第一篇：軟起動(dòng)技術(shù)在鋁電解多功能天車上的應(yīng)用

鋁電解多功能天車是為電解生產(chǎn)服務(wù)的主要設(shè)備，它的正常運(yùn)行是為確保生產(chǎn)任務(wù)圓滿完成。多功能天車副鉤升降原采用繼電器控制直接起動(dòng)，交流接觸器正反轉(zhuǎn)來實(shí)現(xiàn)副鉤的升降起吊抬包出鋁、更換陽極及吊運(yùn)其他重物等作業(yè)。由于頻繁起動(dòng)、正反轉(zhuǎn)切換，接觸器觸點(diǎn)常常被灼傷發(fā)生粘連，造成連電失控等安全隱患。自2003年軟起動(dòng)器技術(shù)應(yīng)用以來，多功能天車副鉤升降功能得到了較好的利用，消除了安全隱患，具有較高的改造價(jià)值，降低了維修費(fèi)用。

一、原控制系統(tǒng)存在問題

多功能天車副鉤電動(dòng)機(jī)的額定功率為55KW，主要完成電解生產(chǎn)中的起吊工作，其起動(dòng)方法采用繼電器控制的直接起動(dòng)，由交流接觸器正反轉(zhuǎn)來實(shí)現(xiàn)升降功能，存在如下問題：

1、由于機(jī)械承受全壓起動(dòng)的沖擊轉(zhuǎn)矩，對(duì)機(jī)械結(jié)構(gòu)破壞性較大；

2、直接起動(dòng)對(duì)電網(wǎng)的沖擊較大；

3、起動(dòng)電流大、起吊頻繁，造成接觸器粘連出現(xiàn)失控現(xiàn)象，存在較大安全隱患；

4、電機(jī)由于直接起動(dòng)電流較大，接觸器線圈易被燒壞，電機(jī)絕緣及電氣性能損壞嚴(yán)重，大大地縮短了電機(jī)的使用壽命；

5、故障率高，維修費(fèi)用較高，勞動(dòng)強(qiáng)度大。

二、軟起動(dòng)技術(shù)的應(yīng)用

1、軟起動(dòng)器選型 青海鋁業(yè)公司根據(jù)多功能天車的工作環(huán)境及設(shè)備的實(shí)際狀況，選用了ATS46軟起動(dòng)器。由6個(gè)晶閘管組成的軟起－軟停單元組成，可以控制三相異步電動(dòng)機(jī)的起動(dòng)和停車。采用施耐德電氣獨(dú)一無二的專利轉(zhuǎn)矩控制方式，性能卓越，適合重載大力矩起動(dòng)。

功率：3－100kW電壓：三相380V頻率：50／60Hz此電機(jī)電壓是受相位分割原理控制，每個(gè)相位中的兩個(gè)閘流體執(zhí)行電源轉(zhuǎn)換，能使起動(dòng)裝置處理高起動(dòng)轉(zhuǎn)矩及經(jīng)常性的起動(dòng)和關(guān)閉。電流變壓器測(cè)定電機(jī)電流，為電機(jī)起動(dòng)的恒定電流控制提供反饋，同時(shí)也為許多電機(jī)保護(hù)及應(yīng)和保護(hù)功能提供反饋。

由于軟起動(dòng)裝置安裝在沒有通風(fēng)環(huán)境的機(jī)箱內(nèi)，通過使用旁路接觸器，以防止工作時(shí)過熱軟起動(dòng)器內(nèi)有導(dǎo)體與旁路接觸器連接。即使旁路接觸器已關(guān)閉，ATS46軟起動(dòng)裝置也能測(cè)定電機(jī)電流及保留所有的電機(jī)。

2、實(shí)際主電路是由正反轉(zhuǎn)接觸器組成。改造后的主電路將軟起動(dòng)器加入回路，軟起動(dòng)器在電動(dòng)機(jī)起動(dòng)時(shí)發(fā)揮作用，它既能改變電動(dòng)機(jī)的起動(dòng)特性保護(hù)拖動(dòng)系統(tǒng)，更能保證電動(dòng)機(jī)可靠起動(dòng)，起動(dòng)平滑，柔性好，延長(zhǎng)拖動(dòng)系統(tǒng)的使用壽命。同時(shí)降低電機(jī)起動(dòng)時(shí)對(duì)電網(wǎng)的沖擊，另外，該起動(dòng)器根據(jù)機(jī)械負(fù)荷的特征，自動(dòng)改變起動(dòng)電阻，調(diào)節(jié)起動(dòng)轉(zhuǎn)矩，使電動(dòng)機(jī)處于最佳起動(dòng)狀態(tài)。該起動(dòng)器采用無級(jí)調(diào)節(jié)，電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子回路串聯(lián)附加電阻的方法起動(dòng)電動(dòng)機(jī)，具有起動(dòng)電流小、起動(dòng)轉(zhuǎn)矩大、功率因數(shù)高等優(yōu)點(diǎn)。在電動(dòng)機(jī)起動(dòng)時(shí)，經(jīng)過預(yù)備、加速，完全消除了機(jī)械沖擊現(xiàn)象，實(shí)現(xiàn)平穩(wěn)起動(dòng)。由于電機(jī)電壓受相位分割原理控制，每個(gè)相位中的兩個(gè)閘流體執(zhí)行電源轉(zhuǎn)換，能使起動(dòng)裝置處理高的起動(dòng)轉(zhuǎn)矩及經(jīng)常性的起動(dòng)和關(guān)閉。電流變壓器測(cè)定電機(jī)電流，為電機(jī)起動(dòng)的恒定電流控制提供反饋，同時(shí)也為許多電機(jī)保護(hù)及應(yīng)和保護(hù)功能提供反饋。

三、效果分析

青海鋁業(yè)公司一電解分廠2003年對(duì)10臺(tái)多功能天車副鉤升降進(jìn)行了改造，實(shí)行軟起動(dòng)。投入成本1.5萬元／臺(tái)，經(jīng)使用效果明顯，較大程度地降低了副鉤故障率，提高了多功能天車的運(yùn)轉(zhuǎn)率，使更換陽極及出鋁工作順利進(jìn)行，預(yù)計(jì)每年可節(jié)約成本1萬元／臺(tái)。

軟起動(dòng)器技術(shù)在多功能天車副鉤升降上的應(yīng)用，具有廣泛的優(yōu)越性，效果明顯，不僅解決了實(shí)際生產(chǎn)中具體難題，而且使多功能天車電氣控制技術(shù)得到了進(jìn)一步提高，具有較高的應(yīng)用價(jià)值，目前又發(fā)展到電子軟起動(dòng)器。所以在工程應(yīng)用中，當(dāng)電動(dòng)機(jī)在直接起動(dòng)不能滿足要求時(shí)，首先考慮的是電子軟起動(dòng)器。這是科技發(fā)展的歷史階段，是為今后的智能控制系統(tǒng)化打下良好基礎(chǔ)的必然階段。

第二篇：鋁電解多功能天車的技術(shù)改進(jìn)措施2

鋁電解多功能天車的技術(shù)改進(jìn)措施

0.前言

某鋁廠是河南神火集團(tuán)一所集電解鋁、鋁加工于一體的綜合性現(xiàn)代化工廠及主要骨干企業(yè)，擁有52萬噸/年電解鋁產(chǎn)能，槽型為比較先進(jìn)的350KA和400KA大型預(yù)焙電解槽，擔(dān)負(fù)著集團(tuán)三分之一的電解鋁產(chǎn)能。共配置大型機(jī)電設(shè)備設(shè)備近700臺(tái)，其中多功能天車（24臺(tái)）是最為關(guān)鍵的設(shè)備之一。工程技術(shù)人員結(jié)合投產(chǎn)近10年來多功能天車的運(yùn)行情況，為發(fā)揮其在安全生產(chǎn)管理中的“龍頭”作用，在其實(shí)用性、安全性、可靠性上下了大量工夫，嘗試多種方法，不斷進(jìn)行技術(shù)改進(jìn)，最終完善了設(shè)備性能，較好的服務(wù)于安全生產(chǎn)。1.絕緣在線監(jiān)測(cè)裝置的開發(fā)

電解多功能天車在正常作業(yè)中必須經(jīng)常接觸電解槽陽極母線，天車工具部分在與電解槽陽極母線接觸中，接觸部位與天車大梁之間需要承受最高為DC1500 ～2000V的電壓。由于電解廠房環(huán)境為強(qiáng)導(dǎo)電粉塵、強(qiáng)磁場(chǎng)環(huán)境，如果設(shè)備絕緣性能下降，而又未及時(shí)發(fā)現(xiàn)，與母線接觸的設(shè)備與天車大梁間就有可能形成直流對(duì)地短路電流，由于 電解生產(chǎn)的大電流能量巨大，瞬間短路會(huì)將回路中所有連接設(shè)備燒毀，形成可怕的直流接地事故。因此，天車設(shè)備絕緣要求設(shè)備間絕緣 電阻必須大于1MΩ，目前對(duì)設(shè)備絕緣電阻的監(jiān)測(cè)大多采用人工定期循檢的方法，并不能保證及時(shí)發(fā)現(xiàn)設(shè)備絕緣問題，很顯然對(duì)于電解多功能天車設(shè)備絕緣實(shí)現(xiàn)在線監(jiān)測(cè)很有必要。電解多功能天車總共有 16個(gè)位置需要進(jìn)行絕緣監(jiān)測(cè),絕緣電阻不能低于1MΩ。當(dāng)設(shè)備絕緣電

