機電一體化技術

前言

　　機電一體化是微電子技術和計算機應用技術向機械工業(yè)滲透的過程中逐漸形成并發(fā)展起來的一門多學科領域交叉的新型綜合型學科，它是機械工業(yè)的發(fā)展方向。機電一體化技術的應用不僅提高和拓展了機電產品的性能和功能，而且使機械工業(yè)的技術結構、生產方式及管理體系均發(fā)生了巨大變化，極大地提高了生產系統(tǒng)的工作質量。目前機電一體化技術已成為高等院校機械電子類專業(yè)的一門重要專業(yè)課程?！　C電一體化是有機地融合了檢測技術、信息處理技術、自動控制技術、伺服驅動技術、精密機械技術、計算機技術和系統(tǒng)總體技術等多種技術于一體，并使這些技術相互不斷滲透的技術密集型系統(tǒng)工程。目前，高等院校的相關專業(yè)對于機電一體化所涉及的單元性技術大多已設置了相應的課程，因此，本書不拘泥于追求這些技術的完整性和深入的細節(jié)，而是本著在機電一體化系統(tǒng)設計和生產時能夠“合理選用”的原則，介紹一些機電一體化技術所必需的、典型的、共性的知識，避免機電一體化教材只是機、電、氣、液等知識的簡單羅列和課程內容大量重復的現(xiàn)象。為此，在組織本書的內容時，將主要的“單元性技術”精簡壓縮成一章，而用大量篇幅介紹和論述機電一體化技術系統(tǒng)層面上的知識，強調機電一體化系統(tǒng)應該具有的整合性和集成性，著重培養(yǎng)學生系統(tǒng)設計、開發(fā)的綜合運用能力?！　　稒C電一體化技術》（第一版）自2004年4月出版以來，得到了廣大教師、學生和工程技術人員的肯定，2007年3月被評為北京市高等教育精品教材。與此同時，機電一體化技術的迅速發(fā)展使得該書部分章節(jié)的內容不能滿足實際需要，因此，我們在上一版教材的基礎上，沿用原有體系結構，在內容上增加了機電一體化的計算機控制技術和接口技術，刪除了“基于典型機構的機電一體化系統(tǒng)”一章，同時新增多個典型設計實例，并將作者在科研實踐中的成果融人其中，以適應當前本科教學中對學生創(chuàng)新能力和工程實踐綜合能力培養(yǎng)的要求?！　”緯窃趨⒖剂舜罅楷F(xiàn)有文獻的基礎上，結合作者多年來的科研成果與教學實踐經驗編寫而成的。本書一方面注重基礎，可作為機電一體化技術入門學習之用；另一方面立足應用和理論聯(lián)系實際，對實際工作有一定指導意義；并且兼顧機電一體化技術的發(fā)展，介紹了一些新的技術，以開闊視野。此外，本書不僅注意自身內容的有機聯(lián)系，也考慮到與其他相關課程的合理銜接。

內容概要

本書介紹了機電一體化技術所必需的基礎、典型知識，論述了機電一體化技術系統(tǒng)層面的知識，強調機電一體化系統(tǒng)應該具有的融合性和集成性。內容包括：機電一體化技術導論和單元技術、計算機控制技術、系統(tǒng)的建模與仿真、接口與電磁兼容技術及其系統(tǒng)設計等。    本書可作為高等院校本科生機械電子工程、機械制造及其自動化、機械設計及理論和工業(yè)工程等專業(yè)的教材，也可供教師和從事機電一體化設計制造的工程技術人員參考。

