避免干擾信號對汽車運行安全產生影響，要結合汽車電子機械制動系統的應用規范，對不同干擾特性予以分析，利用對稱型控制系統和非對稱型控制系統建立匹配的應用模式。

其一，對稱型控制系統，能應用在具有相同性質CPU制動信號和計算程序制動信號的采集處理工作中，保證信號應用控制的最優化，并且減少信號冗余和信號干擾產生的不良作用。

其二，非對稱控制系統，主要是結合部件化設計分析，對不同性質的CPU進行制動信號的采集和分類，完成匹配處理模式。

其三，在電子機械制動技術不斷發展的基礎上，技術人員要想提升軟件和硬件的應用水平，就要結合汽車配置標準和具體要求，落實更加合理的制動處理模式。在抗干擾技術體系應用的同時，將導航技術、轉向技術和制動處理技術融合在一起，配合算法建立部件管理模式，滿足數據總線系統控制應用標準的基礎上，為制動系統運行穩定性和安全性提供保障。

3.3執行器能量控制技術

對于汽車電子機械制動系統而言，要想發揮其實際作用和應用優勢，更好地提升汽車運行的穩定性，就要匹配充足的電能結構，維持電能供給的合理性和及時性。結合相關數據可知，傳統12V汽車電器系統已經不能滿足實際應用要求，傳統控制體系逐漸向著42V高性能電壓系統方向發展是必然趨勢。

一方面，執行器能量控制技術能有效減少高電壓造成的安全性能不良問題，打造更加合理且科學的應用平臺，合理調控能量模塊，確保資源利用率符合實際運行要求。另一方面，技術人員在進行電子機械制動關鍵技術應用升級的同時，還能對執行器能量控制模式進行標準的優化，匹配完整的應用標準，才能在約束機制統籌管理的同時，發揮技術優勢。

除此之外，制動執行器設備的標準也是控制技術應用的關鍵，技術人員要結合標準和優化要求選擇性價比、尺寸等均滿足實際標準要求的半導體，結合制動執行設備的應用環境，要求其具有耐高溫特性，從而優化能量控制技術應用的效果。

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關鍵詞：汽車；機械結構；設計機；優化設計

中圖分類號：U463 文獻標識碼：A 文章編號：1000－8136（2011）36－0009－02

汽車是非常復雜的產品并需滿足各方面的性能要求，其設計開發過程也由許多不同的工作階段組成，而各工作階段又需要使用多種不同的設計驗證技術。只有采用新技術將整個產品的開發過程及其不同的工作方式進行全面的集成，才能達到加速和優化設計的目的。

數字化虛擬技術就是通過集成各種計算機技術，并充分發揮其應用潛能，使產品開發設計能夠可靠地在計算機系統內，以數字化模型方式完成產品的設計和驗證。在汽車開發中，虛擬技術有助于決策層及早對設計方案進行決策和進行跟蹤管理；有助于加強異地的合作，共同解決技術難題；有助于在制造樣車前進行反復驗證和校核，從而及早發現和避免設計錯誤；有助于在產品投產前及早獲取產品信息以進行市場調查。貫穿于產品開發全過程的數字化虛擬技術可使產品特性得到全面系統的優化，使開發周期大大縮短，開發費用大大減少，提高產品質量，最終提高企業在市場的競爭力。

1汽車內部機械結構設計

汽車內部機械結構是一個從構思、設計到驗證的復雜的系統工程，結構時要考慮眾多的約束關系和人機工程的要求。汽車內部結構是“以人為中心”的設計，即以人為中心，在滿足一定的約束條件下，運用人機工程學達到人―車―環境和諧的設計理念。汽車內部結構設計是同時進行多方面結構的設計過程，也是不斷反復遞進尋求最優化方案的設計過程。汽車內部結構主要任務如下：

1.1車型主要結構尺寸確定

乘員結構；整車主要尺寸確定；踏板、換檔桿及手剎位置結構；轉向盤及轉向管柱結構；行李箱結構；側車窗玻璃；頂蓋位置；座椅及儀表板結構等。

1.2人機工程學研究

確保駕駛員及乘員的居住舒適性、安全性，以及駕駛員的操縱方便性和具有良好的視野等。

1.3法規符合性校核

風窗面積及雨刷結構；手伸及界面；儀表板可視范圍；內外后視鏡視野；安全帶固定點等。在滿足這些要求的同時，還要盡量減小整車質量，增大車室內空間，提高整車的經濟性能。在傳統的設計中，工程師使用二維人體模板在二維主圖版上進行汽車內部機械結構，無法事先對踏板、換檔桿、轉向盤的操縱性和坐姿及視野性等性能進行空間位置的評估和驗證，只有在制作了物理樣車后，由一定比例的人進行實際的駕駛操作才可完成驗證。

如今，由于計算機技術的發展和應用，在汽車開發中已廣泛采用CAD方法進行三維數字化設計，以三維數據為主線，使用虛擬樣車來優化產品設計和驗證過程。因而，數字化三維人體模型相應地在汽車內部結構的人體工程學模擬和分析中發揮其潛能和優勢。

