油液监测技术在铁路机车上的应用

第一篇：油液监测技术在铁路机车上的应用

油液监测技术在铁路机车上的应用

摘要：油液监测技术是机械设备状态监测的重要手段，现已广泛应用于内燃、电力机车的柴油机、主变压器、压缩机等关键设备，本文主要介绍了其中光铁谱监测应用现状，存在的问题，并分析了随着铁路的快速发展，该技术的发展前景。

关键词：光铁谱监测技术

机车状态检测

应用

据国际权威人士测算，机械设备产生的车的维修成本和停机损失也随之剧烈增加，故障70%以上是因为磨损产生的，世界生产对机车运行的可靠性和经济性提出更高的的能源约有1/3～1/2消耗在摩擦损失上。要求，传统的计划维修方式不管其状态如何随着现代化工业的高度发展，如何保障机械即定期维修，使维修成本很大，且增大了库设备安全运行、减少故障、降低维修成本，停时间，不能最大限度的发挥机车的使用效已成为刻不容缓的课题，因此，在采用科学率。为了适应发展的要求、有效地大幅度降合理的润滑技术的基础上建立机械设备磨低运输成本，提高经济效益，铁路逐步引进损状态监测和故障诊断技术具有重大的经了色谱、光谱、铁谱等先进的油液监测手段。济和社会效益，油液监测技术是其中一种十XX局最早将气相色谱技术引入全国第分有效的无损监测手段。一条电气化铁路宝成线牵引供电设备运行

一、油液监测技术及其内涵 状态的监测。30多年来，该技术广泛应用于油液监测技术是通过分析被监测机器电力机车主变压器的状态监测中，在检测分的在用润滑剂（或工作介质）的性能变化、析、故障判断工作中积累了比较丰富的经携带的磨粒、溶解气体的情况，获得机器的验。多次准确诊断出电力机车主变压器内部润滑、磨粒状态、有害气体成分和含量的信潜伏性故障，为确保护电力机车的安全运息，评价机器的工况和预测其故障，并确定行、铁路运输畅通做出了重要贡献。（例如：故障原因、类型。可以指导设备正确选油、2003年XX机务段准确诊断出某动车组主变按质换油；延长换油周期，防止误用伪劣油，压器存在严重故障隐患，建议进厂维修，；它能在不停机的状态下即可对设备的维护检修的结果证明：由于我们提前准确诊断出保养作出明确决定，避免造成意外停机损故障隐患，避免故障的发生，确保了旅客失，为维修人员的维修决策提供依据，是一列车的安全运行）。种涉及多学科的综合技术。光、铁谱技术自1985年在我国铁路系油液监测技术已经组成一个大的家族。这其统应用以来已有二十年历史，主要应用于内中既包括光谱技术、铁谱技术、颗粒计数技燃机车柴油机、液力传动系统、往复式压缩术、红外光谱技术、气相色谱技术等以油液机和电力机车的各种类型压缩机的状态监中磨（微）粒、溶解气体为信息载体的分析测以及新型液力传动油、三代柴油机油、四技术；也包括对诸如粘度、闪点、总酸（碱）代柴油机油抗磨性能的评定，取得了非常好值、水分、机械杂质等油液自身理化性能的 的应用效果，其润滑状态诊断准确率高达测试技术等等。90%以上，磨损故障预报准确率接近80%（例

二、油液监测技术在内电机车上的应用现状 如：BJ3300机车由于光、铁谱联合监测及时该技术在内电机车的应用已有相当长预报了故障，及时进行了有针对性的检修，的历史，但最初只是对新进和运用中润滑油避免故障的进一步扩大，并创造了安全运行的常规理化分析，非常简单，为适应市场经61万公里才入中修的全路最高记录），获得济发展的要求，铁路快速发展，向重载、高各方面的肯定，多年的研究和应用已取得了速、自动化、与使用高效率化方向发展，机显著的经济效益和社会效益。

为适应铁路跨越式发展的需要，近几年，铁路内部机车用润滑油的管理也越来越重视，开发20余种铁路专用润滑油，部分机车生产厂家为确保机车运用质量，制定了符合该机车条件的包括用油规格、化验要求、检验项目、换油周期、检查周期等详细而严格的保养要求。有效的改善了机车各部件的润滑状态，减少了磨损，延长其使用寿命，确保机车的运用安全。

在应用过程我们明显的感觉到我们的应用水平与国外先进水平有明显的差距

1、认识不足：

A：从事机车设计的技术人员对油液监测技术的作用认识有待提高，选择油品时，是被动选择，而不是主动根据机车各部位运用条件选择合适的润滑油；且国产机车在机车设计中除柴油机、主变压器外，其它如压缩机、齿轮箱、调速器等关键部件根本未考虑安装取样装置，无法准确取样，润滑油的质量及磨损状态根本无法及时掌握。

B、机车维修、保养技术人员是油液监测技术充分发挥作用的关键人物，但他们对油液监测技术的作用认识只停留在表面，将油液监测技术简单地等同于油品理化常规检验。

2、现行计划维修为主的维修体制限制了该技术的发展

目前，全路机车维修主要是以计划维修为主，不管状态如何到期就拆检维修，这样的维修体制即不利于充分发挥机车效率，又使人门无法看到油液监测技术的作用，限制油液监测技术的应用和发展。

3、管理不规范

A、全路多数机务段配备了光谱、铁谱、色谱仪，但应用近30年了，虽然取得一些成绩，但距离国外先进水平仍有相当的差距，其关键在于管理不系统，各自为战，缺乏交流。

B、各部门直接的协调和配合十分不足，各单位文件上所建立的监测管理体系没有得到真正的实施。

C、分析油样的提取，是油液监测分析的基础，必须要提取到能反映当时机器运行状态 的具有代表性的油样，但目前各基层站段由于各方面原因，取样的质量根本无法保证。

4、分析人员的素质参差不齐

油液监测技术涉及多方面技术，十分强调理论与实际经验的结合，分析人员的素质是分析工作正常开展的保证，但目前配备的分析人员的平均专业技术素质较低，且多数为文化程度不高的化验员，分析水平不高，各项分析工作进展缓慢。监测的效果不明显，难免会使领导和工作人员产生这样那样的看法，不利于该技术的应用推广。

