機(jī)電一體化技術(shù)

前言

　　機(jī)電一體化是微電子技術(shù)和計(jì)算機(jī)應(yīng)用技術(shù)向機(jī)械工業(yè)滲透的過(guò)程中逐漸形成并發(fā)展起來(lái)的一門(mén)多學(xué)科領(lǐng)域交叉的新型綜合型學(xué)科，它是機(jī)械工業(yè)的發(fā)展方向。機(jī)電一體化技術(shù)的應(yīng)用不僅提高和拓展了機(jī)電產(chǎn)品的性能和功能，而且使機(jī)械工業(yè)的技術(shù)結(jié)構(gòu)、生產(chǎn)方式及管理體系均發(fā)生了巨大變化，極大地提高了生產(chǎn)系統(tǒng)的工作質(zhì)量。目前機(jī)電一體化技術(shù)已成為高等院校機(jī)械電子類(lèi)專(zhuān)業(yè)的一門(mén)重要專(zhuān)業(yè)課程?！　C(jī)電一體化是有機(jī)地融合了檢測(cè)技術(shù)、信息處理技術(shù)、自動(dòng)控制技術(shù)、伺服驅(qū)動(dòng)技術(shù)、精密機(jī)械技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)和系統(tǒng)總體技術(shù)等多種技術(shù)于一體，并使這些技術(shù)相互不斷滲透的技術(shù)密集型系統(tǒng)工程。目前，高等院校的相關(guān)專(zhuān)業(yè)對(duì)于機(jī)電一體化所涉及的單元性技術(shù)大多已設(shè)置了相應(yīng)的課程，因此，本書(shū)不拘泥于追求這些技術(shù)的完整性和深入的細(xì)節(jié)，而是本著在機(jī)電一體化系統(tǒng)設(shè)計(jì)和生產(chǎn)時(shí)能夠“合理選用”的原則，介紹一些機(jī)電一體化技術(shù)所必需的、典型的、共性的知識(shí)，避免機(jī)電一體化教材只是機(jī)、電、氣、液等知識(shí)的簡(jiǎn)單羅列和課程內(nèi)容大量重復(fù)的現(xiàn)象。為此，在組織本書(shū)的內(nèi)容時(shí)，將主要的“單元性技術(shù)”精簡(jiǎn)壓縮成一章，而用大量篇幅介紹和論述機(jī)電一體化技術(shù)系統(tǒng)層面上的知識(shí)，強(qiáng)調(diào)機(jī)電一體化系統(tǒng)應(yīng)該具有的整合性和集成性，著重培養(yǎng)學(xué)生系統(tǒng)設(shè)計(jì)、開(kāi)發(fā)的綜合運(yùn)用能力?！　　稒C(jī)電一體化技術(shù)》（第一版）自2004年4月出版以來(lái)，得到了廣大教師、學(xué)生和工程技術(shù)人員的肯定，2007年3月被評(píng)為北京市高等教育精品教材。與此同時(shí)，機(jī)電一體化技術(shù)的迅速發(fā)展使得該書(shū)部分章節(jié)的內(nèi)容不能滿(mǎn)足實(shí)際需要，因此，我們?cè)谏弦话娼滩牡幕A(chǔ)上，沿用原有體系結(jié)構(gòu)，在內(nèi)容上增加了機(jī)電一體化的計(jì)算機(jī)控制技術(shù)和接口技術(shù)，刪除了“基于典型機(jī)構(gòu)的機(jī)電一體化系統(tǒng)”一章，同時(shí)新增多個(gè)典型設(shè)計(jì)實(shí)例，并將作者在科研實(shí)踐中的成果融人其中，以適應(yīng)當(dāng)前本科教學(xué)中對(duì)學(xué)生創(chuàng)新能力和工程實(shí)踐綜合能力培養(yǎng)的要求?！　”緯?shū)是在參考了大量現(xiàn)有文獻(xiàn)的基礎(chǔ)上，結(jié)合作者多年來(lái)的科研成果與教學(xué)實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)編寫(xiě)而成的。本書(shū)一方面注重基礎(chǔ)，可作為機(jī)電一體化技術(shù)入門(mén)學(xué)習(xí)之用；另一方面立足應(yīng)用和理論聯(lián)系實(shí)際，對(duì)實(shí)際工作有一定指導(dǎo)意義；并且兼顧機(jī)電一體化技術(shù)的發(fā)展，介紹了一些新的技術(shù)，以開(kāi)闊視野。此外，本書(shū)不僅注意自身內(nèi)容的有機(jī)聯(lián)系，也考慮到與其他相關(guān)課程的合理銜接。