2數字化三維人體模型

在產品周期的各個階段，人都是最重要的因素。數字化三維人體模型可有效地應用在汽車虛擬設計及制造的整個生命周期，從初始的概念方案設計至最后的產品驗證。

數字化人體模型技術可輔助設計者確定人在相應的工作環境下的性能，確定人體尺寸/形態/功能及其定位，滿足舒適性和安全性標準的要求。在虛擬的CAD設計數據中，可調入此虛擬的人體模型，完成操作任務和分析工作。通過三維人體模型可運用數字人體和電子樣車進行與人相關要素的模擬分析校核，如人的可操作性、舒適性、可視性等重要設計要素。在汽車內部結構過程中，應用數字化三維人體模型可提高設計效率和設計質量，改善安全性及人機工程學性能，減少物理樣車的制造及驗證工作和周期。

波音公司、通用公司、戴姆勒－克萊斯勒公司等大型飛機和汽車公司已將數字化三維人體模型越來越廣泛地應用于產品生命周期的各個方面和各個階段。CATIA、EDS等大型軟件公司，也相繼推出數字化三維人體模塊供用戶使用，并不斷補充及完善。

現以CATIA的人體模型模塊（Manikin）為例，簡要說明數字化三維人體模型的主要功能。該三維人體模型包括4個子模塊：構造人體（Human Builder）模塊，生成可與產品相配合的人體模型；編輯人體尺寸（Human Measurement Edit）模塊，可對人體模型的各部分的尺寸進行有比例地調整；人體動作分析（Human Activity Analysis）模塊，對人肢體進行由靜態姿勢到復雜的動態動作的評價；人體姿態分析（Human Posture Analysis）模塊，進行人體各種姿態的分析。此人體模型包括104組人體測量數據；100個無約束的連接；148個自由度；各種姿勢輪廓；包含所有關節的手模型、脊椎模型、肩模型、臀部模型等模型；可表現關節活動的制約及動作運動的上下極限并可進行調節。此模塊的用途：測量人體尺寸；視野分析；坐姿分析；運動舒適角度分析；伸及范圍分析；舉升、放下和搬運分析；設計干涉檢查；運動模擬等，見圖1。

3基于CATIA三維人體模型的汽車室內數字化設計

CATIA提供人機工程學模塊，利用此模塊可以方便地進行人機工程學的設計，尤其在視野及操縱空間等的設計中，它自帶的功能可以為用戶提供很大的幫助，可大大減少設計人員的工作量，下面由示例說明其具體應用情況，且均在以下條件進行：采用第95百分位男性人體模型；人體各關節角度選取為舒適范圍內，各角度如下：α1＝20 °，α2＝95 °，α3＝125 °，α4＝90 °，α5＝40 °，α6＝135 °，α7＝170 °，α8＝50 °，α9＝15 °；踵點（AHP）坐標為（520 mm，－165 mm，80 mm），見圖2。

圖1CATIA中的人體模型模塊 圖2二維桿件人體模型示意圖

3.1視野設計

CATIA人機工程學模塊提供視野功能，利用此功能可以為汽車室內視野的設計提供快速的校核，并直觀地反映駕駛員的視野情況。CATIA允許用戶對視野的范圍進行設定，在用于汽車儀表盤的視野校核時，可根據人體生理學原理對視野的范圍進行設定，再利用視野功能進行視野的校核。圖3為儀表盤設計的視野校核，從圖中可以很簡單地判斷出，儀表盤的設計是否滿足要求，并能夠提供駕駛員的直觀視覺狀況。

類型 雙眼

視野范圍設定 視野距離設定

單眼水平方向 100 °

左右眼合一水平方向 120 ° 焦點距離/mm300

鉛垂方向上方 35 °

鉛垂方向下方 35 °

中部 6 °

圖3視野功能用于儀表盤的視野設計校核

同樣，CATIA的視野功能也可以用于幫助進行前方視野及視野盲區等的設計與校核。前方視野的設計主要考慮前方交通信號燈、前方路面物體是否便于觀察。圖4為視野功能用于前方視野的設計校核。

3.2可操作性設計

在CATIA中人體模型可以形象地模擬實際生產中的人的各種操作狀態和運動姿勢，從而幫助使用者進行各種人機工程學方面的參數設計。在一定姿勢的狀態下，駕駛員的手伸及界面設計是汽車室內人機工程學設計的重要部分。CATIA中可以給出上肢所能達到的所有空間位置域。此項功能可以直觀的顯示出儀表板上各操作按鈕、變速桿等室內部件是否處于手的伸及范圍內。圖5中半透明區域所示為不考慮其他約束時，駕駛員右手的伸及范圍。

圖5駕駛員的駕駛姿勢狀態下右手的伸及范圍

3.3室內空間設計

由于汽車室內空間的

局限性，設計過程中必須

考慮人所處的空間大小問

題。由于CATIA屬三維軟

件平臺，所以人體活動空

間一目了然，具有非常優

秀的直觀性，可為設計人

員的工作帶來很大的方便。

如圖6所示，在頭部空間設計時，確定好頭部所需空間大小，在三維平臺下做出其頭部空間面后，可以很直觀地判斷頭部空間情況。然而，室內空間在很多地方都有明確的規定，要求比較精確的設計，而某些地方設計人員并不容易觀察，或不容易得出精確的數據。因此，利用CATIA所提供的干涉檢驗及工作空間分析功能可方便地得到其空間相對位置的數據。