三、建议

为了适应正在进行的内电机车修制改革，应积极推广油液监测技术，结合广大专业技术人员工作经验，充分发挥油液监测技术的作用应做好以下工作：

1、普及有关知识，提高有关人员对该技术的认识；

2、建立以路局为中心，辐射各站段的油液监测实验室。中心实验室应具备：品质精良、功能齐全的各类油品检验仪器及设备，具有符合规范标准要求的、保证测试结果足够准确的检测能力，具有一支经验丰富的高素质、高水平的专家型油品监测技术队伍。各站段实验室应根据工作需要配置仪器，人员素质一定要坚持高标准。

3、根据实际工作条件，建立科学的、切实可行监测管理和信息反馈体系，并要确保严格执行；有关技术人员本身要注意更新知识，要经常交流，避免做重复性工作。

4、获取有代表性的油样是工作的基础，也是非常重要的；应设专人取样，并要经过严格培训。

油液监测技术在未来铁路发展中的作用将越来越重要，其发展前景是广阔的。2

第二篇：热电技术在汽车上的应用综述

热电技术在汽车上的应用综述

【摘要】

热电技术利用热电材料可以直接将热能转化为电能进行发电，同时也可以将电能转化为热能进行加热或者制冷，是一种全同态能量转换方式，无需化学反应或流体介质。介绍了热电技术的基本原理，论述了热电装置在汽车尾气余热回收，减少汽车尾气中有害气体排放，新型汽车空调系统等方面的应用情况简述了热电技术在中国的发展情况 主题词:热电技术汽车应用

1、前言

能源短缺和环境污染问题成为了当前汽车工业发展的两大挑战。因而绿色环保技术的研究和应用越来越受到各个国家的关注和支持。成为当今世界汽车工业发展的主题热电技术是一种古老而又全新的绿色环保技术。该技术利用热电材料可以直接将热能转化为电能进行发电。同时也可以将电能转化为热能进行加热或者制冷。是一种全固态能量转换方式，无需化学反应或流体介质。热电设备在工作过程中具有性能稳定，无噪声，无磨损，体积小，质量轻，移动方便，使用寿命长等优点。

2热电效应的基本原理

热电效应包含了3个分别定义过的基本效应:赛贝克效应(Seebeckeffect)，帕尔贴效应(Pehiereffect)和汤姆孙效应(Thomsoneffect)，这3个效应奠定了热力学中热电理论的基础。也为热电转换材料的实际应用展示了广阔的前景。

赛贝克效应是1821年由德国科学家ThomasJohannSeebeck发现的，指的是在两种不同导体a，b或导电类型不同的半导体构成的回路中。当两个接点温度不同时。则两个接点间有电动势产生。且在回路中有电流通过。赛贝克效应可由赛贝克系数S出来表征。5lim.AV/At=(1)△￡—0u

式中。AV为电压降;为温度差。帕尔贴效应是由法国科学家JeanCharlesAthanasePehier在1834年发现的与赛贝克效应的现象正好相反。帕尔贴效应是指两种不同导体组成的回路的接点。当有电流通过时，在其中的一个接点处有吸热或放热的现象。如果改变电流的方向，吸放热也会也随之反向。在时间内产生的热量与流经的电流，成正比。即dQ=xrjdt(2)——1——

综述。式中，1『出为帕尔贴系数。1854年。英国科学家WilliamThomson发现当电流通过一个单一导体。且该导体中存在温度梯度，就会有可逆的热效应产生。该反应称为汤姆孙效应，产生的热为汤姆孙热汤姆孙热与通过的电流，经历的时间成正比。即dQ,dT,.,一-g-，各种半导体材料进行热电转换的效率是不同的。而且每种热电材料都有其适宜的工作温度范围，通常用刀这一无量纲值来描述材料的热电性能，其中为材料的平均温度，z为材料的优值系数(figureofmerit)，Z的定义如下:Z:s2叮04，式中，5为赛贝克系数;为电导率;A为热导率。提高材料的热电转换效率。关键是在于寻找高值的材料随着当今新材料合成技术的发展。以及用x射线衍射技术和计算机来研究化合物能带结构参数等新技术的出现。热电材料的研究日新月异。各种新材料层出不穷。

3热电技术在汽车工业中的应用

根据热电效应的基本原理。利用半导体材料加工成的热电模块可以实现发电，加热及制冷等功能，这些功能在汽车上得到广泛的应用。随着热电材料技术的发展。热电模块向着体积更小，效率更高方向发展美国Hi—Z公司是研发和生产热电模块的着名公司。

3.1热电发电机——汽车尾气余热回收

内燃机在工作中。燃油燃烧的总热量只有30%～45%用于汽车的动力输出。其中汽油机的输出功率一般只占燃油燃烧总热量的20%～30%。而柴油机输出功率一般占燃油燃烧总热量的30%～45%即至少一半以上的热量以废热的形式排出车外。这些热量包括循环冷却水带走的热量和汽车尾气带走的热量如果用热电发电机替代传统发电机。将这部分热能转化成电能储存在蓄电池内，汽车的燃油经济性将会得到明显的提高在混合动力汽车上安装热电发电机。同样可以回收这些热

能。转化成电能储存在动力电池内。从而进一步降低混合动力汽车的油耗传统汽车的汽车电源由蓄电池，发电机及其调节器组成。发电机通常可以提供1～2kW的电能给蓄电池及其它的汽车用电设备。发电机通过皮带与汽车发动机相连。在发动机低速运转时效率约是60%。发动机高速运转时效率约为30%。如果再考虑到发动机本身的效率。那么发动机及发电机组成的发电系统的综合发电效率非常低。约10%～15%。因此每产生1kW的电能大约需要10kW的化学能。而热电发电机不需要汽车发动机提供动力。通过回收汽车尾热。可以为汽车的电力系统提供足够电能，并且在提高了整车的燃油经济性的同时。减少了汽车尾气余热的对大气温室效应的影响。另外。热电发动机具有使用寿命长，低维护费用，性能稳定等很多传统发电机不具备的优点。早在1964年，美国，日本及欧洲很多国家就开始了利用热电发电机对汽车尾气余热回收的研究。1992年美国Hi—Z公司的J.C.Bass等研制的热电发电机由72个HZ13模块组成。每个HZ13模块功率是13W热电发电机总长为48.26cm，最大直径为22.86cm，总质量为13.6kg，最大功率是1068W。Bass等研制的热电发电机1998年日本Nissan汽车公司研究中心研制的热电发电机。同样由72块热电模块组成。每个模块可以输出功率1.2W该发电机整体外形是长方形。尺寸为440mmxl80mmx170mm。连接在排量为3L汽油机的排气管中部。在道路试验中。当汽车以60km/h的速度爬坡时。发电器可转换排气中1l%的热量。宝马汽车公司与美国BSST公司共同研制开发的一款热电发电机可以回收和转化汽车技术。综述。