阻低于1MΩ時(shí)，必須對(duì)天車發(fā)出報(bào)警，避免絕緣進(jìn)一步下降對(duì)天車造成損壞。

開發(fā)的絕緣在線監(jiān)測(cè)裝置，設(shè)計(jì)了良好的人機(jī)界面，可以實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)多功能天車16回路設(shè)備絕緣電阻，并可根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)需要，任意整定所需監(jiān)測(cè)回路數(shù)。對(duì)各個(gè)回路絕緣電阻報(bào)警值、故障動(dòng)作值可單獨(dú)設(shè)定，設(shè)定范圍從100 kΩ到9MΩ，實(shí)現(xiàn)16回路絕緣電阻實(shí)時(shí)測(cè)量顯示，故障自動(dòng)監(jiān)測(cè)、記憶。在發(fā)生設(shè)備絕緣故障時(shí)，可通過裝置控制節(jié)點(diǎn)自動(dòng)切斷天車相應(yīng)的執(zhí)行回路，最大限度地保證多功能天車設(shè)備及操作人員的人身安全。“設(shè)備絕緣在線監(jiān)測(cè)裝置”具有“循檢”和“定點(diǎn)”兩種工作模式，能連續(xù)地跟蹤監(jiān)測(cè)“故障通道”，方便對(duì)故障通道的定位和處理，同時(shí)裝置具有“事故追憶”功能，對(duì)發(fā)生的設(shè)備絕緣報(bào)警、故障動(dòng)作自動(dòng)記憶，檢修人員可通過“查詢”按鍵來查詢動(dòng)作通道號(hào)、動(dòng)作時(shí)刻及動(dòng)作時(shí)絕緣電阻值，為事后故障分析提供依據(jù)。

2.無線遙控技術(shù)的應(yīng)用

在冶金行業(yè)中，多功能天車在起吊大型設(shè)備、運(yùn)輸備件和設(shè)備檢修等工作中起著關(guān)鍵的作用，且起重作業(yè)十分頻繁；因此 ,對(duì)其安全性、可靠性均要求很高。又由于廠房?jī)?nèi)溫度高、粉塵大，起重機(jī)操作人員的作業(yè)環(huán)境惡劣。在起吊物件時(shí)，駕駛室操作受視野所限需有地面操作人員配合。操作人員與檢修人員的聯(lián)絡(luò)十分困難，這既增大了安全隱患，又使工作效率大大降低，迫切需要改進(jìn)。

遙控操作具有設(shè)備輕巧，操作響應(yīng)迅速，靈敏可靠，視野開闊，而且操作人員可以選擇最佳視覺位置實(shí)施操作，消除了以往由于視線不清，環(huán)境惡劣或指揮配合不當(dāng)?shù)纫蛩卦斐傻氖鹿孰[患，即保證了安全操作又大幅度提高了生產(chǎn)效率。

無線遙控改造主要包括發(fā)射器系統(tǒng)、接收器系統(tǒng)、中間繼電器柜 3 部分。在不改變操作人員的工作習(xí)慣和使用靈活方便的情況下，該廠選用HBC公司型號(hào)為FST722M4Spectrun 的雙搖桿式遙控系統(tǒng)，該系統(tǒng)為24點(diǎn)控制點(diǎn)輸出，萬向遙桿最多4擋。其控制原理為：首先遙控發(fā)射系統(tǒng)模擬駕駛室控制器(聯(lián)動(dòng)臺(tái)或凸輪控制器)的控制信號(hào)；再通過遙控接收系統(tǒng)的內(nèi)部繼電器輸出點(diǎn)控制中間繼電器柜的工作，模擬駕駛室的控制；最后將外部中間繼電器的觸點(diǎn)根據(jù)工藝要求和聯(lián)鎖關(guān)系并接或串接入原起重機(jī)的控制線路中。保證地面操作人員能在作業(yè)平臺(tái)上與起重機(jī)司機(jī)的操作一致。設(shè)置遙控和操控的轉(zhuǎn)換功能，使二者互鎖，這樣即使在無線遙控出現(xiàn)故障時(shí)，也可通過開關(guān)切換起重機(jī)控制方式。這樣既不改變起重機(jī)原控制系統(tǒng)的工作特性和保護(hù)方式及電氣線路，又可保證其在遙控和操控2種控制方式上都達(dá)到高可靠性，高安全性。3.工業(yè)冷風(fēng)機(jī)的使用

由于電解工藝特性使然，電解廠房?jī)?nèi)溫度高，工作時(shí)位于電解槽上方的天車始終處于高溫?zé)煔猸h(huán)境，夏天尤甚，天車橫梁上的簡(jiǎn)易配電室和保留駕駛室操作的駕駛室必須配置空調(diào)。該廠初期配置的均為民用空調(diào)，空調(diào)制冷系統(tǒng)經(jīng)常達(dá)不到應(yīng)有效果，輕則設(shè)備不能正常運(yùn)行，降低工作效率，重則可能釀成人身或設(shè)備安全事故的發(fā)生。為杜

絕上述情況的屢次發(fā)生，后期更新?lián)Q代了工業(yè)冷風(fēng)機(jī)。

冷風(fēng)機(jī)結(jié)構(gòu)為一體式，所有部件均安裝在一箱形殼體內(nèi)，但分為兩個(gè)腔，壓縮、冷凝、儲(chǔ)液在上腔，蒸發(fā)、膨脹閥在下腔。兩腔僅有管道連通，中間有隔熱層，避免制冷效率降低。

冷風(fēng)機(jī)工作原理，當(dāng)液體蒸發(fā)為氣體時(shí)，具有吸收周圍物體熱量的“蒸發(fā)吸熱”性質(zhì)，空調(diào)制冷原理就是這一性質(zhì)的應(yīng)用。為了環(huán)保要求，采用了無氟制冷劑R134a，制冷過程如下：a、壓縮機(jī)將經(jīng)過壓縮的高溫高壓制冷劑氣體送入冷凝器中；b、進(jìn)入冷凝器的制冷劑氣體被冷卻，變成液體，并貯存于儲(chǔ)液罐中；c、制冷劑液體經(jīng)過膨脹閥毛細(xì)管，節(jié)流降壓成易于蒸發(fā)的液體進(jìn)入蒸發(fā)器；d、進(jìn)入蒸發(fā)器的低溫低壓制冷劑液體，吸取周圍空氣中的熱量變成氣體，再進(jìn)入壓縮機(jī)。以上四個(gè)過程如此不斷循環(huán)反復(fù)，即達(dá)到制冷之目的。4.撈渣裝置的添加

該廠電解槽陽極部分有24組雙陽極組成，每組陽極所占空間位置大，單臺(tái)電解槽每天需要更換1組陽極。在電解正常生產(chǎn)和換極過程中，有大量的殘極塊掉入到電解液內(nèi)，人工難以除凈，并且人工除渣對(duì)人身安全有較大的影響。

在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)上，將抓斗安裝在遠(yuǎn)離操作室的一側(cè)，均不影響駕駛室或地面遙控操作者觀察的視線。整個(gè)撈渣裝置采用開合式抓斗結(jié)構(gòu)，借助原機(jī)組空壓機(jī)氣源，以氣缸為動(dòng)力帶動(dòng)連桿機(jī)構(gòu)實(shí)現(xiàn)抓斗的開合動(dòng)作過程，具體動(dòng)作方向與電解槽橫向平行，最大開合后兩斗相距約700cm，在抓斗合攏過程中配合蠕動(dòng)動(dòng)作以加大電解質(zhì)殘?jiān)氖?/p>

集量，在抓斗卸料過程中配合氣動(dòng)振打動(dòng)作，促進(jìn)電解質(zhì)殘?jiān)c抓斗壁的分離；抓斗垂直方向運(yùn)行采用液壓伸縮臂式結(jié)構(gòu)，即工作時(shí)伸出工作臂（液壓桿）到工作位置，工作結(jié)束時(shí)收回工作臂到正常停放位置，對(duì)應(yīng)在最大行程極限位置（一般為工作位置）設(shè)置鋼性限位，在電解多功能天車停運(yùn)或進(jìn)行其他工作時(shí)，抓斗提升至最高點(diǎn)，靠液壓自動(dòng)閉鎖。

電解液中落入的殘極塊經(jīng)撈渣機(jī)打撈后，電解液內(nèi)大小殘極塊可大大減少，甚至徹底撈出，新極便可直接入槽。較之以前，1）人身安全得到了保證；2）減輕了工人勞動(dòng)強(qiáng)度；3）人員上相對(duì)減少128人，減少工資192萬元。4）大大提高原鋁質(zhì)量，經(jīng)濟(jì)效益較為可觀。5.其它技術(shù)改進(jìn)措施

該廠從2003年開始使用鋁電解多功能天車，在使用過程中，結(jié)合設(shè)備運(yùn)行的實(shí)際情況，刻苦鉆研，認(rèn)真摸索，對(duì)電解多功能天車還進(jìn)行了以下技術(shù)改進(jìn)：

1、電解多功能天車的關(guān)鍵部位進(jìn)行必要的磁防護(hù)，有效避免靜電對(duì)操作者、維修人員帶來安全隱患，多功能天車具備安全消除靜電措施；

2、改進(jìn)車輪軸承座的材料，有效減少磁場(chǎng)對(duì)運(yùn)行機(jī)構(gòu)的影響，提高運(yùn)行機(jī)構(gòu)的安全可靠性；

3、改進(jìn)打殼機(jī)構(gòu)打殼頭的安裝，提高打殼機(jī)的穩(wěn)定性和緊固件的使用壽命；改進(jìn)打殼機(jī)構(gòu)打擊頭氣管的安裝方式，有效避免側(cè)出氣管易磨損、碰撞、折斷的現(xiàn)象；改進(jìn)打殼構(gòu)固定機(jī)架的結(jié)，提高其結(jié)

構(gòu)強(qiáng)度；

4、改進(jìn)陽極夾具夾頭，使其定位更準(zhǔn)確，保證夾具的開閉的同步性；改進(jìn)陽極夾釘?shù)牟牧?，提高夾釘?shù)臋C(jī)械性能和使用壽命；增加擰頭架部件的絕緣設(shè)計(jì)，提高絕緣保護(hù)性能；改進(jìn)陽極擰頭部件連接件的設(shè)計(jì)，提高擰頭與小盒卡具對(duì)位的精確性；

5、車輪組、滑輪、卷筒的潤(rùn)滑采用集中自動(dòng)潤(rùn)滑系統(tǒng)，提高工作效率，并在潤(rùn)滑系統(tǒng)易被踩踏的位置增加防護(hù)罩；

6、C型軌滑車供電和工字鋼滑車供電增加電纜布套保護(hù)，有效避免電纜掛斷的現(xiàn)象；

7、改進(jìn)打殼回正限位、下料管下下限位、料管零位限位為行程開關(guān)，有效減少磁場(chǎng)對(duì)開關(guān)的影響； 6.結(jié)束語