CATIA的干涉檢驗功能可在發生干涉時提醒設計人員，確保不存在干涉問題的存在。在工作空間分析功能中，CATIA提供了距離測量及距離范圍分析來幫助用戶直接得到所需要的空間范圍分析數據，可以應用于頭部空間、腿部空間等的設計中。

4結束語

綜上所述，數字化三維人體模型為汽車內部結構的虛擬設計提供了一個有利的工具。CATIA提供的人機工程設計功能能大大提高產品設計的效率及質量，尤其在視野、可操作性、室內空間等的設計上，可以為設計人員提供非常有效的幫助。

參考文獻

1 秦東晨、陳江義、胡濱生、王麗霞.機械結構優化設計的綜述與展望［J］.中國科技信息，2005（09）

On the Digital Design of Automotive Mechanical Structure

Fu Jun

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1傳統汽車制動系統存在的問題

傳統意義上的汽車制動系統主要是HB和EHB線控液壓制動系統。EHB液壓制動系統是在HB液壓制動器基礎上發展而來。與傳統液壓制動器相比，EHB的一體化制動結構大大縮短了制動反應時間，提高了制動效能，操控系統更簡單，噪聲較輕微，并且無需真空輔助裝置，有效減輕了制動踏板的打腳，提供了更優越的踏板感覺。另外，現代汽車制動系統采用模塊化構造，省去了一部分零部件，節省了系統空間，使得系統運行更加輕便靈活。但是嚴格來講，EHB液壓制動系統的制動管路布置較復雜，裝配和拆修程序非常繁瑣，響應速度慢，而且制動液會污染環境，因此還需要做進一步改進。

2車輛電控機械制動系統（EMB）改進思路

電控概念的出現為汽車制動系統的研究開啟了全新的思路。研究者大膽的把電控單元引入汽車液壓制動系統中，開發了一套全新的車輛電控機械制動系統（EMB），解決了傳統制動系統存在的問題，大大提高了汽車制動效能。

2.1系統工作原理在電控機械制動系統中，其主要組成部分有電機、制動器、控制器ECU以及傳動裝置等（如圖1所示）。當車輛制動時，由安裝在制動踏板上的傳感器將車輛駕駛員踏板踩下的位移情況進行檢測，并將相關數據傳輸到RCU中，由踏板的速度以及位移情況共同對駕駛員的意圖進行判斷，即屬于緊急制動還是普通制動。在此過程中，ECU將對制動塊制動力、車輪傳感器等信號進行分析，并通過控制算法的計算獲得電壓控制信號，由減速器減速增扭，經過滾動絲杠機構將旋轉運動轉換為移動，最終實現車輪的制動力控制以及制動塊壓緊力控制。之后，則由FlexRay總線將傳感信號傳輸到ECU，并由ECU將控制信號再一次傳輸給電機。圖2清晰地展示了車輛電控機械制動系統的制動原理。

2.2控制目標對于電控機械制動系統的控制目標而言，其包括有以下幾個方面：第一，踏板力感控制，對制動的感覺進行優化；第二，通過對車輪電機的控制，以實時的方式對車輪制動力矩進行控制，并對車輛ABS制動防抱死功能進行實現；第三，分配制動力，包括有車輛前后軸制動力分配以及再生制動控制策略等；第四，對轉向系統、驅動系統以及制動系統實現集成控制，并對ESP以及ASR等功能進行實現。

3車輛制動管動力學模型和制動過程仿真

3.1制動動力學模型車輛制動動力學模型主要包括有整車制動模型、控制器模型、輪胎模型以及制動系統模型等。

3.1.1整車制動模型目前，國際上對于車輛制動控制進行研究的模型有以下幾種，即雙輪模型、四輪模型以及1/4車輛模型。本文以1/4車輛模型進行研究。

3.1.2輪胎模型在制動控制以及制動動力學研究中，其所應用的輪胎模型表征制動為路面縱向附著系數與輪胎滑移率之間的關系。其中，路面附著系數是輸出數據，而輪胎滑移率則為輸入數據。在具體計算中，可以根據輪速以及車速對滑移率進行計算，并由查表模塊的應用對路面縱向附著系數進行查找。在本研究中，根據Burckhardt模型進行研究，如圖3所示，其中表明干濕路面以及冰雪路面的最佳滑移率分別為0.2、0.08以及0.15。