5%的尾气热能。目前，宝马汽车公司开始批量生产一款装有热电发电机的车型一一BMWX6ActiveHybrid。该车均耗油量仅为9.9U100kW随着更高性能的热电材料的出现及热电发动机成本的不断降低。专家预测未来的发动机将是现有发动机和热电发电机的综合性发动机3BMW5系车上安装的热电发电机 3.2热电模块预加热——减少汽车尾气排放

随着人们环保意识的加强。汽车排放法规越来越严格。而元催化器作为汽车尾气污染处理的主要部件。存在着严重的不足汽年尾气中的有害气体主要有CO，HC和NO。这3种气体通过j元催化反应器中的净化剂时。进行氧化还原化学反应。其中CO在高温下氧化成无色，无毒的二氧化碳气体，HC化合物在高温下氧化

成水和二氧化碳气体NO还原成氮气和氧气。然而，i元催化反应器的工作温度是400～800℃，二作温度是300℃。而在汽车冷起动开始的2～3min内。元催化反应器内尚未达到起始温度。这期问排放的尾气约占汽车排放尾气总量的60%～80%t5¨1热电反应装置可以在这段时间内为三元催化反应器加热。使其迅速达到起始工作温度，使得汽车在冷起动时最大程度减少尾气污染。同时。热电反应装置也可以作为恒温器来工作。保证三元催化反应器的工作温度恒定在最佳1二作温度区间。对于混合动力汽车来说。热电反应装置的这种功效在减少汽车尾气排放上尤为显着这是因为混合动力汽车的发动机经常需要起停。特别是在城市工况行驶时。_二元催化器经常不能在最佳工作温度区间工作另外。二三元催化器在恒定的温度范围内工作。不仅可以减少汽车尾气排放。也可以增加其使用年限。

3.3热电制冷及加热——新一代的汽车空调系统

从1927年第一台单一供暖空调的出现到1977年的计算机控制汽车空调系统的研制。汽车空调系统现在已经成为了汽车的基本配置然而。在给人们带来舒适性的同时。汽车空调表现出了许多缺点和问题.a.汽车空调系统增加了发动机负担。降低了整车的动力性。汽车空调系统主要由压缩机，冷凝器，蒸发器和膨胀阀等组成。这些部件增加了整车的质量。又由于压缩机的动力来源于汽车发动机。使得汽车空调的使用降低了汽车的动力性在高温天气下，一些小排量的汽车在长时间使用空调后甚至会出现“开锅”现象 b.汽车空调中的制冷剂对环境造成严重污染。目前的汽车空调制冷剂。多数以RI2和R134a为主，R12渗透性极强，无毒，常温下无味。泄漏时不易被发现。R12中的氯分子对大气中的臭氧层进行破坏，对环境造成污染而R134a作为R12的替代产品，虽然对臭氧层没有破坏作用。但其GWP值(全球变暖潜能值)却高达1300，是全球温室效应的元凶之一，而且，它对现用冷冻润滑油相容性差。对铜管有腐蚀性。易造成泄漏

c.由于能源危机，不可再生能源石油资源在未来的几十年内面临枯竭。很多车辆采用代用燃料，如CNG，甲醇汽油，乙醇汽油等。由于代用燃料的特性原因，与燃烧汽油的发动机相比。发动机的动力性下降了很多，带动空调运行比较困难。因此，传统的压缩机制冷汽车空调不再适用于这些代用燃料车辆。热电空调系统

是根据帕尔贴效应。采用半导体材料制造的空调系统。可以同时实现制冷和制热12t-2zl它不需要汽车发动机提供动力源。减轻了发动机的负担增加了汽车的动力性。而且对环境没有污染。真正实现了“绿色空调”。热电空调同时具有以下优点: a.可靠性高，维护方便: b.结构紧凑，体积小;c.无噪声，制冷速度快: d.工作电源与汽车电源通用

4是美国艾梅瑞冈公司的一款温控座椅

fClimateControlSeat)。该款座椅采用热电装置，具 有既可加热又可制冷的主动控制功能，可同时满足 不同乘客的各自温度要求。是新一代的汽车空调系 统该温控座椅自1999年首次推出。迄今为止已经 销售了超过1000万套目前，包括丰田，福特，通 用，尼桑，捷豹/路虎，本田，现代和起亚的全球8大 汽车生产商选用了该款温控座椅艾梅瑞冈公司的 温控座椅系统成功替代了压缩机制冷汽车空调系 统。成为未来汽车空调的发展方向 ————。综述。

图4美国艾梅瑞冈公司的温控座椅 3。4其他方面的应用

现代汽车在满足动力性，安全性及经济性等性 能的同时。更加注重车内乘客的舒适性。根据热电 制冷原理制成的车载冰箱能让人在炎炎夏日里感到 一

丝清凉如图5所示。由热电模块制成的车载加 热制冷槽。加热槽作为微型的热水器，让人们随时可

以喝到一杯热咖啡或者热茶汽车上许多重要电子 部分的冷却也是由热电制冷模块来完成。

4热电技术在我国的研究情况

中国在热电技术方面的研究起步比较晚。参与研究单位比较少，目前主要集中在浙江大学，清华大学，武汉工业大学等一些学校。而且主要是一些基础理论的研究。但是，随着能源危机及环境污染等社会问题的日益严重。我国对新能源技术开发和绿色环保技术的研制提升到了一个新的高度。如国家重点基础研究发展计划(亦称973计划)将热电技术:“高效能热电材料与设备的基础研究”列为专项计划进行研究在热电材料理论研究的基础上。我国部分科研单位已经开始了热电技术在汽车上实际应用的研究。在国家重点基础研究发展计划和上海汽车工业科学技术发展基金的共同支持下。中国科学院上海硅酸盐研究所与上海汽车集团股份有限公司技术研究中于2009年共同启动了热电技术新项目。这个项目计划开发一款功率为500W的热电发动机。并安装在排量为2.5L的汽车上。预期目标是提高8%～10%的汽车燃油经济性。5.结束语

