什么是复杂机电系统汽车电气系统有什么

心亦凉2022-07-20 21:03:242322

有人说汽车是一个非常复杂的机电系统，你认为复杂在什么地方？“机电”是什么概念？复杂机电系统可靠度计算方法。

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汽车电气系统有什么

汽车的发动机、变速箱、底盘、电子设备等的确是一个非常复杂的东西，你可以找一辆车打开发动机盖看看里面有多复杂，有机会的话可以看一些汽车的内部结构图。

机电包括什么内容

我是学机电一体化.这一专业最先由美国开始的后是小日本和欧洲,再其次就是中国了

现代科学技术的不断发展，极大地推动了不同学科的交叉与渗透，导致了工程领域的技术革命与改造。在机械工程领域，由于微电子技术和计算机技术的迅速发展及其向机械工业的渗透所形成的机电一体化，使机械工业的技术结构、产品机构、功能与构成、生产方式及管理体系发生了巨大变化，使工业生产由“机械电气化”迈入了“机电一体化”为特征的发展阶段。

1．机电一体化概要

机电一体化是指在机构得主功能、动力功能、信息处理功能和控制功能上引进电子技术，将机械装置与电子化设计及软件结合起来所构成的系统的总称。

机电一体化发展至今也已成为一门有着自身体系的新型学科，随着科学技术的不但发展，还将被赋予新的内容。但其基本特征可概括为：机电一体化是从系统的观点出发，综合运用机械技术、微电子技术、自动控制技术、计算机技术、信息技术、传感测控技术、电力电子技术、接口技术、信息变换技术以及软件编程技术等群体技术，根据系统功能目标和优化组织目标，合理配置与布局各功能单元，在多功能、高质量、高可靠性、低能耗的意义上实现特定功能价值，并使整个系统最优化的系统工程技术。由此而产生的功能系统，则成为一个机电一体化系统或机电一体化产品。

因此，“机电一体化”涵盖“技术”和“产品”两个方面。只是，机电一体化技术是基于上述群体技术有机融合的一种综合技术，而不是机械技术、微电子技术以及其它新技术的简单组合、拼凑。这是机电一体化与机械加电气所形成的机械电气化在概念上的根本区别。机械工程技术有纯技术发展到机械电气化，仍属传统机械，其主要功能依然是代替和放大的体力。但是发展到机电一体化后，其中的微电子装置除可取代某些机械部件的原有功能外，还能赋予许多新的功能，如自动检测、自动处理信息、自动显示记录、自动调节与控制自动诊断与保护等。即机电一体化产品不仅是人的手与肢体的延伸，还是人的感官与头脑的眼神，具有智能化的特征是机电一体化与机械电气化在功能上的本质区别。

2．机电一体化的发展状况

机电一体化的发展大体可以分为3个阶段。20世纪60年代以前为第一阶段，这一阶段称为初级阶段。在这一时期，人们自觉不自觉地利用电子技术的初步成果来完善机械产品的性能。特别是在第二次世界大战期间，战争刺激了机械产品与电子技术的结合，这些机电结合的军用技术，战后转为民用，对战后经济的恢复起了积极的作用。那时研制和开发从总体上看还处于自发状态。由于当时电子技术的发展尚未达到一定水平，机械技术与电子技术的结合还不可能广泛和深入发展，已经开发的产品也无法大量推广。

20世纪70~80年代为第二阶段，可称为蓬勃发展阶段。这一时期，计算机技术、控制技术、通信技术的发展，为机电一体化的发展奠定了技术基础。大规模、超大规模集成电路和微型计算机的迅猛发展，为机电一体化的发展提供了充分的物质基础。这个时期的特点是：①mechatronics一词首先在日本被普遍接受，大约到20世纪80年代末期在世界范围内得到比较广泛的承认；②机电一体化技术和产品得到了极大发展；③各国均开始对机电一体化技术和产品给以很大的关注和支持。

20世纪90年代后期，开始了机电一体化技术向智能化方向迈进的新阶段，机电一体化进入深入发展时期。一方面，光学、通信技术等进入了机电一体化，微细加工技术也在机电一体化中崭露头脚，出现了光机电一体化和微机电一体化等新分支；另一方面对机电一体化系统的建模设计、分析和集成方法，机电一体化的学科体系和发展趋势都进行了深入研究。同时，由于人工智能技术、神经网络技术及光纤技术等领域取得的巨大进步，为机电一体化技术开辟了发展的广阔天地。这些研究，将促使机电一体化进一步建立完整的基础和逐渐形成完整的科学体系。

我国是从20世纪80年代初才开始在这方面研究和应用。国务院成立了机电一体化领导小组并将该技术列为“863计划”中。在制定“九五”规划和2010年发展纲要时充分考虑了国际上关于机电一体化技术的发展动向和由此可能带来的影响。许多大专院校、研究机构及一些大中型企业对这一技术的发展及应用做了大量的工作，不取得了一定成果，但与日本等先进国家相比仍有相当差距。