多功能天車通過上述措施的完善，填補(bǔ)了諸多國(guó)內(nèi)空白，設(shè)備性能得到了廣泛認(rèn)可，技術(shù)水平已達(dá)到國(guó)內(nèi)先進(jìn)水平，尤其是新結(jié)構(gòu)的應(yīng)用以及新功能的開發(fā)，不但可以提高電解鋁的年產(chǎn)量，為電解鋁行業(yè)提供有力的支持，為進(jìn)一步推進(jìn)鋁電解設(shè)備的科技創(chuàng)新，增強(qiáng)競(jìng)爭(zhēng)力，實(shí)現(xiàn)高可靠性、高運(yùn)轉(zhuǎn)率、減輕操作工人勞動(dòng)強(qiáng)度，適應(yīng)目前制鋁設(shè)備發(fā)展方向都具有十分重要的意義。

參考文獻(xiàn)：

<<鋁電解新技術(shù)主要技術(shù)參數(shù)主要設(shè)備>>邱竹賢主編 冶金工業(yè)出版社

<<高等學(xué)校試用教材-鋁電解 >>東北工學(xué)院編 冶金工業(yè)出版社

<<電解鋁生產(chǎn)新技術(shù)新工藝與設(shè)備運(yùn)行管理、維護(hù)維修實(shí)用手冊(cè)>> 北方工

業(yè)出版社

<<電解鋁生產(chǎn)工藝與設(shè)備>> 王捷主編

冶金工業(yè)出版社

作者通聯(lián)：李國(guó)林，1980.2出生，機(jī)械工程師、鋁電解技師，主要從事電解鋁生產(chǎn)技術(shù)和機(jī)電設(shè)備管理。河南省永城高莊鎮(zhèn)神火工業(yè)園電解鋁廠 guolin-shenhuo@163.com ***

第三篇：熱電技術(shù)在汽車上的應(yīng)用綜述

熱電技術(shù)在汽車上的應(yīng)用綜述

【摘要】

熱電技術(shù)利用熱電材料可以直接將熱能轉(zhuǎn)化為電能進(jìn)行發(fā)電，同時(shí)也可以將電能轉(zhuǎn)化為熱能進(jìn)行加熱或者制冷，是一種全同態(tài)能量轉(zhuǎn)換方式，無需化學(xué)反應(yīng)或流體介質(zhì)。介紹了熱電技術(shù)的基本原理，論述了熱電裝置在汽車尾氣余熱回收，減少汽車尾氣中有害氣體排放，新型汽車空調(diào)系統(tǒng)等方面的應(yīng)用情況簡(jiǎn)述了熱電技術(shù)在中國(guó)的發(fā)展情況 主題詞:熱電技術(shù)汽車應(yīng)用

1、前言

能源短缺和環(huán)境污染問題成為了當(dāng)前汽車工業(yè)發(fā)展的兩大挑戰(zhàn)。因而綠色環(huán)保技術(shù)的研究和應(yīng)用越來越受到各個(gè)國(guó)家的關(guān)注和支持。成為當(dāng)今世界汽車工業(yè)發(fā)展的主題熱電技術(shù)是一種古老而又全新的綠色環(huán)保技術(shù)。該技術(shù)利用熱電材料可以直接將熱能轉(zhuǎn)化為電能進(jìn)行發(fā)電。同時(shí)也可以將電能轉(zhuǎn)化為熱能進(jìn)行加熱或者制冷。是一種全固態(tài)能量轉(zhuǎn)換方式，無需化學(xué)反應(yīng)或流體介質(zhì)。熱電設(shè)備在工作過程中具有性能穩(wěn)定，無噪聲，無磨損，體積小，質(zhì)量輕，移動(dòng)方便，使用壽命長(zhǎng)等優(yōu)點(diǎn)。

2熱電效應(yīng)的基本原理

熱電效應(yīng)包含了3個(gè)分別定義過的基本效應(yīng):賽貝克效應(yīng)(Seebeckeffect)，帕爾貼效應(yīng)(Pehiereffect)和湯姆孫效應(yīng)(Thomsoneffect)，這3個(gè)效應(yīng)奠定了熱力學(xué)中熱電理論的基礎(chǔ)。也為熱電轉(zhuǎn)換材料的實(shí)際應(yīng)用展示了廣闊的前景。

賽貝克效應(yīng)是1821年由德國(guó)科學(xué)家ThomasJohannSeebeck發(fā)現(xiàn)的，指的是在兩種不同導(dǎo)體a，b或?qū)щ婎愋筒煌陌雽?dǎo)體構(gòu)成的回路中。當(dāng)兩個(gè)接點(diǎn)溫度不同時(shí)。則兩個(gè)接點(diǎn)間有電動(dòng)勢(shì)產(chǎn)生。且在回路中有電流通過。賽貝克效應(yīng)可由賽貝克系數(shù)S出來表征。5lim.AV/At=(1)△￡—0u

式中。AV為電壓降;為溫度差。帕爾貼效應(yīng)是由法國(guó)科學(xué)家JeanCharlesAthanasePehier在1834年發(fā)現(xiàn)的與賽貝克效應(yīng)的現(xiàn)象正好相反。帕爾貼效應(yīng)是指兩種不同導(dǎo)體組成的回路的接點(diǎn)。當(dāng)有電流通過時(shí)，在其中的一個(gè)接點(diǎn)處有吸熱或放熱的現(xiàn)象。如果改變電流的方向，吸放熱也會(huì)也隨之反向。在時(shí)間內(nèi)產(chǎn)生的熱量與流經(jīng)的電流，成正比。即dQ=xrjdt(2)——1——

綜述。式中，1『出為帕爾貼系數(shù)。1854年。英國(guó)科學(xué)家WilliamThomson發(fā)現(xiàn)當(dāng)電流通過一個(gè)單一導(dǎo)體。且該導(dǎo)體中存在溫度梯度，就會(huì)有可逆的熱效應(yīng)產(chǎn)生。該反應(yīng)稱為湯姆孫效應(yīng)，產(chǎn)生的熱為湯姆孫熱湯姆孫熱與通過的電流，經(jīng)歷的時(shí)間成正比。即dQ,dT,.,一-g-，各種半導(dǎo)體材料進(jìn)行熱電轉(zhuǎn)換的效率是不同的。而且每種熱電材料都有其適宜的工作溫度范圍，通常用刀這一無量綱值來描述材料的熱電性能，其中為材料的平均溫度，z為材料的優(yōu)值系數(shù)(figureofmerit)，Z的定義如下:Z:s2叮04，式中，5為賽貝克系數(shù);為電導(dǎo)率;A為熱導(dǎo)率。提高材料的熱電轉(zhuǎn)換效率。關(guān)鍵是在于尋找高值的材料隨著當(dāng)今新材料合成技術(shù)的發(fā)展。以及用x射線衍射技術(shù)和計(jì)算機(jī)來研究化合物能帶結(jié)構(gòu)參數(shù)等新技術(shù)的出現(xiàn)。熱電材料的研究日新月異。各種新材料層出不窮。

3熱電技術(shù)在汽車工業(yè)中的應(yīng)用

根據(jù)熱電效應(yīng)的基本原理。利用半導(dǎo)體材料加工成的熱電模塊可以實(shí)現(xiàn)發(fā)電，加熱及制冷等功能，這些功能在汽車上得到廣泛的應(yīng)用。隨著熱電材料技術(shù)的發(fā)展。熱電模塊向著體積更小，效率更高方向發(fā)展美國(guó)Hi—Z公司是研發(fā)和生產(chǎn)熱電模塊的著名公司。

3.1熱電發(fā)電機(jī)——汽車尾氣余熱回收

內(nèi)燃機(jī)在工作中。燃油燃燒的總熱量只有30%～45%用于汽車的動(dòng)力輸出。其中汽油機(jī)的輸出功率一般只占燃油燃燒總熱量的20%～30%。而柴油機(jī)輸出功率一般占燃油燃燒總熱量的30%～45%即至少一半以上的熱量以廢熱的形式排出車外。這些熱量包括循環(huán)冷卻水帶走的熱量和汽車尾氣帶走的熱量如果用熱電發(fā)電機(jī)替代傳統(tǒng)發(fā)電機(jī)。將這部分熱能轉(zhuǎn)化成電能儲(chǔ)存在蓄電池內(nèi)，汽車的燃油經(jīng)濟(jì)性將會(huì)得到明顯的提高在混合動(dòng)力汽車上安裝熱電發(fā)電機(jī)。同樣可以回收這些熱

能。轉(zhuǎn)化成電能儲(chǔ)存在動(dòng)力電池內(nèi)。從而進(jìn)一步降低混合動(dòng)力汽車的油耗傳統(tǒng)汽車的汽車電源由蓄電池，發(fā)電機(jī)及其調(diào)節(jié)器組成。發(fā)電機(jī)通?？梢蕴峁?～2kW的電能給蓄電池及其它的汽車用電設(shè)備。發(fā)電機(jī)通過皮帶與汽車發(fā)動(dòng)機(jī)相連。在發(fā)動(dòng)機(jī)低速運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)效率約是60%。發(fā)動(dòng)機(jī)高速運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)效率約為30%。如果再考慮到發(fā)動(dòng)機(jī)本身的效率。那么發(fā)動(dòng)機(jī)及發(fā)電機(jī)組成的發(fā)電系統(tǒng)的綜合發(fā)電效率非常低。約10%～15%。因此每產(chǎn)生1kW的電能大約需要10kW的化學(xué)能。而熱電發(fā)電機(jī)不需要汽車發(fā)動(dòng)機(jī)提供動(dòng)力。通過回收汽車尾熱。可以為汽車的電力系統(tǒng)提供足夠電能，并且在提高了整車的燃油經(jīng)濟(jì)性的同時(shí)。減少了汽車尾氣余熱的對(duì)大氣溫室效應(yīng)的影響。另外。熱電發(fā)動(dòng)機(jī)具有使用壽命長(zhǎng)，低維護(hù)費(fèi)用，性能穩(wěn)定等很多傳統(tǒng)發(fā)電機(jī)不具備的優(yōu)點(diǎn)。早在1964年，美國(guó)，日本及歐洲很多國(guó)家就開始了利用熱電發(fā)電機(jī)對(duì)汽車尾氣余熱回收的研究。1992年美國(guó)Hi—Z公司的J.C.Bass等研制的熱電發(fā)電機(jī)由72個(gè)HZ13模塊組成。每個(gè)HZ13模塊功率是13W熱電發(fā)電機(jī)總長(zhǎng)為48.26cm，最大直徑為22.86cm，總質(zhì)量為13.6kg，最大功率是1068W。Bass等研制的熱電發(fā)電機(jī)1998年日本Nissan汽車公司研究中心研制的熱電發(fā)電機(jī)。同樣由72塊熱電模塊組成。每個(gè)模塊可以輸出功率1.2W該發(fā)電機(jī)整體外形是長(zhǎng)方形。尺寸為440mmxl80mmx170mm。連接在排量為3L汽油機(jī)的排氣管中部。在道路試驗(yàn)中。當(dāng)汽車以60km/h的速度爬坡時(shí)。發(fā)電器可轉(zhuǎn)換排氣中1l%的熱量。寶馬汽車公司與美國(guó)BSST公司共同研制開發(fā)的一款熱電發(fā)電機(jī)可以回收和轉(zhuǎn)化汽車技術(shù)。綜述。