绿色环保技术——热电技术是解决能源危机，环境污染这两大难题的重要途径。是汽车工业新技术中的一项关键技术。许多发达国家的汽车企业和科研机构都投入了大量人力及财力。在汽车尾气余热回收，汽车尾气污染治理，新一代环保汽车空调等方面取得了一系列的实质性进展。中国在热电基础理论研究的基础上。也逐步开始了热电技术在汽车工业中应用的研究。随着科学技术的发展，新型热电材料zT值不断提高，这一绿色技术将会给人们的生活和社会的发展带来新的飞跃。

第三篇：机电技术在汽车上的典型应用

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机电技术在汽车上的典型应用

作者：米娜瓦尔·阿不都克力木

来源：《电子世界》2012年第16期

【摘要】当前，随着知识经济的发展，机电技术取得了非常大的进步，汽车行业的发展也是前所未有的。机电技术与汽车行业的结合是时代发展的趋势，也是汽车行业与机电业适应市场经济发展的需求，二者的结合不仅促进了机电技术的广泛普及，而且为汽车行业的发展奠定了一定的技术基础。本篇文章针对就机电技术和汽车行业的结合，深刻探讨了自动变速器和ABS系统等机电技术在汽车上的典型应用。

【关键词】机电技术；汽车行业；典型应用

随着科学技术和汽车行业的发展，在近些年来，汽车的机械结构得到了非常好的完善。但是面对在安全、节能等方面的要求，汽车工业不得不继续加强新技术、新产品的研究，各种先进的技术被陆续应用到汽车上。因此，世界许多国家的汽车厂都展开了汽车机电一体化技术的应用，其不仅是汽车行业发展的方向，而且是机电技术广泛应用的体现。将机电技术应用到汽车上，一定会对汽车行业的发展起到积极的促进作用。

一、机电技术

1、精密机械技术。在很多的机电产品中，其构造功能和相关的功能都是以精密机械技术为主要技术支撑的，如果没有精密机械技术或者其达不到精度要求是很难实现其想要的功能的。现代的机电产品已经离不开精密机电技术了。

2、信息处理技术。信息处理技术是机电的基础技术，是指在进行与机电极少数相关的产品的生产过程中，对和产品相关的参数，以及和控制相关的信息的处理技术。

3、自动控制技术。这里讲的自动控制技术是建立在机电技术的基础上的技术，不仅包括高精度的速度控制和定位控制，同时还包括自动适应控制，以及补偿技术和校正技术。随着自动控制技术的发展，和自动控制能力的不断提高，在自动控制基础上生产的产品的质量也得持续的提高。

4、检测和传感器技术。检测和传感器技术主要被应用在相关的检测方面，比如对建立在机电技术产品上的各项参数的检测、对机电产品的工作状态检测、对信息的准确度的检测，以及对信息参数的检测等。通过检测之后，被接受的信息就会被传送给相关的处理装置，最后通过处理装置来对产品运行过程有效的控制。

5、伺服驱动技术。伺服驱动技术是一项核心技术，主要用在机电产品的驱动装置的设计工作中，是驱动设备执行相关操作的关键技术，在一定程度上对机电技术产品的质量起到了决定作用。

6、系统总体技术。所谓系统总体技术就是指从整体出发，使用系统的观念和做法来进行工作。具体指将一些机电技术产品的功能划分为若干个功能模块，在与灭一个功能模块的实际情况相结合，制定有针对性的实现各项功能的技术方案，最好将相关的技术方案进行总结，进而完成功能合理的技术设计方案。

二、机电技术在汽车上的应用

（一）机电技术在汽车上应用的历程

首先，机电技术在汽车生产行业得以应用的初级阶段。机电技术在汽车行业应用的初级阶段大致在二十世纪六十年代中期到七十年代末期之间，在这个阶段里，主要采用的是以机电技术为基础的电子装置在汽车的机械性能方面的改善，在初级阶段住突出的机电技术应用的汽车上的例子就是通过电子来有效控制燃油的喷射。

其次，机电技术在汽车生产行业得以应用的发展阶段。机电技术在汽车行业应用的发展阶段具体是在二十世纪七十年代末期到九十年代中期，在这段时间内的汽车设计制造，主要是建立在机电技术上的大规模的集成电路的应用，大规模的集成电路在汽车上的应用，对机械部件的自控问题的解决起到了非常大的作用，同时还提高了起初在运行时期的可靠性和安全性。第三，机电技术在汽车生产行业得以应用的成熟阶段。机电技术应用到汽车上的成熟阶段是指从二十世纪九十年代中期到现在的应用，在这一段时间里，机电技术中的微电子技术得到了前所未有的发展，机车机电一体化的技术日益成熟。因此，在机电技术应用在汽车上的成熟阶段，要特别重视汽车机电一体化的设计，同时还要加强计算机网络技术、信息技术等各种以计算机为基础的技术在汽车生产中的应用，促进汽车的自动化和智能化发展。

（二）机电技术在汽车生产上的当前应用

随着先进的科学技术的发展，传感器技术和微电子技术也到了广泛的应用，尤其是在汽车生产制造中。各种机电技术在汽车上的广泛应用，不仅促进了汽车功能的提高，而且汽车的性能也到了很大程度的提升。新的机电技术在汽车上的应用使得汽车的控制有传统的发动机控制范围发展到了全车的控制范围。比如当前我们日常生活中的汽车中，有许多已经具备了自动调整车高和变速换挡的功能，还有诸如雷达防碰撞、自动空调，以及防滑制动，甚至是自动驾驶等功能。