3.1.3電控機械制動模型電控機械制動模型由減速器模型、制動器模型、電機模型和絲杠傳動模型組成。它通過電機力矩實現輸入，通過制動力矩實現輸出。

3.1.4控制器模型通過PID進行制動控制時，控制器模型輸入為實際滑移率同最佳滑移率之間的差，而電機力矩值則為期望輸出。

3.2制動過程仿真分析為了能夠對車輛在不同路面情況下的制動過程進行研究，本文對車輛在不同情況下的路面制動進行了試驗，即在不同路面上以80km/h的速度進行制動，并施加制動力矩階躍輸入模擬緊急制動的制動過程：在干燥路面上，對車輛制動力矩對于制動過程的影響進行了對比與研究，即當制動力矩同附著力限定制動力矩值相比較小時，車輛制動時間為3.1s，制動距離為34.5m；當制動力矩同限定制動力矩值相比要高時，就會引起制動距離增加，使車輪抱死，制動時間為5.1s，制動距離為55.2m；在濕滑路面上，當車輛制動力矩同限定制動力矩值相比較小時，制動時間為5.8s，制動距離為63.6m，而當制動力矩同限定力矩值相比較大時，車輛所具有的制動時間為9.8s，制動距離為105.8m；在冰雪路面上，當車輛當車輛制動力矩同限定制動力矩值相比較小時，制動時間為13.5s，制動距離為151m，而當制動力矩同限定力矩值相比較大時，車輛所具有的制動時間為16.1s，制動距離為176.6m，車輪出現抱死情況，車輛具有較大的危險。通過對上述數據的分析可以發現，同干路面道路行駛相比，當車輛在濕滑路面進行高速狀態制動時，車輪在很短時間內就會出現抱死情況，其滑移率為100%，并由于地面附著系數較低而使其具有了更長的制動距離。而同濕滑路面制動相比，當車輛在冰雪路面以較高車速進行制動時，所具有的抱死時間更快，甚至可以說是在瞬間就形成了抱死的情況，滑移率同樣為100%，同濕滑路面相比，由于冰雪路面附著系數更低，車輛制動的距離相對來說也更長。對此，當車輛在冰雪、濕滑等附著系數較低的路面上以高速狀態緊急制動、而沒有做好防抱死控制時，車輛則有非常大的幾率出現車輪抱死情況，進而由于制動距離增加而大大提升安全事故的發生幾率。

3.3遺傳算法優化PID參數本文在MATLAB軟件基礎上對車輛電控機械制動控制策略仿真圖形界面軟件進行了開發，在該軟件系統中，用戶將車輛的輪胎模型以及整車相關參數根據提示輸入到系統中之后，通過對控制算法按鈕的點擊，則能夠以更為直觀、快速的方式對車輛制動信息進行分析。另外，本文還采用遺傳算法優化PID參數，以實現快速制動的目的。對于復雜系統優化問題的隨機優化來說，遺傳算法是非常適合的一類搜索算法，能夠在同一時間對空間中的很多點進行快速的搜索，并在段時間內實現全局的收斂。對此，本文利用模型對此問題進行優化設計，議PID控制參數中的積分系數、微分系數以及比例系數為變量，在一定長度路面上，制動實際滑移率以及理想滑移率之間的差值均方根作為目標函數，對約束條件進行優化設計，并使用MATLAB工具箱中的算法對目標函數進行求解，以提高車輛的穩定性。然后通過對主程序M文件以及目標函數M文件的編寫獲得理想的控制參數優化結果。在該研究的基礎上，本文對不同路面情況下的控制參數進行了進一步的優化，獲得由以下結果：在干路面情況下，制動時間為2.6s，制動距離為29.4m，經過比對滿足我國制動規范要求；在濕路面情況下，制動時間為4.6s，制動距離為51.4m，冰雪路面上制動時間為12s，制動距離為133.8m，經過比對，都同我國制動規范要求進行了較好的滿足。經過上述數據的優化與分析，可以看到，在不同路面情況下，都能夠實現對目標滑移率的跟蹤，在對地面附著力進行最大程度利用的同時縮短了車輛制動距離，對于車輛制動時的方向穩定性以及制動效能都是一種非常有效的提升。

4改進效果

經過仿真優化后的汽車電控機械制動系統（EMB）與傳統汽車制動系統與電控制動系統進行了一番對比，發現汽車電控機械制動系統具有明顯的應用優勢。效果對比如下：

4.1結構和性能的對比分析傳統汽車制動系統擁有復雜的管路和控制閥，造價高，系統靈活性差，反應時間較長，在一定成度上降低了制動系統的安全性能。電控機械式制動系統在管路、閥門和結構等方面都做了改進，因此安全性能更好，其相對于傳統制動系統的應用優勢詳見表1。

4.2制動距離的對比分析以一輛40t的載貨車為例，裝有盤式制動器和EBS，在時速達到90km/h時開始制動，到車輛停下來的制動距離比ABS和鼓式制動器（制動壓力800kPa）縮短了45％，而Haldex公司推出的EMB在此基礎上又將制動距離縮短了14％。各種不同制動裝置下的制動距離如圖4所示。

4.3事故發展生率的對比結果梅賽德斯—奔馳公司根據德國聯邦統計局（SBA）的交通事故統計數據顯示，裝配EMB系統的梅賽德斯—奔馳牌轎車，事故率明顯降低。2014年度新登記注冊的梅賽德斯—奔馳牌轎車，其事故發生率比2010年未裝配EMB系統的同類車型減少了15%。同一時期內，其它知名品牌的轎車事故率平均降低了11%。顯然EMB系統使梅賽德斯—奔馳牌轎車的事故率的降低程度比其他品牌轎車低了4%。