5%的尾氣熱能。目前，寶馬汽車公司開始批量生產(chǎn)一款裝有熱電發(fā)電機(jī)的車型一一BMWX6ActiveHybrid。該車均耗油量?jī)H為9.9U100kW隨著更高性能的熱電材料的出現(xiàn)及熱電發(fā)動(dòng)機(jī)成本的不斷降低。專家預(yù)測(cè)未來的發(fā)動(dòng)機(jī)將是現(xiàn)有發(fā)動(dòng)機(jī)和熱電發(fā)電機(jī)的綜合性發(fā)動(dòng)機(jī)3BMW5系車上安裝的熱電發(fā)電機(jī) 3.2熱電模塊預(yù)加熱——減少汽車尾氣排放

隨著人們環(huán)保意識(shí)的加強(qiáng)。汽車排放法規(guī)越來越嚴(yán)格。而元催化器作為汽車尾氣污染處理的主要部件。存在著嚴(yán)重的不足汽年尾氣中的有害氣體主要有CO，HC和NO。這3種氣體通過j元催化反應(yīng)器中的凈化劑時(shí)。進(jìn)行氧化還原化學(xué)反應(yīng)。其中CO在高溫下氧化成無色，無毒的二氧化碳?xì)怏w，HC化合物在高溫下氧化

成水和二氧化碳?xì)怏wNO還原成氮?dú)夂脱鯕?。然而，i元催化反應(yīng)器的工作溫度是400～800℃，二作溫度是300℃。而在汽車?yán)淦饎?dòng)開始的2～3min內(nèi)。元催化反應(yīng)器內(nèi)尚未達(dá)到起始溫度。這期問排放的尾氣約占汽車排放尾氣總量的60%～80%t5¨1熱電反應(yīng)裝置可以在這段時(shí)間內(nèi)為三元催化反應(yīng)器加熱。使其迅速達(dá)到起始工作溫度，使得汽車在冷起動(dòng)時(shí)最大程度減少尾氣污染。同時(shí)。熱電反應(yīng)裝置也可以作為恒溫器來工作。保證三元催化反應(yīng)器的工作溫度恒定在最佳1二作溫度區(qū)間。對(duì)于混合動(dòng)力汽車來說。熱電反應(yīng)裝置的這種功效在減少汽車尾氣排放上尤為顯著這是因?yàn)榛旌蟿?dòng)力汽車的發(fā)動(dòng)機(jī)經(jīng)常需要起停。特別是在城市工況行駛時(shí)。_二元催化器經(jīng)常不能在最佳工作溫度區(qū)間工作另外。二三元催化器在恒定的溫度范圍內(nèi)工作。不僅可以減少汽車尾氣排放。也可以增加其使用年限。

3.3熱電制冷及加熱——新一代的汽車空調(diào)系統(tǒng)

從1927年第一臺(tái)單一供暖空調(diào)的出現(xiàn)到1977年的計(jì)算機(jī)控制汽車空調(diào)系統(tǒng)的研制。汽車空調(diào)系統(tǒng)現(xiàn)在已經(jīng)成為了汽車的基本配置然而。在給人們帶來舒適性的同時(shí)。汽車空調(diào)表現(xiàn)出了許多缺點(diǎn)和問題.a.汽車空調(diào)系統(tǒng)增加了發(fā)動(dòng)機(jī)負(fù)擔(dān)。降低了整車的動(dòng)力性。汽車空調(diào)系統(tǒng)主要由壓縮機(jī)，冷凝器，蒸發(fā)器和膨脹閥等組成。這些部件增加了整車的質(zhì)量。又由于壓縮機(jī)的動(dòng)力來源于汽車發(fā)動(dòng)機(jī)。使得汽車空調(diào)的使用降低了汽車的動(dòng)力性在高溫天氣下，一些小排量的汽車在長(zhǎng)時(shí)間使用空調(diào)后甚至?xí)霈F(xiàn)“開鍋”現(xiàn)象 b.汽車空調(diào)中的制冷劑對(duì)環(huán)境造成嚴(yán)重污染。目前的汽車空調(diào)制冷劑。多數(shù)以RI2和R134a為主，R12滲透性極強(qiáng)，無毒，常溫下無味。泄漏時(shí)不易被發(fā)現(xiàn)。R12中的氯分子對(duì)大氣中的臭氧層進(jìn)行破壞，對(duì)環(huán)境造成污染而R134a作為R12的替代產(chǎn)品，雖然對(duì)臭氧層沒有破壞作用。但其GWP值(全球變暖潛能值)卻高達(dá)1300，是全球溫室效應(yīng)的元兇之一，而且，它對(duì)現(xiàn)用冷凍潤(rùn)滑油相容性差。對(duì)銅管有腐蝕性。易造成泄漏

c.由于能源危機(jī)，不可再生能源石油資源在未來的幾十年內(nèi)面臨枯竭。很多車輛采用代用燃料，如CNG，甲醇汽油，乙醇汽油等。由于代用燃料的特性原因，與燃燒汽油的發(fā)動(dòng)機(jī)相比。發(fā)動(dòng)機(jī)的動(dòng)力性下降了很多，帶動(dòng)空調(diào)運(yùn)行比較困難。因此，傳統(tǒng)的壓縮機(jī)制冷汽車空調(diào)不再適用于這些代用燃料車輛。熱電空調(diào)系統(tǒng)

是根據(jù)帕爾貼效應(yīng)。采用半導(dǎo)體材料制造的空調(diào)系統(tǒng)?？梢酝瑫r(shí)實(shí)現(xiàn)制冷和制熱12t-2zl它不需要汽車發(fā)動(dòng)機(jī)提供動(dòng)力源。減輕了發(fā)動(dòng)機(jī)的負(fù)擔(dān)增加了汽車的動(dòng)力性。而且對(duì)環(huán)境沒有污染。真正實(shí)現(xiàn)了“綠色空調(diào)”。熱電空調(diào)同時(shí)具有以下優(yōu)點(diǎn): a.可靠性高，維護(hù)方便: b.結(jié)構(gòu)緊湊，體積小;c.無噪聲，制冷速度快: d.工作電源與汽車電源通用

4是美國(guó)艾梅瑞岡公司的一款溫控座椅

fClimateControlSeat)。該款座椅采用熱電裝置，具 有既可加熱又可制冷的主動(dòng)控制功能，可同時(shí)滿足 不同乘客的各自溫度要求。是新一代的汽車空調(diào)系 統(tǒng)該溫控座椅自1999年首次推出。迄今為止已經(jīng) 銷售了超過1000萬套目前，包括豐田，福特，通 用，尼桑，捷豹/路虎，本田，現(xiàn)代和起亞的全球8大 汽車生產(chǎn)商選用了該款溫控座椅艾梅瑞岡公司的 溫控座椅系統(tǒng)成功替代了壓縮機(jī)制冷汽車空調(diào)系 統(tǒng)。成為未來汽車空調(diào)的發(fā)展方向 ————。綜述。

圖4美國(guó)艾梅瑞岡公司的溫控座椅 3。4其他方面的應(yīng)用

現(xiàn)代汽車在滿足動(dòng)力性，安全性及經(jīng)濟(jì)性等性 能的同時(shí)。更加注重車內(nèi)乘客的舒適性。根據(jù)熱電 制冷原理制成的車載冰箱能讓人在炎炎夏日里感到 一

絲清涼如圖5所示。由熱電模塊制成的車載加 熱制冷槽。加熱槽作為微型的熱水器，讓人們隨時(shí)可

以喝到一杯熱咖啡或者熱茶汽車上許多重要電子 部分的冷卻也是由熱電制冷模塊來完成。

4熱電技術(shù)在我國(guó)的研究情況

中國(guó)在熱電技術(shù)方面的研究起步比較晚。參與研究單位比較少，目前主要集中在浙江大學(xué)，清華大學(xué)，武漢工業(yè)大學(xué)等一些學(xué)校。而且主要是一些基礎(chǔ)理論的研究。但是，隨著能源危機(jī)及環(huán)境污染等社會(huì)問題的日益嚴(yán)重。我國(guó)對(duì)新能源技術(shù)開發(fā)和綠色環(huán)保技術(shù)的研制提升到了一個(gè)新的高度。如國(guó)家重點(diǎn)基礎(chǔ)研究發(fā)展計(jì)劃(亦稱973計(jì)劃)將熱電技術(shù):“高效能熱電材料與設(shè)備的基礎(chǔ)研究”列為專項(xiàng)計(jì)劃進(jìn)行研究在熱電材料理論研究的基礎(chǔ)上。我國(guó)部分科研單位已經(jīng)開始了熱電技術(shù)在汽車上實(shí)際應(yīng)用的研究。在國(guó)家重點(diǎn)基礎(chǔ)研究發(fā)展計(jì)劃和上海汽車工業(yè)科學(xué)技術(shù)發(fā)展基金的共同支持下。中國(guó)科學(xué)院上海硅酸鹽研究所與上海汽車集團(tuán)股份有限公司技術(shù)研究中于2009年共同啟動(dòng)了熱電技術(shù)新項(xiàng)目。這個(gè)項(xiàng)目計(jì)劃開發(fā)一款功率為500W的熱電發(fā)動(dòng)機(jī)。并安裝在排量為2.5L的汽車上。預(yù)期目標(biāo)是提高8%～10%的汽車燃油經(jīng)濟(jì)性。5.結(jié)束語

