光機(jī)電一體化技術(shù)手冊(cè)（上）

前言

　　從20世紀(jì)70年代起，微電子技術(shù)的發(fā)展引起了新技術(shù)領(lǐng)域的深刻變革。光機(jī)電一體化技術(shù)就是在微電子技術(shù)向機(jī)械工業(yè)領(lǐng)域滲透過(guò)程中逐漸形成并發(fā)展起來(lái)的，集光、機(jī)、電、磁、聲、熱、液、氣于一體的獨(dú)立的綜合性交叉學(xué)科。經(jīng)過(guò)幾十年的發(fā)展，其內(nèi)涵和外延得到了豐富和拓寬，從最初的機(jī)械電子化、機(jī)電一體化向多學(xué)科綜合交叉的光機(jī)電一體化、智能化等方向發(fā)展?！　」鈾C(jī)電一體化技術(shù)是由光學(xué)、光電子學(xué)、微電子、信息和機(jī)械及其他相關(guān)技術(shù)交叉與融合而構(gòu)成的綜合性高新技術(shù)，也是諸多高新技術(shù)產(chǎn)業(yè)和高新技術(shù)裝備的基礎(chǔ)技術(shù)。先進(jìn)制造、信息、材料、能源、空間、海洋等高科技領(lǐng)域的技術(shù)發(fā)展和產(chǎn)業(yè)化，傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)的技術(shù)改造，武器裝備的現(xiàn)代化，都要用到光機(jī)電一體化技術(shù)?！　≈圃鞓I(yè)是國(guó)民經(jīng)濟(jì)高速增長(zhǎng)的發(fā)動(dòng)機(jī)，是推進(jìn)信息化的主導(dǎo)產(chǎn)業(yè)；是科學(xué)技術(shù)的基本栽體；是實(shí)現(xiàn)技術(shù)創(chuàng)新的主要舞臺(tái)；是國(guó)家的基礎(chǔ)和戰(zhàn)略支柱產(chǎn)業(yè)。制造業(yè)的發(fā)展，依賴(lài)于先進(jìn)的制造裝備的發(fā)展。光機(jī)電一體化技術(shù)是裝備制造業(yè)的關(guān)鍵核心技術(shù)，它能使產(chǎn)品實(shí)現(xiàn)更新和升級(jí)換代，技術(shù)性能指標(biāo)大幅度提高，在功能、水平、質(zhì)量、品種、使用效果和價(jià)格等方面能更好地滿足國(guó)內(nèi)外市場(chǎng)需求，增強(qiáng)了產(chǎn)品的競(jìng)爭(zhēng)性。另一方面，光機(jī)電一體化的生產(chǎn)裝備易于根據(jù)市場(chǎng)需求組織和改變產(chǎn)品生產(chǎn)，縮短新產(chǎn)品生產(chǎn)周期，降低能耗和生產(chǎn)成本，增強(qiáng)企業(yè)生產(chǎn)經(jīng)營(yíng)的競(jìng)爭(zhēng)能力。因此，光機(jī)電一體化以其本身特有的技術(shù)優(yōu)勢(shì)迅速改變現(xiàn)代制造產(chǎn)業(yè)的產(chǎn)品結(jié)構(gòu)和生產(chǎn)裝備結(jié)構(gòu)?！　榱藵M足制造業(yè)領(lǐng)域的科技人員對(duì)于光機(jī)電一體化技術(shù)的迫切需求，為讀者奉獻(xiàn)一本光機(jī)電領(lǐng)域及相關(guān)領(lǐng)域的先進(jìn)實(shí)用的工具書(shū)。我們組織了華中科技大學(xué)、清華大學(xué)、重慶大學(xué)、上海交通大學(xué)、武漢科技學(xué)院和無(wú)錫關(guān)心半導(dǎo)體有限公司等高等院校和單位的多個(gè)領(lǐng)域的專(zhuān)家、教授和富有經(jīng)驗(yàn)的高級(jí)工程師聯(lián)合編寫(xiě)了這本《光機(jī)電一體化技術(shù)手冊(cè)》?！　”臼謨?cè)系統(tǒng)全面地介紹了光機(jī)電一體化技術(shù)的各構(gòu)成技術(shù)的運(yùn)用、基礎(chǔ)元器件和構(gòu)件的選用以及典型的光機(jī)電一體化系統(tǒng)實(shí)例，選用最新的國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)，產(chǎn)品型號(hào)、性能參數(shù)準(zhǔn)確可靠，突出先進(jìn)性、實(shí)用性的特點(diǎn)。　　本手冊(cè)包括12篇，分上下兩冊(cè)。上冊(cè)包括第1篇至第6篇，下冊(cè)包括第7篇至第12篇?！　∩蟽?cè)的主要內(nèi)容包括：總論、機(jī)械傳動(dòng)與執(zhí)行裝置、光機(jī)電系統(tǒng)常用集成器件、傳感器與光機(jī)電測(cè)量技術(shù)、接口技術(shù)及現(xiàn)場(chǎng)總線和激光加工裝備與快速原型裝備?！　∠聝?cè)的主要內(nèi)容包括：驅(qū)動(dòng)技術(shù)與驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)、控制用計(jì)算機(jī)與控制系統(tǒng)、工業(yè)機(jī)器人、數(shù)字加工裝備、光機(jī)電技術(shù)在汽車(chē)電子系統(tǒng)中應(yīng)用和其他典型光機(jī)電系統(tǒng)。　　本書(shū)可供光機(jī)電一體化領(lǐng)域的技術(shù)研究產(chǎn)品開(kāi)發(fā)的人員、從事技術(shù)應(yīng)用及產(chǎn)品制造的工程技術(shù)人員使用，也可供相關(guān)部門(mén)及相關(guān)行業(yè)的技術(shù)管理人員參考。