3．机电一体化的发展趋势

机电一体化是集机械、电子、光学、控制、计算机、信息等多学科的交叉综合，它的发展和进步依赖并促进相关技术的发展和进步。因此，机电一体化的主要发展方向如下：

3.1智能化

智能化是21世纪机电一体化技术发展的一个重要发展方向。人工智能在机电一体化建设者的研究日益得到重视，机器人与数控机床的智能化就是重要应用。这里所说的“智能化”是对机器行为的描述，是在控制理论的基础上，吸收人工智能、运筹学、计算机科学、模糊数学、心理学、生理学和混沌动力学等新思想、新方法，模拟人类智能，使它具有判断推理、逻辑思维、自主决策等能力，以求得到更高的控制目标。

诚然，使机电一体化产品具有与人完全相同的智能，是不可能的，也是不必要的。但是，高性能、高速的微处理器使机电一体化产品赋有低级智能或人的部分智能，则是完全可能而又必要的。

3.2模块化

模块化是一项重要而艰巨的工程。由于机电一体化产品种类和生产厂家繁多，研制和开发具有标准机械接口、电气接口、动力接口、环境接口的机电一体化产品单元是一项十分复杂但又是非常重要的事。如研制集减速、智能调速、电机于一体的动力单元，具有视觉、图像处理、识别和测距等功能的控制单元，以及各种能完成典型操作的机械装置。这样，可利用标准单元迅速开发出新产品，同时也可以扩大生产规模。

这需要制定各项标准，以便各部件、单元的匹配和接口。由于利益冲突，近期很难制定国际或国内这方面的标准，但可以通过组建一些大企业逐渐形成。显然，从电气产品的标准化、系列化带来的好处可以肯定，无论是对生产标准机电一体化单元的企业还是对生产机电一体化产品的企业，规模化将给机电一体化企业带来美好的前程。

3.3网络化

20世纪90年代，计算机技术等的突出成就是网络技术。网络技术的兴起和飞速发展给科学技术、工业生产、政治、军事、教育义举人么日常生活都带来了巨大的变革。各种网络将全球经济、生产连成一片，企业间的竞争也将全球化。机电一体化新产品一旦研制出来，只要其功能独到，质量可靠，很快就会畅销全球。由于网络的普及，基于网络的各种远程控制和监视技术方兴未艾，而远程控制的终端设备本身就是机电一体化产品。现场总线和局域网技术是家用电器网络化已成大势，利用家庭网络(homenet)将各种家用电器连接成以计算机为中心的计算机集成家电系统(computerintegratedappliancesystem,CIAS)，使人们在家里分享各种高技术带来的便利与快乐。因此，机电一体化产品无疑朝着网络化方向发展。

3.4微型化

微型化兴起于20世纪80年代末，指的是机电一体化向微型机器和微观领域发展的趋势。国外称其为微电子机械系统（MEMS），泛指几何尺寸不超过1cm3的机电一体化产品，并向微米、纳米级发展。微机电一体化产品体积小、耗能少、运动灵活，在生物医疗、军事、信息等方面具有不可比拟的优势。微机电一体化发展的瓶颈在于微机械技术，微机电一体化产品的加工采用精细加工技术，即超精密技术，它包括光刻技术和蚀刻技术两类。

3.5绿色化

工业的发达给人们生活带来了巨大变化。一方面，物质丰富，生活舒适；另一方面，资源减少，生态环境受到严重污染。于是，人们呼吁保护环境资源，回归自然。绿色产品概念在这种呼声下应运而生，绿色化是时代的趋势。绿色产品在其设计、制造、使用和销毁的生命过程中，符合特定的环境保护和人类健康的要求，对生态环境无害或危害极少，资源利用率极高。设计绿色的机电一体化产品，具有远大的发展前途。机电一体化产品的绿色化主要是指，使用时不污染生态环境，报废后能回收利用。

3.6系统化

系统化的表现特征之一就是系统体系结构进一步采用开放式和模式化的总线结构。系统可以灵活组态，进行任意剪裁和组合，同时寻求实现多子系统协调控制和综合管理。表现之二是通信功能的大大加强，一般除RS232外，还有RS485、DCS人格化。未来的机电一体化更加注重产品与人的关系，机电一体化的人格化有两层含义。一层是，机电一体化产品的最终使用对象是人，如何赋予机电一体化产品人的智能、情感、人性显得越来越重要，特别是对家用机器人，其高层境界就是人机一体化。另一层是模仿生物机理，研制各种机电一体花产品。事实上，许多机电一体化产品都是受动物的启发研制出来的。

4．结语

综上所述，机电一体化的出现不是孤立的，它是许多科学技术发展的结晶，是社会生产力发展到一定阶段的必然要求。当然，与机电一体化相关的技术还有很多，并且随着科学技术的发展，各种技术相互融合的趋势将越来越明显，机电一体化技术的广阔发展前景也将越来越光明。