綠色環(huán)保技術(shù)——熱電技術(shù)是解決能源危機(jī)，環(huán)境污染這兩大難題的重要途徑。是汽車工業(yè)新技術(shù)中的一項(xiàng)關(guān)鍵技術(shù)。許多發(fā)達(dá)國(guó)家的汽車企業(yè)和科研機(jī)構(gòu)都投入了大量人力及財(cái)力。在汽車尾氣余熱回收，汽車尾氣污染治理，新一代環(huán)保汽車空調(diào)等方面取得了一系列的實(shí)質(zhì)性進(jìn)展。中國(guó)在熱電基礎(chǔ)理論研究的基礎(chǔ)上。也逐步開始了熱電技術(shù)在汽車工業(yè)中應(yīng)用的研究。隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，新型熱電材料zT值不斷提高，這一綠色技術(shù)將會(huì)給人們的生活和社會(huì)的發(fā)展帶來新的飛躍。

第四篇：機(jī)電技術(shù)在汽車上的典型應(yīng)用

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機(jī)電技術(shù)在汽車上的典型應(yīng)用

作者：米娜瓦爾·阿不都克力木

來源：《電子世界》2012年第16期

【摘要】當(dāng)前，隨著知識(shí)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，機(jī)電技術(shù)取得了非常大的進(jìn)步，汽車行業(yè)的發(fā)展也是前所未有的。機(jī)電技術(shù)與汽車行業(yè)的結(jié)合是時(shí)代發(fā)展的趨勢(shì)，也是汽車行業(yè)與機(jī)電業(yè)適應(yīng)市場(chǎng)經(jīng)濟(jì)發(fā)展的需求，二者的結(jié)合不僅促進(jìn)了機(jī)電技術(shù)的廣泛普及，而且為汽車行業(yè)的發(fā)展奠定了一定的技術(shù)基礎(chǔ)。本篇文章針對(duì)就機(jī)電技術(shù)和汽車行業(yè)的結(jié)合，深刻探討了自動(dòng)變速器和ABS系統(tǒng)等機(jī)電技術(shù)在汽車上的典型應(yīng)用。

【關(guān)鍵詞】機(jī)電技術(shù)；汽車行業(yè)；典型應(yīng)用

隨著科學(xué)技術(shù)和汽車行業(yè)的發(fā)展，在近些年來，汽車的機(jī)械結(jié)構(gòu)得到了非常好的完善。但是面對(duì)在安全、節(jié)能等方面的要求，汽車工業(yè)不得不繼續(xù)加強(qiáng)新技術(shù)、新產(chǎn)品的研究，各種先進(jìn)的技術(shù)被陸續(xù)應(yīng)用到汽車上。因此，世界許多國(guó)家的汽車廠都展開了汽車機(jī)電一體化技術(shù)的應(yīng)用，其不僅是汽車行業(yè)發(fā)展的方向，而且是機(jī)電技術(shù)廣泛應(yīng)用的體現(xiàn)。將機(jī)電技術(shù)應(yīng)用到汽車上，一定會(huì)對(duì)汽車行業(yè)的發(fā)展起到積極的促進(jìn)作用。

一、機(jī)電技術(shù)

1、精密機(jī)械技術(shù)。在很多的機(jī)電產(chǎn)品中，其構(gòu)造功能和相關(guān)的功能都是以精密機(jī)械技術(shù)為主要技術(shù)支撐的，如果沒有精密機(jī)械技術(shù)或者其達(dá)不到精度要求是很難實(shí)現(xiàn)其想要的功能的。現(xiàn)代的機(jī)電產(chǎn)品已經(jīng)離不開精密機(jī)電技術(shù)了。

2、信息處理技術(shù)。信息處理技術(shù)是機(jī)電的基礎(chǔ)技術(shù)，是指在進(jìn)行與機(jī)電極少數(shù)相關(guān)的產(chǎn)品的生產(chǎn)過程中，對(duì)和產(chǎn)品相關(guān)的參數(shù)，以及和控制相關(guān)的信息的處理技術(shù)。

3、自動(dòng)控制技術(shù)。這里講的自動(dòng)控制技術(shù)是建立在機(jī)電技術(shù)的基礎(chǔ)上的技術(shù)，不僅包括高精度的速度控制和定位控制，同時(shí)還包括自動(dòng)適應(yīng)控制，以及補(bǔ)償技術(shù)和校正技術(shù)。隨著自動(dòng)控制技術(shù)的發(fā)展，和自動(dòng)控制能力的不斷提高，在自動(dòng)控制基礎(chǔ)上生產(chǎn)的產(chǎn)品的質(zhì)量也得持續(xù)的提高。

4、檢測(cè)和傳感器技術(shù)。檢測(cè)和傳感器技術(shù)主要被應(yīng)用在相關(guān)的檢測(cè)方面，比如對(duì)建立在機(jī)電技術(shù)產(chǎn)品上的各項(xiàng)參數(shù)的檢測(cè)、對(duì)機(jī)電產(chǎn)品的工作狀態(tài)檢測(cè)、對(duì)信息的準(zhǔn)確度的檢測(cè)，以及對(duì)信息參數(shù)的檢測(cè)等。通過檢測(cè)之后，被接受的信息就會(huì)被傳送給相關(guān)的處理裝置，最后通過處理裝置來對(duì)產(chǎn)品運(yùn)行過程有效的控制。

5、伺服驅(qū)動(dòng)技術(shù)。伺服驅(qū)動(dòng)技術(shù)是一項(xiàng)核心技術(shù)，主要用在機(jī)電產(chǎn)品的驅(qū)動(dòng)裝置的設(shè)計(jì)工作中，是驅(qū)動(dòng)設(shè)備執(zhí)行相關(guān)操作的關(guān)鍵技術(shù)，在一定程度上對(duì)機(jī)電技術(shù)產(chǎn)品的質(zhì)量起到了決定作用。

6、系統(tǒng)總體技術(shù)。所謂系統(tǒng)總體技術(shù)就是指從整體出發(fā)，使用系統(tǒng)的觀念和做法來進(jìn)行工作。具體指將一些機(jī)電技術(shù)產(chǎn)品的功能劃分為若干個(gè)功能模塊，在與滅一個(gè)功能模塊的實(shí)際情況相結(jié)合，制定有針對(duì)性的實(shí)現(xiàn)各項(xiàng)功能的技術(shù)方案，最好將相關(guān)的技術(shù)方案進(jìn)行總結(jié)，進(jìn)而完成功能合理的技術(shù)設(shè)計(jì)方案。

二、機(jī)電技術(shù)在汽車上的應(yīng)用

（一）機(jī)電技術(shù)在汽車上應(yīng)用的歷程

首先，機(jī)電技術(shù)在汽車生產(chǎn)行業(yè)得以應(yīng)用的初級(jí)階段。機(jī)電技術(shù)在汽車行業(yè)應(yīng)用的初級(jí)階段大致在二十世紀(jì)六十年代中期到七十年代末期之間，在這個(gè)階段里，主要采用的是以機(jī)電技術(shù)為基礎(chǔ)的電子裝置在汽車的機(jī)械性能方面的改善，在初級(jí)階段住突出的機(jī)電技術(shù)應(yīng)用的汽車上的例子就是通過電子來有效控制燃油的噴射。

其次，機(jī)電技術(shù)在汽車生產(chǎn)行業(yè)得以應(yīng)用的發(fā)展階段。機(jī)電技術(shù)在汽車行業(yè)應(yīng)用的發(fā)展階段具體是在二十世紀(jì)七十年代末期到九十年代中期，在這段時(shí)間內(nèi)的汽車設(shè)計(jì)制造，主要是建立在機(jī)電技術(shù)上的大規(guī)模的集成電路的應(yīng)用，大規(guī)模的集成電路在汽車上的應(yīng)用，對(duì)機(jī)械部件的自控問題的解決起到了非常大的作用，同時(shí)還提高了起初在運(yùn)行時(shí)期的可靠性和安全性。第三，機(jī)電技術(shù)在汽車生產(chǎn)行業(yè)得以應(yīng)用的成熟階段。機(jī)電技術(shù)應(yīng)用到汽車上的成熟階段是指從二十世紀(jì)九十年代中期到現(xiàn)在的應(yīng)用，在這一段時(shí)間里，機(jī)電技術(shù)中的微電子技術(shù)得到了前所未有的發(fā)展，機(jī)車機(jī)電一體化的技術(shù)日益成熟。因此，在機(jī)電技術(shù)應(yīng)用在汽車上的成熟階段，要特別重視汽車機(jī)電一體化的設(shè)計(jì)，同時(shí)還要加強(qiáng)計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、信息技術(shù)等各種以計(jì)算機(jī)為基礎(chǔ)的技術(shù)在汽車生產(chǎn)中的應(yīng)用，促進(jìn)汽車的自動(dòng)化和智能化發(fā)展。

（二）機(jī)電技術(shù)在汽車生產(chǎn)上的當(dāng)前應(yīng)用

隨著先進(jìn)的科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，傳感器技術(shù)和微電子技術(shù)也到了廣泛的應(yīng)用，尤其是在汽車生產(chǎn)制造中。各種機(jī)電技術(shù)在汽車上的廣泛應(yīng)用，不僅促進(jìn)了汽車功能的提高，而且汽車的性能也到了很大程度的提升。新的機(jī)電技術(shù)在汽車上的應(yīng)用使得汽車的控制有傳統(tǒng)的發(fā)動(dòng)機(jī)控制范圍發(fā)展到了全車的控制范圍。比如當(dāng)前我們?nèi)粘Ｉ钪械钠囍?，有許多已經(jīng)具備了自動(dòng)調(diào)整車高和變速換擋的功能，還有諸如雷達(dá)防碰撞、自動(dòng)空調(diào)，以及防滑制動(dòng)，甚至是自動(dòng)駕駛等功能。

