试析机电一体化技术在汽车制动系统中的应用

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当今社会，随着信息技术和微电子技术的迅猛发展，综合了微电子技术、机械技术、传感测试技术、软件编程技术等的机电-体化技术应运而生，该技术以其独有的智能化，在各个领域中得到了广泛的应用，特别是在汽车制动系统中的应用更为普遍。

1 BBW 系统在汽车制动系统中的应用从汽车发明至今，伴随着各项技术的不断进步，其制动系统也经历了较为漫长的发展阶段，由最初的机械制动到后来的液压制动，而液压制动早已经被广泛地应用到汽车制动系统当中。如今，人们对汽车制动系统的要求越来越高，机电-体化技术也日益成熟，通过综合机电-体化系统和汽车制动系统在组成上的相似性 ，-种完全通过电路控制的制动系统被提了出来，该制动系统完全不需要油液，简称为BBW 系统。

BBW 系统的能量传递完全通过电流，摒弃了传统的压缩空气和液压油，并且整个 BBW 系统的机械连接非常少 ，也没有液压管道，其以电线为能量传递的载体，通过数据线传递信号，从而节省 了大量 的传感器及管道，大大缩短 了制 动反应 的时间。

BBW 系统的工作原理主要是在汽车发生制动时，驾驶员踩下制动踏板，之后踏板的操作信号被迅速反馈给电控单元，由电控制动控制系统启动电机。电机通过斜盘齿轮和皮带对丝杆进行驱动，利用丝杆的旋转，使螺母沿着丝杆的螺纹迁移，并与制动器的活塞进行接触 ，从而对制动摩擦片产生挤压，将其压到制动盘上。在上述过程完成后，密封圈由于挤压而发生变形，使电机的电流直线升高，因此需要制动控制单元对电机的电流-直进行监控，-旦电流超过了规定数值，控制单元便会迅速切断电机的供给电流。在完成制动操作后 ，螺母会沿着丝杆旋回，活塞中的压力被迅速释放出来 ，从而引起制动盘的失衡，最终促使活塞回退，摩擦片与制动盘脱离。

1.1 BBW 系统的组成汽车的 BBW 系统主要是由车轮制动、中央电子控制单元、电子踏板等关键拈构成 。

车轮制动拈主要 由ECU、制动执行器等构成 ，该拈主要采用电子控制和电力制动，因此必须具备供能电流输入和电信号输入。-般可以根据电子转角和电流对制动夹紧力进行初步的估算，但是由于温度的变化以及车辆制动系统本身的磨损，会造成估算不准确，因此还需要综合力矩传感器对制动力矩进行相关的计算，从而保证整个制动系统的可靠、安全、精确。

中央电子控制单元拈主要是通过接收制动踏板发出的信号来实现对制动器的制动，从而控制车辆的制动。同时，它还可以接收车轮传感器的信号，以识别车轮是否出现打滑、抱死等现象 ，进而通过控制车轮的制动力，实现驱动防滑以及 防抱死的功能。

BBW系统采用踏板模拟器取代了传统液压制动装置中的真空助力器及机械传力结构，该模拟器的主要作用是将踏板速度和力转化为电信号，并传输给ECU。踏板控制器的输出、输入性能非常符合驾驶员的驾驶习惯 ，其充分考虑了人体工程学特征，大大提高了安全系数及舒适程度，同时也大幅度提高 了制动速度。

1.2 与传统液压制动系统的比较与传统的液压制动系统相 比，BBW 系统具有许多优势 ：(1)BBW系统安装更加简便、快捷，且完全不需要制动液，对环境不会产生任何污染；同时系统的机械连接少 ，没有液压管道 ，有效减轻了制动系统的自身重量。(2)制动踏板是可 以调节的，其安全程度和舒适程度显著提高。(3)摒弃了传统制动系统的真空增压装置，减少了占用空间，布局更加灵活。(4)大幅度减少了制动器作用的时间，缩短了制动距离。(5)可实现所有制动和稳定功能。(6)踏板没有任何回弹振动，噪声大幅度减少。

1.3 BBW 系统中的相关技术首先，我们分析-下该系统对容错的要求。传统的液压元件不具备后备的执行系统，虽然 目前有很多办法能够提高系统容错的安全性能，但仍以提供后备系统为主。在 BBW 系统中，当电子控制单元以及节点发生故障时，在不破坏现有系统完整性的前提下，BBW系统会启用相应的后备装置，并且其容错的程度会随着诚的改变而发生变化。不过对于控制器以及传感器来说，仍需要有相应的备份系统。

其次，BBW 系统中采用 了抗干扰处理技术。车辆在行驶过程中会产生各种各样的干扰信号，目前最常用的抗干扰系统主要有 2种，即对称式和非对称式。所谓对称式抗干扰装置主要是采用相同的计算器程序和 2个相同的 CPU对制动信号进行处理，而非对称式抗干扰系统则是采用 2个完全不同的计算器程序和不同的 CPU对制动信号进行处理⊥观来说，这 2种抗干扰系统都具有各自的优点及缺点。