內(nèi)容概要

《光機(jī)電一體化技術(shù)手冊(cè)》系統(tǒng)全面地介紹了光機(jī)電一體化技術(shù)的各構(gòu)成技術(shù)的運(yùn)用、基礎(chǔ)元器件和構(gòu)件的選用以及典型的光機(jī)電一體化系統(tǒng)實(shí)例，選用最新的國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)，產(chǎn)品型號(hào)、性能參數(shù)準(zhǔn)確可靠，突出先進(jìn)性、實(shí)用性的特點(diǎn)。上冊(cè)共分6篇，主要內(nèi)容包括：總論、機(jī)械傳動(dòng)與執(zhí)行裝置、光機(jī)電系統(tǒng)常用集成器件、傳感器與光機(jī)電測(cè)量技術(shù)、接口技術(shù)及現(xiàn)場(chǎng)總線和激光加工裝備與快速原型裝備。    本書(shū)可供光機(jī)電一體化領(lǐng)域的技術(shù)研究產(chǎn)品開(kāi)發(fā)的人員、從事技術(shù)應(yīng)用及產(chǎn)品制造的工程技術(shù)人員使用，也可供相關(guān)部門(mén)及相關(guān)行業(yè)的技術(shù)管理人員參考。

書(shū)籍目錄

前言第1篇  總論　第1章  光機(jī)電一體化技術(shù)概述　　1.1光機(jī)電一體化技術(shù)    　1.1.1  光機(jī)電一體化技術(shù)的基本概念    　1.1.2光機(jī)電一體化系統(tǒng)的基本組成    　1.1.3光機(jī)電一體化相關(guān)技術(shù)  　1.2光機(jī)電一體化技術(shù)在現(xiàn)代制造業(yè)中的地位和作用　第2章光機(jī)電一體化系統(tǒng)設(shè)計(jì)　　2.1光機(jī)電一體化系統(tǒng)工程化設(shè)計(jì)　    2.1.1  光機(jī)電一體化系統(tǒng)工程化設(shè)計(jì)特點(diǎn)    　2.1.2光機(jī)電一體化系統(tǒng)設(shè)計(jì)的步驟    　2.1.3光機(jī)電一體化系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案的評(píng)價(jià)　    2.1.4光機(jī)電一體化系統(tǒng)設(shè)計(jì)中的質(zhì)量控制　　2.2光機(jī)電一體化系統(tǒng)的評(píng)價(jià)分析　　  2.2.1可靠性安全性分析　　　  2.2.2系統(tǒng)柔性及匹配性分析　　  2.2.3友好操作性分析　　  2.2.4可維修性分析　　  2.2.5技術(shù)經(jīng)濟(jì)性分析　  2.3光機(jī)電一體化系統(tǒng)抗干擾技術(shù)　　  2.3.1干擾的產(chǎn)生和傳播　　  2.3.2干擾的抑制　第3章光機(jī)電一體化技術(shù)發(fā)展方向　　3.1光機(jī)電一體化技術(shù)發(fā)展趨勢(shì)　　  3.1.1控制數(shù)字化和智能化　　  3.1.2系統(tǒng)開(kāi)放、網(wǎng)絡(luò)化　　  3.1.3操作仿生、擬人化  　　3.1.4產(chǎn)品綠色、微型化　　3.2  現(xiàn)代制造業(yè)光機(jī)電一體化的技術(shù)方向  　　3.2.1現(xiàn)代制造業(yè)  　　3.2.2制造業(yè)信息化的主要方向  　　3.2.3  制造業(yè)信息化未來(lái)的發(fā)展趨勢(shì)　　3.3典型光機(jī)電一體化產(chǎn)品技術(shù)的發(fā)展  　　3.3.1數(shù)控機(jī)床技術(shù)的發(fā)展  　　3.3.2工業(yè)機(jī)器人的發(fā)展  　　3.3.3自動(dòng)生產(chǎn)系統(tǒng)及各種自動(dòng)化成套裝備的發(fā)展　　3.4  國(guó)內(nèi)外機(jī)電一體化技術(shù)的研究熱點(diǎn)　　  3.4.1新型光機(jī)電系統(tǒng)的研究　　  