5結論

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關鍵詞：汽車；機械系統；自動化技術

引言

現如今自動化技術被應用于各行各業當中，特別是在汽車生產、汽車機械控制系統中尤其能夠突顯出來，自動化技術的應用能夠有效的提高企業產能。對汽車控制系統而言，將自動化技術運用于其中，具有很強的必要性，它是今后汽車控制系統發展的核心，而且將自動化技術應用于汽車制造業當中，是實現汽車行業的發展途徑，使汽車行業滿足人們的需求，促進汽車控制系統的穩定性和安全性，同時也使汽車的使用感更佳。從汽車制造業而言，將自動化技術應用其中無疑促進了汽車產業的發展，同時也增加了汽車的安全性能。

1自動化技術在汽車機械系統當中的組成部分

1.1系統軟件設計

現如今汽車零部件的生產方式同傳統的生產方式發生了巨大變化，當前汽車制造過程中，通過計算機可以使汽車的生產過程得到有效控制。隨著我國經濟快速發展，同時促進了電子行業的發展，現如今電子產品多樣化、電板集中化，無疑促使了信息技術的發展，現在軟件設計也呈現出多樣化、多元化，無疑將自動化系統軟件應用到汽車中能提高汽車的安全性。

1.2系統工作流程

系統在進行工作時，首先汽車的自動化系統通過計算機網絡發送信息，然后系統處理相應的信息，并且將這些信息儲存到服務器上，最后通過服務器上保存的信息來實現傳輸工作，所以說將自動化技術運用于汽車控制系統當中，可以實現信息的傳輸有效化，增加信息的傳輸效率，讓信息可以傳輸到局域網內。

1.3傳感器系統

在現代汽車中應用機械自動化技術進行汽車機械控制，可以做到實時對汽車的各種狀態進行監控。為了達到這一目標，現在在理論基礎之上，已經出現了兩種信號傳輸通道用于汽車控制。兩種通道的不同在于他們其中一種是采用的時間節點的方式，另一種則是采用的頻分制，其中在實際生產中采用更多的是頻分制，由于它在傳輸的過程中不同的指令信號都對應著有自己特定的頻率，所以在指令信號的傳輸過程中不會出現信號互相干擾而發生信號混淆的情況，同時它還提升了汽車的安全性，致使故障發生率低和電路簡單等特點。現如今，利用自動化技術生產出的汽車傳感器功能系統，已經在汽車的許多方面體現出了數據的自動采集及處理，比如汽車的車速可以通過傳感器讓駕駛人員實時車速；車內空氣的濕度以及車內溫度、距離等，其在處理過程中都是先設定一個參數值然后再與實時數據進行比較，最后系統根據比對的結果進行判斷如何處理此次信號，從而對汽車做出一定的調整及優化。

1.4PLC通信模塊

將現代自動化技術運用于汽車機器控制系統中，其最主要的目的就是能夠讓駕駛人員通過較為簡單的操作來實現對汽車的控制。現如今，在汽車的自動化控制系統中大多數的汽車都開始采用PLC，PLC能在現代汽車中廣泛得到應用的原因，是由于它在設計的過程中相對其他系統采用了得到人們普遍認可的STEP7軟件進行編輯，因此它具有多種功能化特點，比如功能圖塊、語句編輯以及梯形邏輯圖等。而且在不同環境中，PLC還能采用不同的I/O模塊，將此項技術應用到現代汽車中可以使人機對話更優化，并且還能夠提升整個系統的簡便化操作功能。

2汽車自動化技術在汽車機械控制系統當中應用存在的問題

2.1缺乏專業人才

目前隨著我國科技水平的發展，自動化技術也得到了相應的改進，在汽車的制造業當中，自動化技術的應用也非常廣泛，但是現如今將自動化技術應用到汽車車中仍然還存在部分問題。自動化技術在汽車的機械控制系統當中，技術人員就是保證自動化技術合理融合的基礎，但是目前我國汽車的機械控制系統非常缺乏有專業知識的技術人員，許多工作人員根本還達不到要求。現如今隨著我國經濟飛速發展，汽車在尋常家里基本能看到，但是需求量增多，并沒有促使這個行業的人才增多，所以目前這個行業中對人才的需求還十分大，由于人才的短缺同時也制約了自動化技術在汽車中的應用。

2.2維修和護理費用高

汽車機械控制系統當中，想要合理的將自動化技術應用到汽車中，就必須要改善汽車的機械控制系統，這是提高汽車安全性和穩定性的基礎。同以往的控制系統相比，現如今的自動化系統的價格更加昂貴，因此其保養成本和維修成本相應也變高了，所以想要促進自動化技術與汽車控制系統的融合，除了需要很多專業的知識，還需要較高的維修和護理費用，這無疑在一定程度上阻礙了汽車機械控制系統的自動化。在系統出現問題后除了會降低汽車行駛的安全性，而且有時汽車系統出問題時在4S店并不能解決，可能需要等總公司來人，或者運到國外維修，無疑給駕駛人員帶來了不便。

3自動化技術在汽車控制系統中的應用

3.1實時監測功能的實現

將當代自動化技術應用到汽車中可以實現實時監測。將現代自動化技術機械系統應用到汽車中，為了滿足操作人員對不同運營工作狀況下的各種數據的要求，因此對汽車研發出了一項新的功能，那就是采用數據報表。由于操作人員的不同，他們的要求也會不一樣，因此將傳輸中的數據打印成特制的表，并且利用多樣化形式將信息呈遞給客戶，用于滿足不同的操作人員對于該項功能的需求，從而使自動化技術在汽車控制系統中的應用更為簡捷并且有效。