最后，我们分析-下 BBW 系统对执行器能量的要求。鼓式制动以及盘式制动采用的功率分别是 100 W 和 1 kW，而12 V的车辆电气装置根本就不能满足电气制动所需高功率的基本要求，因此 BBW 系统创建了 42 V的电压装置 ，但是高电压也带来了-定的安全隐患。

2 ABS系统在汽车制动系统中的应用ABS系统对于很多 (下转第103页)机电信息 2013年第 18期总第372期 101改容易。人机界面采用触摸屏显示操作终端(GOT)，人机友好对话 ，操作简便。加工过程中，通过 GO T显示加工到位状态，出现故障有报警功能。自动控制冷却系统、润滑系统各 1套，滑动面采用 自动润滑装置，润滑时问可调 以确保滑动面的使用寿命。

2.1.2 专机加工工艺流程专机加工工艺流程：启动油泵-手工上料-第-轴卧轴铣平面-第二轴卧轴钻四螺纹底孔，第三轴卧轴定心倒角-第四轴卧轴扩孔-第四轴卧轴攻螺纹-手工下料。

2.2 专机的使用效率现将专机的使用效率用表2中的数据来说明。

表2 专机使用效率工序 设备/台 人力7人 工时/rain 装夹/次铣平面钻孔倒角 专机：1 1 3 1扩孔攻螺纹3 差异分析对比表 1与表 2中的数据，我们不难得出专机加工方法与原加工方法存在如下差异 ：(1)设备：从原有的 3台设备减少到现在的 1台设备。(2)人力：从原有的 3名员工减少到现在的1名员工。(3)工时：从原有的 11 min减少到现在的 3 rain，解决了各工序之间用时不均的问题，以及钻孔、倒角、扩孑L 3道工序集中在-部机床上耗时5 min，而其余工序则分别耗时 3 min而形成的瓶颈工序问题。(4)工作强度：从原来的 3次装夹减少到现在的 1次装夹，大大降低了工人的劳动强度。

4 效益分析G。ngY u J snu：三堇主茎 篓 -4.1 经济效益4.1.1 直接经济效益从提高生产效率、降低生产成本方面计算，本项目效益总和为106 660元/年。每生产-件缸盖节约工时约8 min，同时减少操作者2名，按每年 15 000件，人均工资 0。191元/人 ·min计算，则有：直接经济效益：人数×人均工资×节约工时X年产量年均人 工成本 ×减少 人数 -机 床折 旧-3×0.191 X 8×15 O0O32 000×(3-1)-(290 000-290 000X10%)/10106 660元/年。

4.1.2 间接经济效益1次装夹完成几道工序，大大提高了产品的质量，降低了内外反馈率 ，使客户的满意度得到提高。滚道输送零件，降低了工人的劳动强度，优化了工人的工作环境。自带的铁屑收集系统收集铁屑及切削液，让工厂的环境达到 6S要求。

4.2 质量提升1次装夹就能完成 5道工序，减少了多次装夹给零件带来的误差，从而提高了缸盖进油 口平面与 4-M12-6H螺纹孔位置度，从原来的 0.3 mm提升为现在的0.1 mm，同时 32 ITln进油 口的垂直度由原来的0.2 ITlrn提升为现在的0.1 mrn，还杜绝了漏攻螺纹的现象，提高了产品质量。

5 结语总之，专用设备在单元流生产线中具有提升产品质量、提高经济效益、降低劳动强度、改善工作环境等作用。

收稿日期 ：2013-03-14作者简介：罗嫒媛(1979～)，女，广西桂林人，助理工程师，研究方向：机械加工工艺。

(上接第 101页)机动车驾驶员朋友来说并不陌生。为了使汽车在高速行驶过程中可以适当减速，并最终停车，以保障行车的安全性，在机动车上都会安装行车制动器。早期的汽车制造商仅在汽车的后轮安装制动器，但是随着车速的不断提高和汽车质量的完善，单-的后轮制动根本不能满足车辆对制动力的要求，因而在车辆的前轮也开始装设汽车制动装置♂合前轮增重、后轮减重的思想以及后轮抱死更加不利于汽车方向控制的特点，-套能够限制机动车四轮的制动装置被研制了出来，即防抱死装置，- 般简称为 ABS。ABS装置的基本功能是对制动轮每-个瞬间的运动状态进行感知，并根据其运动状态对制动力矩的大小进行相应的调节，从而降低车轮抱死的发生几率。ABS系统可谓是电子控制技术在汽车领域作出的最突出贡献 ，它可以使汽车很好地应对突发事件。在 ABS系统中，各个子系统的工作既相互独立，又相互协调、相互影响，共同为总系统服务；同时，子系统可产生-些自身的信息和附加信息，在保证大前提的情况下，对具体的行动”进行改变，从而大大提高了系统的性能，且某个子系统的损坏并不会影响到整个ABS系统。

3 结语在汽车制动系统中应用机电-体化技术，可以最大限度地提高汽车制动的安全系数，对汽车制动控制技术的发展具有重要的意义↑些年来，电子元件的成本不断下降，促进了机电- 体化技术向着网络化、微型化 、环保化、人性化的方向不断发展。相信在不久的将来，机电-体化技术必将在各行各业中得到更加广泛的应用，带给人们更加快捷、更加舒适、更加安全的生活。