內(nèi)容概要

本書(shū)介紹了機(jī)電一體化技術(shù)所必需的基礎(chǔ)、典型知識(shí)，論述了機(jī)電一體化技術(shù)系統(tǒng)層面的知識(shí)，強(qiáng)調(diào)機(jī)電一體化系統(tǒng)應(yīng)該具有的融合性和集成性。內(nèi)容包括：機(jī)電一體化技術(shù)導(dǎo)論和單元技術(shù)、計(jì)算機(jī)控制技術(shù)、系統(tǒng)的建模與仿真、接口與電磁兼容技術(shù)及其系統(tǒng)設(shè)計(jì)等。    本書(shū)可作為高等院校本科生機(jī)械電子工程、機(jī)械制造及其自動(dòng)化、機(jī)械設(shè)計(jì)及理論和工業(yè)工程等專(zhuān)業(yè)的教材，也可供教師和從事機(jī)電一體化設(shè)計(jì)制造的工程技術(shù)人員參考。

書(shū)籍目錄

前言第1章  機(jī)電一體化技術(shù)導(dǎo)論  1.1  概述  1.2  機(jī)電一體化系統(tǒng)的基本組成和分類(lèi)    1.2.1  機(jī)電一體化系統(tǒng)的功能組成    1.2.2  機(jī)電一體化系統(tǒng)的構(gòu)成要素    1.2.3  機(jī)電一體化產(chǎn)品和系統(tǒng)的分類(lèi)  1.3  機(jī)電一體化的理論基礎(chǔ)與關(guān)鍵技術(shù)    1.3.1  理論基礎(chǔ)    1.3.2  關(guān)鍵技術(shù)  1.4  機(jī)電一體化的作用  1.5  機(jī)電一體化的發(fā)展    1.5.1  機(jī)電一體化的發(fā)展?fàn)顩r    1.5.2  機(jī)電一體化的發(fā)展趨勢(shì)  思考題與習(xí)題第2章  機(jī)電一體化的單元技術(shù)  2.1  概述  2.2  精密機(jī)械技術(shù)    2.2.1  機(jī)械系統(tǒng)概述    2.2.2  機(jī)械傳動(dòng)機(jī)構(gòu)    2.2.3  機(jī)械導(dǎo)向機(jī)構(gòu)    2.2.4  機(jī)械執(zhí)行機(jī)構(gòu)    2.2.5  軸系  2.3  傳感檢測(cè)技術(shù)    2.3.1  傳感器及其組成    2.3.2  傳感器的分類(lèi)及其特性    2.3.3  機(jī)電一體化中常用的傳感器    2.3.4  傳感器的選擇和使用    2.3.5  傳感器的測(cè)量電路  2.4  伺服驅(qū)動(dòng)技術(shù)    2.4.1  伺服系統(tǒng)概述    2.4.2  伺服系統(tǒng)中的執(zhí)行元件    2.4.3  電氣伺服驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)    2.4.4  液壓/氣壓伺服系統(tǒng)  思考題與習(xí)題第3章  機(jī)電一體化的計(jì)算機(jī)控制技術(shù)  3.1  概述  3.2  計(jì)算機(jī)在控制系統(tǒng)中的應(yīng)用  3.3  工業(yè)控制汁算機(jī)    3.3.1  工業(yè)控制計(jì)算機(jī)的基本要求    3.3.2  工業(yè)控制計(jì)算機(jī)的常用類(lèi)型    3.3.3  單片微型計(jì)算機(jī)    3.3.4  可編程序控制器    3.3.5  總線(xiàn)工業(yè)控制計(jì)算機(jī)  3.4  數(shù)字PID控制技術(shù)    3.4.1  數(shù)字PID控制算法    3.4.2  PID控制器的參數(shù)選擇  3.5  嵌入式系統(tǒng)技術(shù)    3.5.1  嵌入式系統(tǒng)概述    3.5.2  嵌入式系統(tǒng)的組成    3.5.3  嵌入式系統(tǒng)的應(yīng)用    3.5.4  嵌入式系統(tǒng)的設(shè)計(jì)  3.6  計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)    3.6.1  計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)的選擇    3.6.2  計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)的內(nèi)容和步驟  思考題與習(xí)題第4章  機(jī)電一體化系統(tǒng)的建模與仿真  4.1  概述    4.1.1  模型的基本概念    4.1.2  系統(tǒng)仿真的基本概念  4.2  機(jī)電一體化系統(tǒng)的數(shù)學(xué)模型    4.2.1  數(shù)學(xué)模型的表現(xiàn)形式    4.2.2  數(shù)學(xué)模型的建立方法  4.3  仿真理論基礎(chǔ)  4.4  機(jī)電一體化系統(tǒng)的建模與仿真實(shí)例    4.4.1  電液疲勞試驗(yàn)機(jī)控制系統(tǒng)的建模與仿真    4.4.2  鋼軌探傷車(chē)超聲波探頭自動(dòng)對(duì)中系統(tǒng)的建模與仿真  思考題與習(xí)題第5章  機(jī)電一體化系統(tǒng)的接口與電磁兼容技術(shù)  5.1  機(jī)電一體化系統(tǒng)的接口技術(shù)    5.1.1  接口技術(shù)概述    5.1.2  人機(jī)接口設(shè)計(jì)    5.1.3  機(jī)電接口設(shè)計(jì)  5.2  機(jī)電一體化系統(tǒng)的電磁兼容技術(shù)    5.2.1  電磁兼容技術(shù)的有關(guān)定義    5.2.2  電磁干擾的形式和途徑    5.2.3  常用的干擾抑制技術(shù)  思考題與習(xí)題第6章  機(jī)電一體化系統(tǒng)設(shè)計(jì)  6.1　概述    6.1.1  機(jī)電一體化系統(tǒng)設(shè)計(jì)流程    6.1.2  設(shè)計(jì)思想、類(lèi)型、準(zhǔn)則  6.2  機(jī)電一體化系統(tǒng)的產(chǎn)品規(guī)劃    6.2.1  需求分析    6.2.2  需求設(shè)計(jì)  6.3  機(jī)電一體化系統(tǒng)的概念設(shè)計(jì)    6.3.1  概念設(shè)計(jì)的內(nèi)涵和特征    6.3.2  概念設(shè)計(jì)的過(guò)程  6.4  機(jī)電一體化系統(tǒng)的詳細(xì)設(shè)計(jì)  6.5  機(jī)電一體化系統(tǒng)的評(píng)價(jià)與決策    6.5.1  系統(tǒng)的評(píng)價(jià)    6.5.2  系統(tǒng)的決策  思考題與習(xí)題參考文獻(xiàn)