三、機(jī)電技術(shù)在汽車上的典型應(yīng)用

（一）自動(dòng)變速器

1、自動(dòng)變速器的功能。自動(dòng)變速器（如圖1）是機(jī)電技術(shù)在汽車生產(chǎn)制造上的典型應(yīng)用，自動(dòng)變速器具有以下功能：首先自動(dòng)變速器能夠使得汽車動(dòng)力傳遞系統(tǒng)的功率得到提高，而且能夠?qū)⒆兯倨鞯墓β蕮p耗降低；其次，自動(dòng)變速器能夠使汽車的速度實(shí)現(xiàn)自動(dòng)變檔，使得

汽車的行駛的過程中一直保持最佳的行駛速度和狀態(tài)；第三，自動(dòng)變速器能夠使得汽車的節(jié)省能耗和舒適度提高。

2、自動(dòng)變速器的特點(diǎn)。傳統(tǒng)的手動(dòng)式的變速器雖然曾經(jīng)給汽車的發(fā)展起到了非常大的促進(jìn)作用，但是如今已經(jīng)走到面臨被淘汰的地步，現(xiàn)在汽車生產(chǎn)使用的自動(dòng)變數(shù)器擺脫了傳統(tǒng)上手動(dòng)控制的弊端，與傳統(tǒng)的變速器相比，具有非常大的優(yōu)勢(shì)。首先，裝備了自動(dòng)變速器的汽車，在起步上更加平穩(wěn)，能夠?qū)φ駝?dòng)和沖擊實(shí)現(xiàn)有效的吸收與衰減，使得乘坐的舒適性大大提高；其次，自動(dòng)變速器能夠自動(dòng)適應(yīng)汽車在行駛中的阻力，以及汽車發(fā)動(dòng)機(jī)工況發(fā)生的變化，自動(dòng)實(shí)現(xiàn)調(diào)檔，是汽車的動(dòng)力性與平均速度都得到了有效的提高；第三，自動(dòng)變速器能夠減少傳動(dòng)系的荷載，使得汽車的使用壽命得到了延長(zhǎng)；第四，自動(dòng)變速器的駕駛操作簡(jiǎn)單，實(shí)現(xiàn)了換擋的自動(dòng)化處理，更能夠?yàn)樾熊嚨陌踩峁┍Ｕ?；第五，自?dòng)變速箱能夠使汽車以較低的速度平穩(wěn)的行駛，使得車輛在不平穩(wěn)，甚至是壞路上的通過性提高。

（二）ABS系統(tǒng)

為了能夠提高汽車行駛的安全性，許多汽車上都已經(jīng)安裝了ABS系統(tǒng)，即汽車制動(dòng)防抱死裝置，原來的汽車只有在后輪上才有制動(dòng)，現(xiàn)在隨著汽車安全性的提高，前輪制動(dòng)也逐漸被引用進(jìn)來。因此，建立在機(jī)電技術(shù)基礎(chǔ)上的ABS系統(tǒng)在汽車的生產(chǎn)制造中得到了廣泛的應(yīng)用。ABS系統(tǒng)通過對(duì)制動(dòng)輪的每一個(gè)瞬時(shí)的運(yùn)行狀態(tài)進(jìn)行的感知，然后調(diào)整制動(dòng)器動(dòng)力矩的大小。ABS系統(tǒng)根據(jù)制動(dòng)器的工作狀態(tài)，采取合理的措施防止車輪抱死現(xiàn)象的出現(xiàn)，以此來保證汽車行駛的安全性和可靠性，為人們的出行提供安全保證。ABS系統(tǒng)是機(jī)電技術(shù)在汽車上的典型應(yīng)用，是汽車制動(dòng)發(fā)展的標(biāo)志，更是汽車與機(jī)電技術(shù)的有效結(jié)合，是當(dāng)前汽車機(jī)電一體化發(fā)展的大勢(shì)所趨。其中ABS系統(tǒng)的控制框圖如圖2所示。

四、總結(jié)

隨著機(jī)電技術(shù)和汽車行業(yè)的發(fā)展，汽車機(jī)電一體化的發(fā)展趨勢(shì)越來越明顯。各種基于機(jī)電技術(shù)的產(chǎn)品在汽車的生產(chǎn)與制造方面得到了廣泛的應(yīng)用，尤其自動(dòng)變速器和ABS系統(tǒng)在汽車上的典型應(yīng)用，不僅是汽車的各項(xiàng)性能得到了大幅度的提高，而且對(duì)汽車的發(fā)展起到了非常重要的作用，促進(jìn)了汽車行業(yè)的跨越式發(fā)展。

參考文獻(xiàn)

[1]陳文豪.質(zhì)量特征管理是汽車產(chǎn)品質(zhì)量的有效保證[J].機(jī)電技術(shù),2005,28(02).[2]張漢雄.淺析現(xiàn)代汽車機(jī)電技術(shù)的發(fā)展趨勢(shì)[J].廣東科技,2008(03).[3]吳雄.汽車陶瓷傳感器發(fā)展與現(xiàn)狀[J].傳感器世界,2001,7(07).[4]董自立.機(jī)電一體化技術(shù)在汽車上的應(yīng)用[J].云南交通科技,2010(05).

第五篇：先進(jìn)制造技術(shù)在汽車上的應(yīng)用課稿

摘要

隨著世界經(jīng)濟(jì)一體化進(jìn)程的加快，中國(guó)汽車制造行業(yè)步入了一個(gè)迅猛發(fā)展的時(shí)期。國(guó)內(nèi)許多的汽車制造企業(yè)都在積極調(diào)整自身的產(chǎn)品結(jié)構(gòu)，以提企業(yè)的市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力，國(guó)內(nèi)汽車市場(chǎng)的競(jìng)爭(zhēng)環(huán)境也更為嚴(yán)峻。隨著汽車行業(yè)不斷的發(fā)展壯大，以及國(guó)內(nèi)汽車市場(chǎng)的迅速擴(kuò)張，只有不斷提升產(chǎn)品質(zhì)量，才能最終占據(jù)有利的市場(chǎng)地位，只有具備先進(jìn)的生產(chǎn)技術(shù)，過硬的產(chǎn)品質(zhì)量才能在國(guó)內(nèi)汽車市場(chǎng)激烈的競(jìng)爭(zhēng)環(huán)境中生存和發(fā)展。才能在激烈的市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)中立于不敗之地。本文首先從我國(guó)先進(jìn)制造技術(shù)的現(xiàn)狀進(jìn)行分析及當(dāng)今制造技術(shù)面臨的問題，其次簡(jiǎn)要敘述了先進(jìn)制造技術(shù)的前沿科學(xué)，展望了先進(jìn)制造技術(shù)的發(fā)展前景。最后通過激光焊接技術(shù)在汽車加工中的應(yīng)用技術(shù)分析和實(shí)例介紹，從技術(shù)、經(jīng)濟(jì)和實(shí)用等方面說明了激光焊接在汽車工業(yè)中的重要應(yīng)用。

關(guān)鍵詞：制造技術(shù)；應(yīng)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

目錄

1引言...............................................................1 2 先進(jìn)制造技術(shù)概念..................................................1 3先進(jìn)制造技術(shù)的重要性及現(xiàn)狀........................................1

3.1先進(jìn)制造技術(shù)的重要性.....................................，.......1 3.2先進(jìn)制造技術(shù)的現(xiàn)狀...............................................1 4改變汽車產(chǎn)業(yè)的先進(jìn)制造技術(shù).........................................2 4.1信息技術(shù)對(duì)汽車先進(jìn)制造技術(shù)的發(fā)展起著越來越重要的作用..................2 4.2汽車設(shè)計(jì)技術(shù)的不斷現(xiàn)代化..........................................3 4.3汽車成形技術(shù)向精密成形或稱凈成形的方向發(fā)展..........................3 4.4汽車加工技術(shù)向著超精密、超高速以及發(fā)展新一代制造裝備的方向發(fā)展...........3 4.5汽車制造工藝、設(shè)備和工廠的柔性和可重構(gòu)性將成為汽車企業(yè)裝備的顯著特點(diǎn).....3 5應(yīng)用...............................................................3

5.1激光焊接的技術(shù)可行性..............................................4 5.2激光焊接在汽車行業(yè)中的應(yīng)用........................................5 5.3激光焊接技術(shù)前境.................................................6 6總結(jié)...............................................................7

7參考文獻(xiàn)..........................................................8 8致謝..............................................................9

1引言

隨著中國(guó)人均收入的增長(zhǎng)、生活水平的提高以及市場(chǎng)的日趨成熟，人們有了對(duì)轎車越來越多的多樣化需求。因此汽車上采用先進(jìn)制造技術(shù)是必不可少的，而焊接技術(shù)也有了大的改進(jìn)。

2先進(jìn)制造技術(shù)概念

先進(jìn)制造技術(shù)AMT(Advanced Manufacturing Technology)是集機(jī)械，電子，信息，材料，能源和管理等各項(xiàng)先進(jìn)技術(shù)而發(fā)展起來的高新技術(shù)，它是發(fā)展國(guó)民經(jīng)濟(jì)的重要基礎(chǔ)技術(shù)之一。先進(jìn)制造技術(shù)是制造業(yè)為提高競(jìng)爭(zhēng)力以適應(yīng)時(shí)代的要求而形成的一個(gè)高新技術(shù)群，經(jīng)過發(fā)展，已形成了完整的體系結(jié)構(gòu)。

3先進(jìn)制造技術(shù)的重要性及現(xiàn)狀 3.1先進(jìn)制造技術(shù)的重要性

先進(jìn)制造技術(shù)是當(dāng)今生產(chǎn)力的主要構(gòu)成因素，是國(guó)民經(jīng)濟(jì)的重要支柱。論文大全。它擔(dān)負(fù)著為國(guó)民經(jīng)濟(jì)各部門和科學(xué)技術(shù)的各個(gè)學(xué)科提供裝備、工具和檢測(cè)儀器的重要任務(wù)，成為國(guó)民經(jīng)濟(jì)和科學(xué)技術(shù)賴以生存和發(fā)展的重要手段。尤其是一些尖端科技，如航空、航天、微電子、光電子、激光、分子生物學(xué)和核能等等技術(shù)的出現(xiàn)和發(fā)展，如果沒有先進(jìn)制造技術(shù)作為基礎(chǔ)，是不可能實(shí)現(xiàn)的。

3.2先進(jìn)制造技術(shù)的現(xiàn)狀

近年來，我國(guó)的制造業(yè)不斷采用先進(jìn)制造技術(shù)，但與工業(yè)發(fā)達(dá)國(guó)家相比，仍然存在一個(gè)階段性的整體上的差距。