三、机电技术在汽车上的典型应用

（一）自动变速器

1、自动变速器的功能。自动变速器（如图1）是机电技术在汽车生产制造上的典型应用，自动变速器具有以下功能：首先自动变速器能够使得汽车动力传递系统的功率得到提高，而且能够将变速器的功率损耗降低；其次，自动变速器能够使汽车的速度实现自动变档，使得

汽车的行驶的过程中一直保持最佳的行驶速度和状态；第三，自动变速器能够使得汽车的节省能耗和舒适度提高。

2、自动变速器的特点。传统的手动式的变速器虽然曾经给汽车的发展起到了非常大的促进作用，但是如今已经走到面临被淘汰的地步，现在汽车生产使用的自动变数器摆脱了传统上手动控制的弊端，与传统的变速器相比，具有非常大的优势。首先，装备了自动变速器的汽车，在起步上更加平稳，能够对振动和冲击实现有效的吸收与衰减，使得乘坐的舒适性大大提高；其次，自动变速器能够自动适应汽车在行驶中的阻力，以及汽车发动机工况发生的变化，自动实现调档，是汽车的动力性与平均速度都得到了有效的提高；第三，自动变速器能够减少传动系的荷载，使得汽车的使用寿命得到了延长；第四，自动变速器的驾驶操作简单，实现了换挡的自动化处理，更能够为行车的安全提供保障；第五，自动变速箱能够使汽车以较低的速度平稳的行驶，使得车辆在不平稳，甚至是坏路上的通过性提高。

（二）ABS系统

为了能够提高汽车行驶的安全性，许多汽车上都已经安装了ABS系统，即汽车制动防抱死装置，原来的汽车只有在后轮上才有制动，现在随着汽车安全性的提高，前轮制动也逐渐被引用进来。因此，建立在机电技术基础上的ABS系统在汽车的生产制造中得到了广泛的应用。ABS系统通过对制动轮的每一个瞬时的运行状态进行的感知，然后调整制动器动力矩的大小。ABS系统根据制动器的工作状态，采取合理的措施防止车轮抱死现象的出现，以此来保证汽车行驶的安全性和可靠性，为人们的出行提供安全保证。ABS系统是机电技术在汽车上的典型应用，是汽车制动发展的标志，更是汽车与机电技术的有效结合，是当前汽车机电一体化发展的大势所趋。其中ABS系统的控制框图如图2所示。

四、总结

随着机电技术和汽车行业的发展，汽车机电一体化的发展趋势越来越明显。各种基于机电技术的产品在汽车的生产与制造方面得到了广泛的应用，尤其自动变速器和ABS系统在汽车上的典型应用，不仅是汽车的各项性能得到了大幅度的提高，而且对汽车的发展起到了非常重要的作用，促进了汽车行业的跨越式发展。

参考文献

[1]陈文豪.质量特征管理是汽车产品质量的有效保证[J].机电技术,2005,28(02).[2]张汉雄.浅析现代汽车机电技术的发展趋势[J].广东科技,2008(03).[3]吴雄.汽车陶瓷传感器发展与现状[J].传感器世界,2001,7(07).[4]董自立.机电一体化技术在汽车上的应用[J].云南交通科技,2010(05).

第四篇：先进制造技术在汽车上的应用课稿

摘要

随着世界经济一体化进程的加快，中国汽车制造行业步入了一个迅猛发展的时期。国内许多的汽车制造企业都在积极调整自身的产品结构，以提企业的市场竞争力，国内汽车市场的竞争环境也更为严峻。随着汽车行业不断的发展壮大，以及国内汽车市场的迅速扩张，只有不断提升产品质量，才能最终占据有利的市场地位，只有具备先进的生产技术，过硬的产品质量才能在国内汽车市场激烈的竞争环境中生存和发展。才能在激烈的市场竞争中立于不败之地。本文首先从我国先进制造技术的现状进行分析及当今制造技术面临的问题，其次简要叙述了先进制造技术的前沿科学，展望了先进制造技术的发展前景。最后通过激光焊接技术在汽车加工中的应用技术分析和实例介绍，从技术、经济和实用等方面说明了激光焊接在汽车工业中的重要应用。

关键词：制造技术；应用前景；激光焊接

Abstract

With the development of society, the people to the requirements of the product also has changed greatly, requirement breed to diversity, update to fast, quality to high-grade, use convenient, price reasonable, appearance to want beautiful, automation degree high, after-sales service is better...To satisfy people more and more high demand, must the use of advanced manufacturing technology.Our country is in the key period of economic development, manufacturing technology is our weak links.Only keep up with the development of advanced manufacturing technology of the world trend, as soon as possible to narrow the gap with developed countries, to the fierce market competition.In this paper, the present situation of our country's advanced manufacturing technology analysis and the manufacturing technology of the face, and describes briefly the advanced manufacturing technology of the frontier science, and looks forward to the prospect of the development of advanced manufacturing technology.At last, by laser welding technology in vehicle processing the application technique analysis and examples, the paper points out that the technology, economy and practicality aspects that the laser welding in important application of automobile industry

Key Words manufacturing technology;CAD;CIMS;Molding technology;Frontier science;Application prospects;Laser welding

目录

1引言...............................................................1 2 先进制造技术概念..................................................1 3先进制造技术的重要性及现状........................................1

3.1先进制造技术的重要性.....................................，.......1 3.2先进制造技术的现状...............................................1 4改变汽车产业的先进制造技术.........................................2 4.1信息技术对汽车先进制造技术的发展起着越来越重要的作用..................2 4.2汽车设计技术的不断现代化..........................................3 4.3汽车成形技术向精密成形或称净成形的方向发展..........................3 4.4汽车加工技术向着超精密、超高速以及发展新一代制造装备的方向发展...........3 4.5汽车制造工艺、设备和工厂的柔性和可重构性将成为汽车企业装备的显著特点.....3 5应用...............................................................3

5.1激光焊接的技术可行性..............................................4 5.2激光焊接在汽车行业中的应用........................................5 5.3激光焊接技术前境.................................................6 6总结...............................................................7