3.2處理汽車故障

汽車的自動監視系統它是由人工智能和自動化技術的構成的，它是經過無數次試驗而產生的人工智能，它能夠在各種環境中有效的對汽車整體情況進行分析，并且可以在第一時間處理汽車系統發生的故障，也正是由于信息技術與科學技術的不斷發展，促使汽車自動化的監控技術得到了不斷的發展。例如，在現在的調查當中，有部分的駕駛員會因為各種各樣的原因出現操作失誤的現象，那這時汽車的監測系統就會開始工作并進行判斷，是否出現故障，出現故障的原因，并且在權限范圍內及時的處理因為人為原因造成的失誤。汽車自動化監視技術的應用，不僅能夠及時的消除汽車的部分故障，還在一定程度上避免了安全事故的發生，增加了安全保障，促使駕駛員駕駛更安全，有效的避免了不必要的事故。

3.3保障安全行車

將自動化技術運用于汽車控制系統當中，它在一定程度上可以保障汽車行駛的安全。要想保證能夠安全駕駛，就需要借助自動化技術在汽車的控制系統當中建立自動化安全系統。要想汽車的自動安全系統能夠對于信息產生基本的反應就必須需要更專業的相關人員去完成汽車自動化控制系統的建設。例如，在以前汽車的擋位全都是手動擋，但是對于一個新駕駛員，僅僅是在學車時用過那么一點時間的車，對車的操作不是很熟悉，所以當他們真正獨立駕駛時極有可能掛不上檔，甚至可能在上坡時因為擋位問題導致汽車下滑，從而導致事故發生。現如今自動化技術在汽車中的應用很好的解決了這個問題，現在汽車自動擋的生產解決以往手動擋帶來的問題。

3.4提高信息保密性

隨著大數據的到來，對于許多人而言，他們只看到利好的一面，比如數據處理快速化，對信息的處理更加的準確；但是他們卻不知道，大數據的到來也會使個人的信息被泄露，給生活帶來無盡的打擾。為了有效的避免個人信息的泄露，就必須在汽車的自動化系統當中設計或者是添加一定的對策，才能夠保護汽車用戶的信息安全，從而提高汽車品牌的信賴性。安裝一些監控系統功能可實現數據監控，它能夠檢測信息泄露的危險性，從而制定相應的計劃，保證人們信息的安全性，將信息泄露控制在最小范圍內。

3.5完善自動配電技術

在汽車上配置電不僅僅只是用于保障夜間的安全行駛，還能增加用戶的體驗。在汽車的自動化技術應用過程中，將配電技術自動化是必不可少的，首先要根據汽車的自動化技術保證一定的合理性和穩定性，以滿足汽車的設計標準。其次，要根據相關人員的需求改善汽車的整體應變能力，同時還要通過自動化系統對整個汽車的構成以及電路進行設計，使汽車的系統能夠給于不同的負荷，比如，遠光與近光，由于遠光與近光的功率不同，因此在使用的過程中需要的負荷也不相同；在汽車使用空調時需要的負荷也是不相同點，并且在使用的過程中不同的溫度點，其需要的負荷是不同；車上的每一個功能需要的負荷是不同的，所以需要汽車的系統能夠給予不同的負荷。最后，在具體的配電設計環節，就需要綜合考慮到自動化技術在汽車機械控制當中的可靠性和實用性，以提高汽車的方便性、穩定性和可靠性。在設計路線時應該考慮路線分布的實際情況，做好路線選擇的補償機制，保證電力負荷降低。

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近幾年來，汽車行業得到了快速的發展，汽車已經成為了人們出行重要的代步工具，所以汽車制造業的投資力度也在不斷的加大。汽車制造的自動化程度也在不斷提高，人工的手動操作逐漸被半自動化或者自動化的機械設備所取代，既減輕了工人的勞動量，又加快了汽車制造生產的速度。在汽車的總裝線上助力機械手是近幾年來發展比較快的一種自動化設備，他的整個構造模仿人體工學，相較于傳統的機械而言更加的簡單，運行起來也相對的安全、流暢。

1 助力機械手的種類及其特點

隨著科學技術的不斷發展和進步，助力機械手的種類也逐漸增多，滿足了不同行業不同物料以及不同工藝對于搬運的需求，按照不同的分類原則主要有以下幾大類。

首先就是按照不同的工作原理進行分類，主要有兩種，其中一種是硬臂的助力機械手，而硬臂類的又可以根據不同的工作曲線細分為PBF、PBC、PBD和PBS四種。在進行利用的過程中，我們可以根據不同的工作需求，選擇合適的主機，然后再為其配備合理的抓取夾具和滑動系統，組成一個完整的可操作的機械手系統。這種硬臂式的助力機械手，全部都是由硬臂的桿狀結構構成，所以整體的剛性較強，平衡力也非常的出色。因此這種硬臂式的助力機械手被廣泛的應用于要求定位準確、障礙眾多、環境受限、情況相對復雜和承載力較強的區域。另外一類就是軟索助力機械手。軟索類的又可以根據主體運行元件的區別分為IRB、PBB以及鋼絲繩和鏈條的幾種形式。而主要以IRB作為主要的軟索系列機械手。這種助力機械手主要采用的是情動平衡吊的主機，在為之輔助相應合適的夾具和滑動系統，就能夠組成一個相對完整的助力機械手系統。這種助力機械手的主機與夾具之間的連接，主要是靠鋼絲繩來實現的。