1．管理方面。工業(yè)發(fā)達(dá)國(guó)家廣泛采用計(jì)算機(jī)管理，重視組織和管理體制、生產(chǎn)模式的更新發(fā)展，推出了準(zhǔn)時(shí)生產(chǎn)（JIT）、敏捷制造（AM）、精益生產(chǎn)（LP）、并行工程（CE）等新的管理思想和技術(shù)。我國(guó)只有少數(shù)大型企業(yè)局部采用了計(jì)算機(jī)輔助管理，多數(shù)小型企業(yè)仍處于經(jīng)驗(yàn)管理階段。

2．設(shè)計(jì)方面。工業(yè)發(fā)達(dá)國(guó)家不斷更新設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)和準(zhǔn)則，采用新的設(shè)計(jì)方法，廣泛采用計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)技術(shù)（CAD/CAM），大型企業(yè)開始無圖紙的設(shè)計(jì)和生產(chǎn)。

我國(guó)采用CAD/CAM技術(shù)的比例較低。

3．制造工藝方面。工業(yè)發(fā)達(dá)國(guó)家較廣泛的采用高精密加工、精細(xì)加工、微細(xì)加工、微型機(jī)械和微米/納米技術(shù)、激光加工技術(shù)、電磁加工技術(shù)、超塑加工技術(shù)以及復(fù)合加工技術(shù)等新型加工方法。我國(guó)普及率不高，尚在開發(fā)、掌握之中。

4．自動(dòng)化技術(shù)方面。工業(yè)發(fā)達(dá)國(guó)家普遍采用數(shù)控機(jī)床、加工中心及柔性 制造單元（FMC）、柔性制造系統(tǒng)（FMS）、計(jì)算機(jī)集成制造系統(tǒng)（CIMS），實(shí)現(xiàn)了柔性自動(dòng)化、知識(shí)智能化、集成化。我國(guó)尚處在單機(jī)自動(dòng)化、剛性自動(dòng)化階段，柔性制造單元和系統(tǒng)僅在少數(shù)企業(yè)使用。

4改變汽車產(chǎn)業(yè)的先進(jìn)制造技術(shù)

隨著以信息技術(shù)為代表的高新技術(shù)的日新月異，隨著汽車市場(chǎng)需求個(gè)性化與多樣化的演變，未來汽車產(chǎn)業(yè)發(fā)展的重要特征是向全球化、網(wǎng)絡(luò)化、虛擬化方向發(fā)展，未來汽車先進(jìn)制造技術(shù)發(fā)展的趨勢(shì)是向精密化、柔性化、虛擬化、網(wǎng)絡(luò)化、智能化、敏捷化、清潔化、集成化及管理創(chuàng)新方向發(fā)展。汽車產(chǎn)業(yè)發(fā)展對(duì)先進(jìn)制造技術(shù)（AMT）的需求越來越強(qiáng)烈。

4.1信息技術(shù)對(duì)汽車先進(jìn)制造技術(shù)的發(fā)展起著越來越重要的作用

信息化是當(dāng)今社會(huì)發(fā)展的趨勢(shì)，信息技術(shù)與傳統(tǒng)制造技術(shù)相結(jié)合，將使汽車制造業(yè)的生產(chǎn)方式發(fā)生革命性變革。信息技術(shù)促進(jìn)著設(shè)計(jì)技術(shù)的現(xiàn)代化；成形與加工制造的精密化、快速化、數(shù)字化；自動(dòng)化技術(shù)的柔性化、集成化、智能化；整個(gè)制造過程的虛擬化、網(wǎng)絡(luò)化、全球化。汽車先進(jìn)生產(chǎn)模式的發(fā)展，如網(wǎng)絡(luò)化制造、并行工程、精益生產(chǎn)、敏捷制造、虛擬企業(yè)與虛擬制造，也無不以信息技術(shù)的發(fā)展為支撐。

4.2汽車設(shè)計(jì)技術(shù)的不斷現(xiàn)代化。

現(xiàn)代汽車設(shè)計(jì)技術(shù)的主要發(fā)展趨勢(shì)：一是設(shè)計(jì)方法和手段的現(xiàn)代化。二是新的設(shè)計(jì)思想和方法不斷出現(xiàn)，如并行設(shè)計(jì)，面向“X”的設(shè)計(jì)DFX(Design For X)，健壯設(shè)計(jì)(Robust Design)，反求工程技術(shù)等。三是向全壽命周期設(shè)計(jì)發(fā)展。第四，設(shè)計(jì)過程、快速造型和設(shè)計(jì)驗(yàn)證，由單純考慮技術(shù)因素轉(zhuǎn)向綜合考慮技術(shù)、經(jīng)濟(jì)和社會(huì)因素。

4.3汽車成形技術(shù)向精密成形或稱凈成形的方向發(fā)展。

展望21世紀(jì)，制造工件的毛坯正在從接近零件形狀(Near Net Shape Process)向直接制成工件即精密成形或稱凈成形(Net Shape Process)的方向發(fā)展。精密鑄造技術(shù)、精密塑性成形技術(shù)、精密連接技術(shù)等精密成形技術(shù)將獲飛速發(fā)展。

4.4汽車加工技術(shù)向著超精密、超高速以及發(fā)展新一代制造裝備的方向發(fā)展

目前，超精加工已實(shí)現(xiàn)亞微米級(jí)加工，并正在向納米加工時(shí)代邁進(jìn)，加工材料由金屬擴(kuò)大到非金屬；超高速切削用于鋁合金的切削速度已超過1600米/分，鑄鐵為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汽車制造工藝、設(shè)備和工廠的柔性和可重構(gòu)性將成為汽車企業(yè)裝備的顯著特點(diǎn)

汽車個(gè)性化需求和不確定的市場(chǎng)環(huán)境，使得制造資源的柔性和可重構(gòu)性將成為21世紀(jì)汽車企業(yè)裝備的顯著特點(diǎn)。先進(jìn)的制造工藝、智能化的軟件和柔性的自動(dòng)化設(shè)備、企業(yè)的柔性發(fā)展戰(zhàn)略，構(gòu)成未來汽車企業(yè)競(jìng)爭(zhēng)的軟、硬件資源。

5應(yīng)用

世界上第一個(gè)激光器的成功演示在40多年前，在今天，激光科學(xué)技術(shù)蓬勃發(fā)展，其作用遠(yuǎn)遠(yuǎn)超出了其發(fā)明初期人們?cè)械念A(yù)想，激光技術(shù)的應(yīng)用目前遍及科技、經(jīng)濟(jì)、軍事和社會(huì)的許多領(lǐng)域。汽車工業(yè)是激光加工重要的應(yīng)用領(lǐng)域，占激光加工15%的份額，激光焊接、激光切割、激光標(biāo)記、激光打孔都有著廣泛的應(yīng)用。

5.1激光焊接的技術(shù)可行性

激光(受激輻射光)最基本的特點(diǎn)就是：?jiǎn)紊?、方向性、相關(guān)性，這些獨(dú)特 性質(zhì)加上由此而來的超高亮度，超短脈沖等性質(zhì)使它已經(jīng)緊緊的和現(xiàn)代工業(yè)結(jié)合

在一起，這些特質(zhì)非常適合焊接加工。激光器一般按產(chǎn)生激光的工作物質(zhì)不同來分類，主要有半導(dǎo)體(GaAs,InP等)激光器、固體(Nd:YAG等)激光器、氣體(CO2、He-Ne等)激光器、液體(可調(diào)諧染料等)激光器、化學(xué)激光器、自由電子激光器等。其中氣體激光器以氣體或金屬蒸汽為發(fā)光粒子，它是目前種類最多，激勵(lì)方式最多樣化，激光波長(zhǎng)分布區(qū)域最寬，容易實(shí)現(xiàn)大功率連續(xù)輸出，應(yīng)用最廣泛的一類激光器。固體激光器是將產(chǎn)生激光的粒子摻于固體基質(zhì)，其濃度比氣體大，因而可以獲得比較大的激光能量輸出，具有能量大，峰值功率高，機(jī)構(gòu)緊湊，牢固耐用等特點(diǎn)。在激光焊接中主要就采用這兩種受激物質(zhì)的激光器。

激光焊接技術(shù)在制造領(lǐng)域的應(yīng)用穩(wěn)步增長(zhǎng)，由脈沖到連續(xù)，由小功率到大功率，由薄板到厚件，由簡(jiǎn)單單縫到復(fù)雜形狀，激光焊接在不斷的演化過程中已經(jīng)逐步成為一種成熟的現(xiàn)代加工工藝技術(shù)。激光焊接分為脈沖激光焊接和連續(xù)激光焊接，在連續(xù)焊接中又可分為熱傳導(dǎo)焊接和深穿透焊接。隨著激光輸出功率的提高，特別是高功率CO2激光器的出現(xiàn)，激光深穿透技術(shù)在國(guó)內(nèi)外都得到了迅速發(fā)展，最大的焊接深寬比已經(jīng)達(dá)到了12：1，激光焊接材料也由一般低碳鋼發(fā)展到了今天的焊接鍍鋅板、鋁板、鈦板、銅板和陶瓷材料，激光焊接速度也達(dá)到了每分鐘幾十米，激光焊接技術(shù)日益成熟，并大量應(yīng)用到生產(chǎn)線上，在汽車生產(chǎn)線上如齒輪焊接，汽車底板及結(jié)構(gòu)件(包括車門車身)的高速拼焊并已取得了巨大的經(jīng)濟(jì)和社會(huì)效益。