章節(jié)摘錄

　　第1章 機(jī)電一體化技術(shù)導(dǎo)論　　1.1 概述　　科學(xué)技術(shù)的發(fā)展極大地推動(dòng)了不同學(xué)科間的相互交叉、滲透與融合，導(dǎo)致了工程領(lǐng)域的技術(shù)革命與改造。微電子技術(shù)和計(jì)算機(jī)技術(shù)的飛速發(fā)展及其向機(jī)械工業(yè)的滲透促進(jìn)了機(jī)電一體化的形成。機(jī)電一體化技術(shù)的核心是機(jī)械技術(shù)和微電子技術(shù)，而力學(xué)、機(jī)械學(xué)、制造工藝學(xué)和控制學(xué)構(gòu)成了機(jī)械技術(shù)的四個(gè)支柱學(xué)科，如圖1—1所示。近年來(lái)，伴隨著超大規(guī)模集成電路技術(shù)的發(fā)展，計(jì)算機(jī)技術(shù)得到了迅速發(fā)展，機(jī)械技術(shù)的四個(gè)支柱學(xué)科也隨之發(fā)生了巨大的變化。例如，計(jì)算機(jī)輔助工程（CAE）技術(shù)依靠著快速、大存儲(chǔ)量和高精度的計(jì)算機(jī)，幾乎使任何復(fù)雜的力學(xué)計(jì)算成為可能。機(jī)械優(yōu)化設(shè)計(jì)、計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)（CAD）技術(shù)的發(fā)展使得原來(lái)主要靠人工完成的機(jī)械設(shè)計(jì)任務(wù)大部分可以由計(jì)算機(jī)來(lái)完成。數(shù)控技術(shù)、計(jì)算機(jī)輔助制造（CAM）技術(shù)的出現(xiàn)使得制造工藝產(chǎn)生了一次革命，同時(shí)，微電子技術(shù)和信息技術(shù)成為加工工藝過(guò)程的重要技術(shù)。變化最明顯的是控制技術(shù)，它經(jīng)歷了從古老的機(jī)械手動(dòng)控制到繼電器邏輯控制、計(jì)算機(jī)自動(dòng)控制、智能控制的發(fā)展歷程，其每一次技術(shù)進(jìn)步都是微電子技術(shù)和計(jì)算機(jī)技術(shù)發(fā)展的產(chǎn)物，可見(jiàn)機(jī)械技術(shù)的四個(gè)柱學(xué)科無(wú)不滲透了電子技術(shù)和信息技術(shù)。正是由于這些技術(shù)的有機(jī)融合，使得機(jī)械工業(yè)的技術(shù)結(jié)構(gòu)、產(chǎn)品結(jié)構(gòu)、功能與構(gòu)成、生產(chǎn)方式及管理體系均發(fā)生了巨大變化，繼而使工業(yè)生產(chǎn)由“機(jī)械電氣化”邁入以“機(jī)電一體化”為特征的發(fā)展階段。機(jī)電一體化技術(shù)是機(jī)械技術(shù)向自動(dòng)化、智能化方向發(fā)展的必然產(chǎn)物。

編輯推薦

　　突出機(jī)電一體化系統(tǒng)的整盆性和集成性　　強(qiáng)調(diào)經(jīng)典技術(shù)與先進(jìn)技術(shù)的有機(jī)結(jié)合　　重視工程實(shí)踐能力和創(chuàng)新能力的培養(yǎng)　　注重先進(jìn)設(shè)計(jì)理念和現(xiàn)代設(shè)計(jì)方法的應(yīng)用

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