7参考文献..........................................................8 8致谢..............................................................9

1引言

随着中国人均收入的增长、生活水平的提高以及市场的日趋成熟，人们有了对轿车越来越多的多样化需求。因此汽车上采用先进制造技术是必不可少的，而焊接技术也有了大的改进。

2先进制造技术概念

先进制造技术AMT(Advanced Manufacturing Technology)是集机械，电子，信息，材料，能源和管理等各项先进技术而发展起来的高新技术，它是发展国民经济的重要基础技术之一。先进制造技术是制造业为提高竞争力以适应时代的要求而形成的一个高新技术群，经过发展，已形成了完整的体系结构。

3先进制造技术的重要性及现状 3.1先进制造技术的重要性

先进制造技术是当今生产力的主要构成因素，是国民经济的重要支柱。论文大全。它担负着为国民经济各部门和科学技术的各个学科提供装备、工具和检测仪器的重要任务，成为国民经济和科学技术赖以生存和发展的重要手段。尤其是一些尖端科技，如航空、航天、微电子、光电子、激光、分子生物学和核能等等技术的出现和发展，如果没有先进制造技术作为基础，是不可能实现的。

3.2先进制造技术的现状

近年来，我国的制造业不断采用先进制造技术，但与工业发达国家相比，仍然存在一个阶段性的整体上的差距。

1．管理方面。工业发达国家广泛采用计算机管理，重视组织和管理体制、生产模式的更新发展，推出了准时生产（JIT）、敏捷制造（AM）、精益生产（LP）、并行工程（CE）等新的管理思想和技术。我国只有少数大型企业局部采用了计算机辅助管理，多数小型企业仍处于经验管理阶段。

2．设计方面。工业发达国家不断更新设计数据和准则，采用新的设计方法，广泛采用计算机辅助设计技术（CAD/CAM），大型企业开始无图纸的设计和生产。

我国采用CAD/CAM技术的比例较低。

3．制造工艺方面。工业发达国家较广泛的采用高精密加工、精细加工、微细加工、微型机械和微米/纳米技术、激光加工技术、电磁加工技术、超塑加工技术以及复合加工技术等新型加工方法。我国普及率不高，尚在开发、掌握之中。

4．自动化技术方面。工业发达国家普遍采用数控机床、加工中心及柔性 制造单元（FMC）、柔性制造系统（FMS）、计算机集成制造系统（CIMS），实现了柔性自动化、知识智能化、集成化。我国尚处在单机自动化、刚性自动化阶段，柔性制造单元和系统仅在少数企业使用。

4改变汽车产业的先进制造技术

随着以信息技术为代表的高新技术的日新月异，随着汽车市场需求个性化与多样化的演变，未来汽车产业发展的重要特征是向全球化、网络化、虚拟化方向发展，未来汽车先进制造技术发展的趋势是向精密化、柔性化、虚拟化、网络化、智能化、敏捷化、清洁化、集成化及管理创新方向发展。汽车产业发展对先进制造技术（AMT）的需求越来越强烈。

4.1信息技术对汽车先进制造技术的发展起着越来越重要的作用

信息化是当今社会发展的趋势，信息技术与传统制造技术相结合，将使汽车制造业的生产方式发生革命性变革。信息技术促进着设计技术的现代化；成形与加工制造的精密化、快速化、数字化；自动化技术的柔性化、集成化、智能化；整个制造过程的虚拟化、网络化、全球化。汽车先进生产模式的发展，如网络化制造、并行工程、精益生产、敏捷制造、虚拟企业与虚拟制造，也无不以信息技术的发展为支撑。

4.2汽车设计技术的不断现代化。

现代汽车设计技术的主要发展趋势：一是设计方法和手段的现代化。二是新的设计思想和方法不断出现，如并行设计，面向“X”的设计DFX(Design For X)，健壮设计(Robust Design)，反求工程技术等。三是向全寿命周期设计发展。第四，设计过程、快速造型和设计验证，由单纯考虑技术因素转向综合考虑技术、经济和社会因素。

4.3汽车成形技术向精密成形或称净成形的方向发展。

展望21世纪，制造工件的毛坯正在从接近零件形状(Near Net Shape Process)向直接制成工件即精密成形或称净成形(Net Shape Process)的方向发展。精密铸造技术、精密塑性成形技术、精密连接技术等精密成形技术将获飞速发展。

4.4汽车加工技术向着超精密、超高速以及发展新一代制造装备的方向发展

目前，超精加工已实现亚微米级加工，并正在向纳米加工时代迈进，加工材料由金属扩大到非金属；超高速切削用于铝合金的切削速度已超过1600米/分，铸铁为1500米/分，可以近10倍地提高加工效率并提高加工件的性能。

4.5汽车制造工艺、设备和工厂的柔性和可重构性将成为汽车企业装备的显著特点

汽车个性化需求和不确定的市场环境，使得制造资源的柔性和可重构性将成为21世纪汽车企业装备的显著特点。先进的制造工艺、智能化的软件和柔性的自动化设备、企业的柔性发展战略，构成未来汽车企业竞争的软、硬件资源。

5应用

世界上第一个激光器的成功演示在40多年前，在今天，激光科学技术蓬勃发展，其作用远远超出了其发明初期人们原有的预想，激光技术的应用目前遍及科技、经济、军事和社会的许多领域。汽车工业是激光加工重要的应用领域，占激光加工15%的份额，激光焊接、激光切割、激光标记、激光打孔都有着广泛的应用。

5.1激光焊接的技术可行性

激光(受激辐射光)最基本的特点就是：单色性、方向性、相关性，这些独特 性质加上由此而来的超高亮度，超短脉冲等性质使它已经紧紧的和现代工业结合

在一起，这些特质非常适合焊接加工。激光器一般按产生激光的工作物质不同来分类，主要有半导体(GaAs,InP等)激光器、固体(Nd:YAG等)激光器、气体(CO2、He-Ne等)激光器、液体(可调谐染料等)激光器、化学激光器、自由电子激光器等。其中气体激光器以气体或金属蒸汽为发光粒子，它是目前种类最多，激励方式最多样化，激光波长分布区域最宽，容易实现大功率连续输出，应用最广泛的一类激光器。固体激光器是将产生激光的粒子掺于固体基质，其浓度比气体大，因而可以获得比较大的激光能量输出，具有能量大，峰值功率高，机构紧凑，牢固耐用等特点。在激光焊接中主要就采用这两种受激物质的激光器。