書籍目錄

前言第1章  機電一體化技術導論  1.1  概述  1.2  機電一體化系統(tǒng)的基本組成和分類    1.2.1  機電一體化系統(tǒng)的功能組成    1.2.2  機電一體化系統(tǒng)的構成要素    1.2.3  機電一體化產品和系統(tǒng)的分類  1.3  機電一體化的理論基礎與關鍵技術    1.3.1  理論基礎    1.3.2  關鍵技術  1.4  機電一體化的作用  1.5  機電一體化的發(fā)展    1.5.1  機電一體化的發(fā)展狀況    1.5.2  機電一體化的發(fā)展趨勢  思考題與習題第2章  機電一體化的單元技術  2.1  概述  2.2  精密機械技術    2.2.1  機械系統(tǒng)概述    2.2.2  機械傳動機構    2.2.3  機械導向機構    2.2.4  機械執(zhí)行機構    2.2.5  軸系  2.3  傳感檢測技術    2.3.1  傳感器及其組成    2.3.2  傳感器的分類及其特性    2.3.3  機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  傳感器的測量電路  2.4  伺服驅動技術    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  電氣伺服驅動系統(tǒng)    2.4.4  液壓/氣壓伺服系統(tǒng)  思考題與習題第3章  機電一體化的計算機控制技術  3.1  概述  3.2  計算機在控制系統(tǒng)中的應用  3.3  工業(yè)控制汁算機    3.3.1  工業(yè)控制計算機的基本要求    3.3.2  工業(yè)控制計算機的常用類型    3.3.3  單片微型計算機    3.3.4  可編程序控制器    3.3.5  總線工業(yè)控制計算機  3.4  數字PID控制技術    3.4.1  數字PID控制算法    3.4.2  PID控制器的參數選擇  3.5  嵌入式系統(tǒng)技術    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)的應用    3.5.4  嵌入式系統(tǒng)的設計  3.6  計算機控制系統(tǒng)的設計    3.6.1  計算機控制系統(tǒng)的選擇    3.6.2  計算機控制系統(tǒng)的內容和步驟  思考題與習題第4章  機電一體化系統(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  機電一體化系統(tǒng)的數學模型    4.2.1  數學模型的表現(xiàn)形式    4.2.2  數學模型的建立方法  4.3  仿真理論基礎  4.4  機電一體化系統(tǒng)的建模與仿真實例    4.4.1  電液疲勞試驗機控制系統(tǒng)的建模與仿真    4.4.2  鋼軌探傷車超聲波探頭自動對中系統(tǒng)的建模與仿真  思考題與習題第5章  機電一體化系統(tǒng)的接口與電磁兼容技術  5.1  機電一體化系統(tǒng)的接口技術    5.1.1  接口技術概述    5.1.2  人機接口設計    5.1.3  機電接口設計  5.2  機電一體化系統(tǒng)的電磁兼容技術    5.2.1  電磁兼容技術的有關定義    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  思考題與習題第6章  機電一體化系統(tǒng)設計  6.1　概述    6.1.1  機電一體化系統(tǒng)設計流程    6.1.2  設計思想、類型、準則  6.2  機電一體化系統(tǒng)的產品規(guī)劃    6.2.1  需求分析    6.2.2  需求設計  6.3  機電一體化系統(tǒng)的概念設計    6.3.1  概念設計的內涵和特征    6.3.2  概念設計的過程  6.4  機電一體化系統(tǒng)的詳細設計  6.5  機電一體化系統(tǒng)的評價與決策    6.5.1  系統(tǒng)的評價    6.5.2  系統(tǒng)的決策  思考題與習題參考文獻

章節(jié)摘錄

　　第1章 機電一體化技術導論　　1.1 概述　　科學技術的發(fā)展極大地推動了不同學科間的相互交叉、滲透與融合，導致了工程領域的技術革命與改造。微電子技術和計算機技術的飛速發(fā)展及其向機械工業(yè)的滲透促進了機電一體化的形成。機電一體化技術的核心是機械技術和微電子技術，而力學、機械學、制造工藝學和控制學構成了機械技術的四個支柱學科，如圖1—1所示。近年來，伴隨著超大規(guī)模集成電路技術的發(fā)展，計算機技術得到了迅速發(fā)展，機械技術的四個支柱學科也隨之發(fā)生了巨大的變化。例如，計算機輔助工程（CAE）技術依靠著快速、大存儲量和高精度的計算機，幾乎使任何復雜的力學計算成為可能。機械優(yōu)化設計、計算機輔助設計（CAD）技術的發(fā)展使得原來主要靠人工完成的機械設計任務大部分可以由計算機來完成。數控技術、計算機輔助制造（CAM）技術的出現(xiàn)使得制造工藝產生了一次革命，同時，微電子技術和信息技術成為加工工藝過程的重要技術。變化最明顯的是控制技術，它經歷了從古老的機械手動控制到繼電器邏輯控制、計算機自動控制、智能控制的發(fā)展歷程，其每一次技術進步都是微電子技術和計算機技術發(fā)展的產物，可見機械技術的四個柱學科無不滲透了電子技術和信息技術。正是由于這些技術的有機融合，使得機械工業(yè)的技術結構、產品結構、功能與構成、生產方式及管理體系均發(fā)生了巨大變化，繼而使工業(yè)生產由“機械電氣化”邁入以“機電一體化”為特征的發(fā)展階段。機電一體化技術是機械技術向自動化、智能化方向發(fā)展的必然產物。

編輯推薦

　　突出機電一體化系統(tǒng)的整盆性和集成性　　強調經典技術與先進技術的有機結合　　重視工程實踐能力和創(chuàng)新能力的培養(yǎng)　　注重先進設計理念和現(xiàn)代設計方法的應用

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