系统灵敏度计算公式

复杂机电系统创新设计及重大装备团队隶属于大连理工大学机械工程与材料能源学部机械工程学院，现有教师10人，其中教授2人，博士生导师3人，副教授3人，讲师5人，在读研究生60余人（含硕士生与博士生）。

团队负责人为机械工程学院现任院长孙伟教授。团队主要面向交通与引水工程建设、高速铁路建设、新能源开发、数控母机等高端重大装备，致力于上述高端重大装备创新设计的科学研究与高层次人才培养，已毕业研究生70余人，前往汽车、高速铁路、数控、大型工程机械、新能源等行业的国内外龙头企业就职，待遇良好。

近年来，复杂机电系统创新设计及重大装备团队在重大装备结构分析与优化设计、数字化设计技术、掘进机整机系统设计、复杂结构件多轴疲劳损伤机理等方面已有深入研究，承担了973计划、863计划、国家科技支撑计划等25项国家级项目，累计科研经费达2100万元，在掘进机、高端数控机床、大型挖掘机等重大装备设计理论方面取得突破性进展，发表相关论文200余篇，SCI、EI检索150余篇，申请和授权专利40余项；搭建了完善的仿真-分析-设计平台和物理实验平台：包括结构设计分析软件Ansys、动力学分析平台Adamas、多学科协同设计平台Isight、离散元仿真平台PFC3D、盾构机缩尺刀盘试验台、TBM主驱动试验台、裂纹测深仪、超声相控阵检测仪、热机耦合疲劳试验台、TBM主机缩尺实验台等，为重大装备多学科协同设计及抗损定寿设计奠定坚实的试验基础。

二、研究方向

研究方向

具体内容

复杂机电系统多学科协同设计理论与方法

围绕大型工程机械装备、矿山装备等复杂机电产品的共性技术瓶颈，综合考虑复杂机电产品极端服役环境、多学科强耦合性、多源不确定性等关键问题，系统性地研究多源不确定边界下复杂机电系统多学科协同设计基础理论与方法，重点开展不确定性度量与精确建模理论、多学科间多能传递与界面耦合机理、多系统高维参量建模重构机制及自适应快速求解等方面的深入研究，在理论与方法突破的基础上形成自主化设计软件平台，为我国相关机电装备制造领域的产品创新设计及向高端化发展提供重要理论基础与设计依据。

装配与紧固技术

以重大装备中的螺栓联接、过盈连接结构为研究对象，以整机/系统静力学、动力学、精度等三方面特性为目标，研究连接载荷、工作载荷及复合载荷作用下界面、连接构件、机械构件及系统整机中的应力、位移场分布规律，提出涵盖设计参数及装配工艺参数的整机或系统静动性能预测方法。

复杂机械关键零部件抗损定寿设计

基于冲击损伤理论和微裂纹细观损伤理论，在细-宏观两个尺度层面上建立全寿命冲击损伤本构和演化方程，形成多轴重载冲击下复杂机械关键零部件结构寿命预估方法，推动损伤理论的完善，使对复杂机械关键零部件结构损伤寿命预测更精确。

复杂机电系统多尺度动力学行为及动态设计

综合考虑重大装备系统结构拓扑参数、结合面细观形貌参数、布置参数等多因素对刚度和阻尼影响规律，提出集机构尺度参数、结构参数、驱动参数设计于一体的复杂装备动态设计方法；开展缩比模型物理实验研究及现场振动特性测试，为重大装备动态设计奠定理论基础。

大型重载滚动轴承设计及性能优化

针对复杂机电产品所涉及的大型重载滚动轴承的设计、实验、制造,开展重载紧凑型轴承结构数字化设计技术、低扭矩密封与润滑技术、滚动体低摩擦高稳定运行姿态保持技术、高可靠性轴承制造与装配工艺技术及规范、非均匀壁厚轴承套圈可控硬度梯度热处理技术、轴承环境实验装置研发与实验技术的研究工作。形成自主知识产权的大型重载滚动轴承整套技术，获得一批拥有自主知识产权的重大关键技术和战略产品。

机械系统部件群与本体结构空间耦合布局设计

针对机械系统部件群与其本体结构的耦合与冲突特点，综合考虑子系统随机突变的冲击载荷特性、布置的多种技术要求和本体结构设计要求，研究不同部件群布置规律与本体结构的耦合关系，建立部件群布置与本体结构的双子系统耦合模型，研究部件群的适应性布置与本体结构耦合设计方法。

三、物理实验平台

名称

主要技术参数

盾构机缩尺刀盘试验台

最大土压力 4bar

最大工作长度 4760mm

刀盘直径 900 mm

刀盘转速 1～2rpm

螺旋输送机转速 0～15rpm

TBM主驱动试验台