其次，我們也可以按照不同的基座來對助力機械手來進行劃分，主要有落地固定式、懸掛固定式、附墻式幾種。

助力機械手操作起來相對容易，而且如果配備的夾具得當，就能夠實現快速的夾取。助力機械手還具有定位的功能，雖然只是輔助的作用，但是也能避免較多錯誤操作的發生，使得夾取的過程中可靠性更高，而且這種助力機械手在進行保養和維護的過程中，也相對容易，不需要投入大量的資金來進行保養。

2 助力機械手的系統結構

助力機械手的結構主要采用的是旋轉式的機械臂，主要的構成有吊掛縱向的移動裝置，滑車系統、機械手的主體結構以及氣動裝置和安全監測裝置。在進行安裝時我們一般由上到下、由左到右按順序進行安裝。主要的安裝效果，如圖1所示。

3 機械手本體的機械結構

助力機械手的本體主要由三個關節構成，這三個關節可實現全方位的旋轉動作，任意的角度都可以實現調整。助力機械手在主次關節部位都設有制動裝置，工作人員可以利用按鈕面板上的剎車按鍵，實現對關節的鎖定。這樣即使在閑置的狀態助力裝置也不會發生漂移的現象。平行的四連桿臂可以通過平衡氣缸的作用使得助力機械手的手臂實現上下的升降。由于角度的可調節性和手臂的可升降性，使得平行四連桿臂的末端能夠實現相互連接，也使得桿臂的轉動缺陷得到了彌補。次臂通過回轉連通與角度調整來實現整條桿臂的連接，并且在次臂的下端還與法蘭和夾具進行連接，使整個結構的穩定性大大提高。

4 軌道系統

助力機械手的軌道系統，采用的雙排的鋁合金軌道，它會與平臺上移動的小車進行相互的配合，這樣可以與平臺之下的小車的法蘭連接硬臂的機械手，使整個設備都在軌道上進行平穩的運行，減少危險情況的發生。該軌道是C型軌道，軌道的材料都是進口的材料，其強度更高，穩的運行，減少危險情況的發生。該軌道是C型軌道，軌道的材料都是進口的材料，其強度更高，剛性更強，密度更大，精度更高。軌道的非金屬滾輪采用的也是具有高強度耐磨形式的尼龍材料，大大增加了實用性和使用的壽命。

5 氣動控制系統

增壓系統可以消除工廠當中氣源不穩定因素的影響，這樣就可以保證系統當中的壓力處于正常的平衡狀態。當氣源突然的下降或者是出現了斷氣的狀態時，就可以通過儲氣罐來對整個操作過程進行保證，使其生產活動順利完成。并且它還能夠保證氣源在發生壓力波動時，機械手的平衡狀態不被打破，不會發生漂移現象。

在每一個回轉的關節上都會設置制動裝置，這個裝置的作用是通過啟動鎖緊裝置實現的，當它發生作用之后就可以對旋轉的關節軸進行鎖定。如果助力機械手處于閑置的狀態，那么也可以通過這個裝置使其處于一個相對安全的狀態，將風險降到最低。

在氣動控制系統當中，會將所有的按鈕都集中到一起，這樣在手柄的位置就可以實現統一的操作，使得整個的控制過程更加的簡單，方便。

6 專用夾具

助力機械手的專用夾具需要針對不同的工件進行非標的設計，在整個的設計過程中需要考慮以下幾點內容。其一，就是要注意夾具設置的位置以及是否符合整個系統的需求。其二，就是夾具采用的材料既要結實耐用，又要輕巧靈活便于操作。其三，就是夾具必須能夠在進行工件時快速安全的進行動作的執行。其四，就是在進行夾具的使用過程中，要對工件或者是車身進行安全的防護處理，這樣可以有效的避免專用夾具造成的劃痕，避免不必要的損失。其五，就是夾具工件必須容易進行安裝和拆卸，這樣在進行位置轉移的過程當中，才不會浪費時間。

在汽車總裝線上幾種常用的夾具，如圖2所示。

7 安全監測裝置

在汽車的總裝線上，對于操作人員的安全防護以及對于汽車車身的安全防護都需要我們格外的進行注意，尤其是在進行設計的過程中，就應該對這些因素進行全面的考慮。一般在總裝線上都具有一些裝置過載報警裝置、檔位切換裝置、剎車裝置等等。在能夠與車身進行接觸的部位都需要額外的進行軟墊的安裝，這樣可以減少對車身的劃痕損傷，避免企業的經濟損失。

8 設備的優點

首先這套設備所采用的元件都是進口的優質產品，所以穩定性相對較高。助力機械手的控制范圍較廣，運行起來相對平穩。其次就是整個設計的方案能夠充分的結合實際的生產情況，更加優質、高效。助力機械手的配置功能較為齊全，所以能夠適應不同的技條件，既能夠完成要求以內的裝配任務，還能夠完成不同規格的產品裝配任務。