據(jù)有關(guān)資料統(tǒng)計(jì)，在歐美發(fā)達(dá)工業(yè)國(guó)家中，有50%-70%的汽車零部件是用激光加工來完成的。其中主要以激光焊接為主和切割為主，激光焊接在汽車工業(yè)中已成為標(biāo)準(zhǔn)工藝。激光用于車身面板的焊接可將不同厚度和具有不同表面涂鍍層的金屬板焊在一起，然后再進(jìn)行沖壓，這樣制成的面板結(jié)構(gòu)能達(dá)到最合理的金屬組合。激光焊接的速度約為4.5m/min，而且很少變形，省去了二次加工。激光焊接加速了用沖壓零件代替鍛造零件的進(jìn)程。采用激光焊接，可以減少搭接寬度和一些加強(qiáng)部件，還可以壓縮車身結(jié)構(gòu)件本身的體積。僅此一項(xiàng)車身的重量可減少56kg。激光焊接用于車頂外殼與框架焊接，傳動(dòng)轉(zhuǎn)換器蓋板的焊接，由CNC控制，其循環(huán)時(shí)間約為16秒，實(shí)際焊接時(shí)間僅為3秒，一天可連續(xù)運(yùn)行24小時(shí)。用于焊接小轎車的變速箱總成和底盤，激光束的焊接速度快，易于自動(dòng)化控制并且易于歸并到一個(gè)靈活的制造系統(tǒng)中，激光束改進(jìn)了廠家的產(chǎn)品設(shè)計(jì)投產(chǎn)周期，降低了成品的廢品率。

5.2激光焊接在汽車行業(yè)中的應(yīng)用

采用激光焊接可以給汽車制造業(yè)帶來巨大的經(jīng)濟(jì)效益，如車身裝配中的大量點(diǎn)焊，把兩個(gè)焊頭夾在工件邊緣上進(jìn)行焊接，凸緣寬度需要16mm，而激光焊接是單邊焊接，只需要5mm，把點(diǎn)焊該為激光焊，每輛車就可以節(jié)省鋼材40kg。用傳統(tǒng)點(diǎn)焊焊接兩片0.8mm的鋼板沖壓件，平均是20點(diǎn)/min，焊距是25mm，即速度為0.5m/min，用激光焊速度可以達(dá)到5m/min以上。采用激光焊接技術(shù)，不僅降低成本，還大大提高了生產(chǎn)效率。目前，一套千瓦級(jí)的激光加工機(jī)器人系統(tǒng)只要幾十萬美元，新型激光器的安全性和可靠性也得到了保證，其故障停機(jī)率僅2%，防護(hù)措施也極為可靠。激光焊接時(shí)需要工件接觸面緊密吻合，這在工藝上是不容易實(shí)現(xiàn)的，但目前先進(jìn)的夾持方法和適合激光焊接的凸緣設(shè)計(jì)使這一問題得到了解決，激光焊接技術(shù)的逐漸成熟使得各大汽車廠商無一例外的將激光焊接應(yīng)用到了汽車生產(chǎn)線上。

美國(guó)是最早將高功率激光器引入汽車工業(yè)的，在美國(guó)汽車工業(yè)中心底特律地區(qū)有40余家激光加工站，用于汽車金屬件的切割和齒輪的焊接，使汽車的改型從5年縮短到2年。美國(guó)通用汽車公司已經(jīng)采用22條激光加工生產(chǎn)線，美國(guó)福特汽車公司采用Nd:YAG激光器結(jié)合工業(yè)機(jī)器人焊接轎車車體，極大地降低了制造成本，2000年美國(guó)三大汽車公司已經(jīng)有50%的電阻點(diǎn)焊生產(chǎn)線被激光焊生產(chǎn)線所取代。在日本，激光焊接在生產(chǎn)線上成功的應(yīng)用為世界所矚目，如在汽車車體制造中采用將薄鋼板實(shí)施激光焊接后沖壓成型的新方法，現(xiàn)在已為世界上大多數(shù)汽車廠家所仿效。世界上很多著名汽車公司都建有專門的激光焊接專用生產(chǎn)線：Thyssen鋼鐵公司的轎車底板拼焊生產(chǎn)線，大眾汽車廠的齒輪激光加工生產(chǎn)線，奔馳汽車廠的18個(gè)廠房里有8個(gè)廠房安裝了激光加工設(shè)備。

激光焊接在汽車工業(yè)中最主要就是應(yīng)用在汽車車身的焊接和拼接坯板焊接上。為滿足市場(chǎng)和客戶的需求，改善車身和制造工藝是十分必要的，而汽車的車身價(jià)值約占汽車總價(jià)值的1/5，采用激光焊接工藝使車身的抗沖擊性和抗疲勞性都可以得到顯著改善，提高汽車的品質(zhì)。激光焊接由于采用計(jì)算機(jī)控制，所以具有較強(qiáng)的靈活性和機(jī)動(dòng)性，可以對(duì)形狀特殊的門板、擋板、齒輪、儀表板等零部

件的焊接，也可以完成車頂和側(cè)圍，發(fā)動(dòng)機(jī)架和散熱器架等部件的裝配，如果加上光纖傳輸系統(tǒng)和機(jī)械手，就可以實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化的汽車裝配生產(chǎn)線。使用3KW左右的光纖傳輸?shù)腘d:YAG連續(xù)激光器，配合點(diǎn)焊系統(tǒng)，和生產(chǎn)線上的夾具相配合，就可以達(dá)到自動(dòng)化焊接的目的，通用、奔馳等都采用了這一系統(tǒng)應(yīng)用在最新的車型的生產(chǎn)線上，激光焊接系統(tǒng)幾乎可以達(dá)到完美加工的要求，在效率、經(jīng)濟(jì)、安全、強(qiáng)度、抗腐蝕性上都有優(yōu)秀表現(xiàn)。

一輛汽車的車身和底盤由300種以上的零件組成，采用激光焊接幾乎可以把所有不分厚度、牌號(hào)、種類、等級(jí)的材料焊接在一起，制成各種形狀的零件，大大提高汽車設(shè)計(jì)的靈活性。拼接坯板就是在充分分析車身結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)上優(yōu)化部件設(shè)計(jì)，使之可以由少數(shù)的幾種典型坯板焊接而成，這樣大大降低了模具數(shù)量，增加了材料利用率，而且可以在強(qiáng)度要求不同的部位采用不同厚度的坯板，可以一次沖壓成型，減輕了重量，提高了精度，還使得抗腐蝕性和安全性能都有大幅度提高，車身結(jié)構(gòu)也大大簡(jiǎn)化。豐田公司的側(cè)圍生產(chǎn)線采用了拼接坯板焊接技術(shù)，使得模具的數(shù)量降到四具，材料利用率達(dá)到65%，加上其它的部件，使得每輛車的成本下降30多美圓，大大增加汽車生產(chǎn)商的效益。

5.3激光焊接技術(shù)前境

激光焊接技術(shù)對(duì)傳統(tǒng)的汽車焊接工藝帶來了沖擊性的影響，各大汽車公司對(duì)此都抱有十分積極的態(tài)度，采用新技術(shù)就意味著更強(qiáng)的競(jìng)爭(zhēng)力，特別是競(jìng)爭(zhēng)殘酷的汽車工業(yè)。激光焊接技術(shù)在焊接鋁材，用焊接件代替鑄件以及全車身構(gòu)架結(jié)構(gòu)焊接的應(yīng)用前途最大，激光器生產(chǎn)廠家應(yīng)該抓住商機(jī)，在激光器的可移動(dòng)性、體積等方面下功夫，用光纖傳輸激光，使激光器更適合汽車生產(chǎn)線的需要。國(guó)內(nèi)一些激光產(chǎn)品生產(chǎn)廠家已經(jīng)逐漸意識(shí)到這一點(diǎn)，比如湖北光通光電系統(tǒng)有限公司生產(chǎn)的脈沖Nd:YAG激光焊接機(jī)利用光纖耦合聚焦，使用方便，激光頭可以遠(yuǎn)離焊接區(qū)，激光器性能穩(wěn)定可靠，壽命長(zhǎng)，也可以使用傳統(tǒng)的光學(xué)傳統(tǒng)系統(tǒng)，激光器既可以激光焊接，也可以激光切割和打孔，一機(jī)多用途，特別適用于激光加工車間和自動(dòng)化生產(chǎn)線。

6總結(jié)

21世紀(jì)汽車工業(yè)正在步入能按照用戶要求進(jìn)行柔性模塊式生產(chǎn)的方式，傳統(tǒng)加工工藝不能滿足新生產(chǎn)方式的需要，這給激光焊接技術(shù)的大規(guī)模應(yīng)用提供了一個(gè)機(jī)遇，激光焊接技術(shù)及其他激光加工技術(shù)在汽車領(lǐng)域中一定會(huì)有更大的發(fā)展，成為汽車工業(yè)中重要的加工方法。

參考文獻(xiàn)

［1］馬曉春.我國(guó)現(xiàn)代機(jī)械制造技術(shù)的發(fā)展趨勢(shì)[J].森林工程，2005（3）

［2]房貴如,劉維漢。先進(jìn)制造技術(shù)的總體發(fā)展過程和趨勢(shì)[J].中國(guó)機(jī)械工程,2005(3):7-10.[3]趙曉梅,李愛榮.先進(jìn)制造技術(shù)體系結(jié)構(gòu)及特點(diǎn)[J].機(jī)械管理開發(fā),2007(2);30-31 ［4］武永利.焊接制造技術(shù)的發(fā)展及其在我國(guó)的研究和應(yīng)用[J].機(jī)械制造與自動(dòng)化，2006（1）

［5］曉 科 美國(guó)專家預(yù)測(cè)2001年至2030年間將出現(xiàn)的新興技術(shù) 中國(guó)專利報(bào) 1998-02-18(1)[6]孫林巖,汪建.先進(jìn)制造模式理論與實(shí)踐[M].西安:西安交通大學(xué)出版社,2003.致謝

大學(xué)三年的學(xué)習(xí)生活即將結(jié)束，在此，我要感謝所有曾經(jīng)教導(dǎo)過我的老師和關(guān)心過我的同學(xué)，他們?cè)谖页砷L(zhǎng)過程中給予了我很大的幫助。本文能夠成功的完成，要特別感謝我的輔導(dǎo)員

老師和導(dǎo)師

老師他們的關(guān)懷和教導(dǎo)。在兩年多的學(xué)習(xí)中，我深刻地認(rèn)識(shí)到汽車在當(dāng)今社會(huì)發(fā)展中起著舉足輕重的地位。汽車行業(yè)的發(fā)展帶動(dòng)了整個(gè)社會(huì)的發(fā)展，而且在今后汽車將在人類社會(huì)發(fā)展中起到更為重要的作用。

最后，我要向在百忙之中抽時(shí)間對(duì)本文進(jìn)行審閱、評(píng)議和參加論文答辯的

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