激光焊接技术在制造领域的应用稳步增长，由脉冲到连续，由小功率到大功率，由薄板到厚件，由简单单缝到复杂形状，激光焊接在不断的演化过程中已经逐步成为一种成熟的现代加工工艺技术。激光焊接分为脉冲激光焊接和连续激光焊接，在连续焊接中又可分为热传导焊接和深穿透焊接。随着激光输出功率的提高，特别是高功率CO2激光器的出现，激光深穿透技术在国内外都得到了迅速发展，最大的焊接深宽比已经达到了12：1，激光焊接材料也由一般低碳钢发展到了今天的焊接镀锌板、铝板、钛板、铜板和陶瓷材料，激光焊接速度也达到了每分钟几十米，激光焊接技术日益成熟，并大量应用到生产线上，在汽车生产线上如齿轮焊接，汽车底板及结构件(包括车门车身)的高速拼焊并已取得了巨大的经济和社会效益。

据有关资料统计，在欧美发达工业国家中，有50%-70%的汽车零部件是用激光加工来完成的。其中主要以激光焊接为主和切割为主，激光焊接在汽车工业中已成为标准工艺。激光用于车身面板的焊接可将不同厚度和具有不同表面涂镀层的金属板焊在一起，然后再进行冲压，这样制成的面板结构能达到最合理的金属组合。激光焊接的速度约为4.5m/min，而且很少变形，省去了二次加工。激光焊接加速了用冲压零件代替锻造零件的进程。采用激光焊接，可以减少搭接宽度和一些加强部件，还可以压缩车身结构件本身的体积。仅此一项车身的重量可减少56kg。激光焊接用于车顶外壳与框架焊接，传动转换器盖板的焊接，由CNC控制，其循环时间约为16秒，实际焊接时间仅为3秒，一天可连续运行24小时。用于焊接小轿车的变速箱总成和底盘，激光束的焊接速度快，易于自动化控制并且易于归并到一个灵活的制造系统中，激光束改进了厂家的产品设计投产周期，降低了成品的废品率。

5.2激光焊接在汽车行业中的应用

采用激光焊接可以给汽车制造业带来巨大的经济效益，如车身装配中的大量点焊，把两个焊头夹在工件边缘上进行焊接，凸缘宽度需要16mm，而激光焊接是单边焊接，只需要5mm，把点焊该为激光焊，每辆车就可以节省钢材40kg。用传统点焊焊接两片0.8mm的钢板冲压件，平均是20点/min，焊距是25mm，即速度为0.5m/min，用激光焊速度可以达到5m/min以上。采用激光焊接技术，不仅降低成本，还大大提高了生产效率。目前，一套千瓦级的激光加工机器人系统只要几十万美元，新型激光器的安全性和可靠性也得到了保证，其故障停机率仅2%，防护措施也极为可靠。激光焊接时需要工件接触面紧密吻合，这在工艺上是不容易实现的，但目前先进的夹持方法和适合激光焊接的凸缘设计使这一问题得到了解决，激光焊接技术的逐渐成熟使得各大汽车厂商无一例外的将激光焊接应用到了汽车生产线上。

美国是最早将高功率激光器引入汽车工业的，在美国汽车工业中心底特律地区有40余家激光加工站，用于汽车金属件的切割和齿轮的焊接，使汽车的改型从5年缩短到2年。美国通用汽车公司已经采用22条激光加工生产线，美国福特汽车公司采用Nd:YAG激光器结合工业机器人焊接轿车车体，极大地降低了制造成本，2000年美国三大汽车公司已经有50%的电阻点焊生产线被激光焊生产线所取代。在日本，激光焊接在生产线上成功的应用为世界所瞩目，如在汽车车体制造中采用将薄钢板实施激光焊接后冲压成型的新方法，现在已为世界上大多数汽车厂家所仿效。世界上很多著名汽车公司都建有专门的激光焊接专用生产线：Thyssen钢铁公司的轿车底板拼焊生产线，大众汽车厂的齿轮激光加工生产线，奔驰汽车厂的18个厂房里有8个厂房安装了激光加工设备。

激光焊接在汽车工业中最主要就是应用在汽车车身的焊接和拼接坯板焊接上。为满足市场和客户的需求，改善车身和制造工艺是十分必要的，而汽车的车身价值约占汽车总价值的1/5，采用激光焊接工艺使车身的抗冲击性和抗疲劳性都可以得到显著改善，提高汽车的品质。激光焊接由于采用计算机控制，所以具有较强的灵活性和机动性，可以对形状特殊的门板、挡板、齿轮、仪表板等零部

件的焊接，也可以完成车顶和侧围，发动机架和散热器架等部件的装配，如果加上光纤传输系统和机械手，就可以实现自动化的汽车装配生产线。使用3KW左右的光纤传输的Nd:YAG连续激光器，配合点焊系统，和生产线上的夹具相配合，就可以达到自动化焊接的目的，通用、奔驰等都采用了这一系统应用在最新的车型的生产线上，激光焊接系统几乎可以达到完美加工的要求，在效率、经济、安全、强度、抗腐蚀性上都有优秀表现。

一辆汽车的车身和底盘由300种以上的零件组成，采用激光焊接几乎可以把所有不分厚度、牌号、种类、等级的材料焊接在一起，制成各种形状的零件，大大提高汽车设计的灵活性。拼接坯板就是在充分分析车身结构的基础上优化部件设计，使之可以由少数的几种典型坯板焊接而成，这样大大降低了模具数量，增加了材料利用率，而且可以在强度要求不同的部位采用不同厚度的坯板，可以一次冲压成型，减轻了重量，提高了精度，还使得抗腐蚀性和安全性能都有大幅度提高，车身结构也大大简化。丰田公司的侧围生产线采用了拼接坯板焊接技术，使得模具的数量降到四具，材料利用率达到65%，加上其它的部件，使得每辆车的成本下降30多美圆，大大增加汽车生产商的效益。