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關鍵詞： 汽車機械基礎 教學 注意點

《汽車機械基礎》學科是中等職業學校交通運輸類汽車運用與維修專業的主干專業課程，包含知識內容繁雜，基本概念、工作原理、計算公式較多，學生在學習過程中要想準確地把握該學科知識的廣度和深度較為困難，為了充分發揮學生的自主學習潛能，充分發揮學生的主觀能動性，使他們更好地掌握課程知識，提高運用理論知識解決實際問題能力，實際教學中要注意給學生看、思、說、練的機會，以及適當運用現代化教學手段，這樣才能有效提高教育教學質量。

一、注意給學生“看”的機會

給學生“看”的機會，看其實主要表現在兩個方面：一是看課本的基礎內容，讓學生帶著問題看書，以抓住教學重點，突出教學難點，提高課堂教學效率。比如在講滑閥機能部分時，可讓學生看課本上表格中各種閥的結構、圖形符號、應用特點，從而得出各種不同閥的區別、特點，引導學生思考實質是改變閥芯的結構形狀和尺寸，從而改變中位油口連接關系。二是盡可能采用現場教學法，增強學生的感性認識。教學過程中通過實物講解、工廠企業現場參觀教學、現實工作典型機器分析等，使學生對零件的結構、工作原理等有充分認識。比如講螺旋傳動時可將螺旋千分尺拆開，剖析臺虎鉗原理，或帶領學生到實習車間的車床前，講述螺桿原地回轉的實例，從而幫助他們了解溜板箱、大拖板、中拖板的結構，使他們對螺旋傳動結構的分析、計算能得心應手，對今后分析輪系的應用也很有幫助。講看結合便于學生掌握方法和技巧，提高學生實踐動手能力。

二、給學生“思”的機會

在《汽車機械基礎》教學中引入新的基本概念、工作原理、應用時，要適時引導學生聯系實際情況，給其獨立思考的機會，從而讓學生有機地把所學知識點聯系起來，便于學生記憶理解。如講變位齒輪傳動部分，在學生了解標準齒輪傳動不足后，再講述變位齒輪加工的過程和特點，讓學生思考出變位齒輪傳動的特點：可改善傳動條件，提高強度等，從而讓學生對變位齒輪傳動知識部分有較深的認識，加深學生對齒輪傳動的理解。再如輪系中求滾齒機的傳動比一題，可引導學生思考要改變被切齒輪的旋向和齒數該怎么辦？從而引入掛輪或交換齒輪在實際機械加工中的應用。

三、注意給學生“說”的機會

《汽車機械基礎》學科中基本概念、工作原理較多，需要學生記憶和理解的知識點也較多。要想讓學生對學科知識有整體的了解，把握學科的內在聯系，應盡可能給學生說的機會，讓學生在說的過程中掌握概念、理解區別、熟悉原理和應用，在學生說的過程中教師可以發現問題，并能幫助學生梳理知識點，解決一些知識難點，從而做到融會貫通。比如在軸的結構分析中對于軸向固定和周向固定的方法、應用；機構、機器的區別、聯系；螺紋連接的自鎖性等，在學生的說和教師的點撥下強化教學效果。

四、注意給學生“練”的機會

“練”是使學生對已有的知識、結構轉化為新的認知結構的重要途徑。知識的形成鞏固、動手能力的提高，所學知識的消化吸收都離不開練，練時要注意以下幾點：

1.通過練習要能強化學生對公式的理解和記憶，使學生找出相互關系，便于以后的分析和計算。

2.鞏固性題目練習應保證答題的正確、完善、準確，使知識點的理解準確無誤。

3.加強學科的實踐訓練，對于一些機械傳動，教師可幫助學生分析，幫助他們找出方法，適當時可增加實踐動手機會，讓學生動手，在學中做、在做中學，使枯燥、復雜的知識變為淺顯易懂的知識，從而更好地鞏固理論知識，這一點尤為重要。

五、適時、適當、適度運用現代化教學手段

教育現代化工程的進一步推進，給教學手段提出了新的要求。不少新技術廣泛用于課堂教學中，如一體化教學、多媒體課件等，它們以新穎、直觀、動態的形式越來越受到廣大教師的青睞，沖擊著傳統教學，能充分發揮以學生為主體、教師為主導的作用，增強學生學習的自主性。汽車機械基礎作為專業基礎課，雖不同于數、理、化等基礎學科，但在教學過程中仍必須從知識體系入手，遵循認知規律，在學生掌握基礎知識、基本概念，具備一定的理解能力后，運用現代化教學手段，才能極大地提高教學效率。如果沒有一定的基礎知識作鋪墊，即使運用現代化教學手段，也難以達到預期教學效果。因此，在《汽車機械基礎》教學過程中，現代化教學手段的應用必須“適時”。

現代化教學手段的廣泛應用，給《汽車機械基礎》教學方法的改進帶來了活力和生機，實際教學過程中，如何運用現代教學手段還必須從學生的實際出發，堅持“適度”原則，即從學生實際入手，不管什么時候都不要低估或超越學生的接受能力。