5.3激光焊接技术前境

激光焊接技术对传统的汽车焊接工艺带来了冲击性的影响，各大汽车公司对此都抱有十分积极的态度，采用新技术就意味着更强的竞争力，特别是竞争残酷的汽车工业。激光焊接技术在焊接铝材，用焊接件代替铸件以及全车身构架结构焊接的应用前途最大，激光器生产厂家应该抓住商机，在激光器的可移动性、体积等方面下功夫，用光纤传输激光，使激光器更适合汽车生产线的需要。国内一些激光产品生产厂家已经逐渐意识到这一点，比如湖北光通光电系统有限公司生产的脉冲Nd:YAG激光焊接机利用光纤耦合聚焦，使用方便，激光头可以远离焊接区，激光器性能稳定可靠，寿命长，也可以使用传统的光学传统系统，激光器既可以激光焊接，也可以激光切割和打孔，一机多用途，特别适用于激光加工车间和自动化生产线。

6总结

21世纪汽车工业正在步入能按照用户要求进行柔性模块式生产的方式，传统加工工艺不能满足新生产方式的需要，这给激光焊接技术的大规模应用提供了一个机遇，激光焊接技术及其他激光加工技术在汽车领域中一定会有更大的发展，成为汽车工业中重要的加工方法。

参考文献

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［5］晓 科 美国专家预测2001年至2030年间将出现的新兴技术 中国专利报 1998-02-18(1)[6]孙林岩,汪建.先进制造模式理论与实践[M].西安:西安交通大学出版社,2003.致谢

大学三年的学习生活即将结束，在此，我要感谢所有曾经教导过我的老师和关心过我的同学，他们在我成长过程中给予了我很大的帮助。本文能够成功的完成，要特别感谢我的辅导员

老师和导师

老师他们的关怀和教导。在两年多的学习中，我深刻地认识到汽车在当今社会发展中起着举足轻重的地位。汽车行业的发展带动了整个社会的发展，而且在今后汽车将在人类社会发展中起到更为重要的作用。

最后，我要向在百忙之中抽时间对本文进行审阅、评议和参加论文答辩的

各位师长表示感谢

第五篇：软起动技术在铝电解多功能天车上的应用

铝电解多功能天车是为电解生产服务的主要设备，它的正常运行是为确保生产任务圆满完成。多功能天车副钩升降原采用继电器控制直接起动，交流接触器正反转来实现副钩的升降起吊抬包出铝、更换阳极及吊运其他重物等作业。由于频繁起动、正反转切换，接触器触点常常被灼伤发生粘连，造成连电失控等安全隐患。自2003年软起动器技术应用以来，多功能天车副钩升降功能得到了较好的利用，消除了安全隐患，具有较高的改造价值，降低了维修费用。

一、原控制系统存在问题

多功能天车副钩电动机的额定功率为55KW，主要完成电解生产中的起吊工作，其起动方法采用继电器控制的直接起动，由交流接触器正反转来实现升降功能，存在如下问题：

1、由于机械承受全压起动的冲击转矩，对机械结构破坏性较大；

2、直接起动对电网的冲击较大；

3、起动电流大、起吊频繁，造成接触器粘连出现失控现象，存在较大安全隐患；

4、电机由于直接起动电流较大，接触器线圈易被烧坏，电机绝缘及电气性能损坏严重，大大地缩短了电机的使用寿命；

5、故障率高，维修费用较高，劳动强度大。

二、软起动技术的应用

1、软起动器选型 青海铝业公司根据多功能天车的工作环境及设备的实际状况，选用了ATS46软起动器。由6个晶闸管组成的软起－软停单元组成，可以控制三相异步电动机的起动和停车。采用施耐德电气独一无二的专利转矩控制方式，性能卓越，适合重载大力矩起动。

功率：3－100kW电压：三相380V频率：50／60Hz此电机电压是受相位分割原理控制，每个相位中的两个闸流体执行电源转换，能使起动装置处理高起动转矩及经常性的起动和关闭。电流变压器测定电机电流，为电机起动的恒定电流控制提供反馈，同时也为许多电机保护及应和保护功能提供反馈。

由于软起动装置安装在没有通风环境的机箱内，通过使用旁路接触器，以防止工作时过热软起动器内有导体与旁路接触器连接。即使旁路接触器已关闭，ATS46软起动装置也能测定电机电流及保留所有的电机。

2、实际主电路是由正反转接触器组成。改造后的主电路将软起动器加入回路，软起动器在电动机起动时发挥作用，它既能改变电动机的起动特性保护拖动系统，更能保证电动机可靠起动，起动平滑，柔性好，延长拖动系统的使用寿命。同时降低电机起动时对电网的冲击，另外，该起动器根据机械负荷的特征，自动改变起动电阻，调节起动转矩，使电动机处于最佳起动状态。该起动器采用无级调节，电动机转子回路串联附加电阻的方法起动电动机，具有起动电流小、起动转矩大、功率因数高等优点。在电动机起动时，经过预备、加速，完全消除了机械冲击现象，实现平稳起动。由于电机电压受相位分割原理控制，每个相位中的两个闸流体执行电源转换，能使起动装置处理高的起动转矩及经常性的起动和关闭。电流变压器测定电机电流，为电机起动的恒定电流控制提供反馈，同时也为许多电机保护及应和保护功能提供反馈。

三、效果分析

青海铝业公司一电解分厂2003年对10台多功能天车副钩升降进行了改造，实行软起动。投入成本1.5万元／台，经使用效果明显，较大程度地降低了副钩故障率，提高了多功能天车的运转率，使更换阳极及出铝工作顺利进行，预计每年可节约成本1万元／台。

软起动器技术在多功能天车副钩升降上的应用，具有广泛的优越性，效果明显，不仅解决了实际生产中具体难题，而且使多功能天车电气控制技术得到了进一步提高，具有较高的应用价值，目前又发展到电子软起动器。所以在工程应用中，当电动机在直接起动不能满足要求时，首先考虑的是电子软起动器。这是科技发展的历史阶段，是为今后的智能控制系统化打下良好基础的必然阶段。