3.4.2高速運(yùn)動(dòng)控制平臺(tái)的研究與開(kāi)發(fā)  　　3.4.3高速、高精度、智能化驅(qū)動(dòng)部件和控制技術(shù)　　  3.4.4光機(jī)電一體化設(shè)備群智能管理控制技術(shù)及系統(tǒng)　　  3.4.5機(jī)器人急需解決的技術(shù)問(wèn)題　　3.5光機(jī)電一體化技術(shù)的發(fā)展戰(zhàn)略　　參考文獻(xiàn)第2篇機(jī)械傳動(dòng)與執(zhí)行裝置　第1章光機(jī)電一體化機(jī)械系統(tǒng)  　1.1光機(jī)電一體化機(jī)械系統(tǒng)概述　  1.2光機(jī)電一體化系統(tǒng)對(duì)機(jī)械系統(tǒng)的要求　  1.3光機(jī)電一體化機(jī)械系統(tǒng)的分類(lèi)和特點(diǎn)　第2章  光機(jī)電一體化中的傳動(dòng)裝置　　2.1  光機(jī)電一體化中的傳動(dòng)裝置概述    　2.1.1  光機(jī)電一體化對(duì)傳動(dòng)裝置的要求    　2.1.2光機(jī)電一體化傳動(dòng)裝置的類(lèi)型和特點(diǎn)　　2.2齒輪傳動(dòng)　　　2.2.1齒輪傳動(dòng)系統(tǒng)的概述　　　2.2.2齒輪傳動(dòng)系統(tǒng)的類(lèi)型及特點(diǎn)　　　2.2.3齒輪傳動(dòng)系統(tǒng)的選用原則　　　2.2.4齒輪傳動(dòng)系統(tǒng)的應(yīng)用實(shí)例　　2.3滾珠絲杠副　　  2.3.1  滾珠絲杠副的結(jié)構(gòu)形式和特點(diǎn)　　  2.3.2　滾珠絲杠副的選用原則　　  2.3.3滾珠絲杠副的應(yīng)用實(shí)例　　2.4光機(jī)電系統(tǒng)常用減速器　　  2.4.1  光機(jī)電系統(tǒng)常用減速器概述　　　……第3篇　光機(jī)電系統(tǒng)常用集成器件第4篇　傳感器與光機(jī)電測(cè)量技術(shù)第5篇　接口技術(shù)及現(xiàn)聲總線第6篇　激光加工裝備與快速原型裝備參考文獻(xiàn)

章節(jié)摘錄

　　傳動(dòng)裝置是指將動(dòng)力機(jī)產(chǎn)生的機(jī)械能傳遞到執(zhí)行機(jī)構(gòu)上去的中間裝置。以傳遞動(dòng)力為主的傳動(dòng)稱(chēng)動(dòng)力傳動(dòng)；以傳遞運(yùn)動(dòng)為主的（例如控制傳動(dòng)）為運(yùn)動(dòng)傳動(dòng)，后者對(duì)傳動(dòng)精度有更高的要求。傳動(dòng)裝置的任務(wù)主要有以下幾個(gè)方面：　　1）把動(dòng)力機(jī)輸出的速度降低或增高，以適合執(zhí)行部分的需要；　　2）用動(dòng)力機(jī)進(jìn)行調(diào)速不經(jīng)濟(jì)或不可能時(shí)，采用變速傳動(dòng)來(lái)滿足執(zhí)行部分經(jīng)常變速的需要；　　3）把動(dòng)力機(jī)輸出的轉(zhuǎn)矩變?yōu)閳?zhí)行部分需要的轉(zhuǎn)矩或力；　　4）把動(dòng)力機(jī)輸出的等速旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)變?yōu)閳?zhí)行部分要求的運(yùn)動(dòng)形式；　　5）實(shí)現(xiàn)一個(gè)或多個(gè)動(dòng)力機(jī)驅(qū)動(dòng)若干個(gè)相同或不相同的執(zhí)行機(jī)構(gòu)；　　6）由于受機(jī)體外型、尺寸的限制，或?yàn)榱税踩筒僮鞣奖?，?zhí)行機(jī)構(gòu)不宜與動(dòng)力機(jī)直接連接時(shí)，需要用傳動(dòng)裝置來(lái)連接。　　機(jī)械傳動(dòng)系統(tǒng)的基本任務(wù)是保證工作機(jī)實(shí)現(xiàn)預(yù)期的運(yùn)動(dòng)要求和傳遞動(dòng)力。傳動(dòng)系統(tǒng)以動(dòng)力機(jī)輸出量（力、運(yùn)動(dòng)、功率）作為輸入量，其輸出量為執(zhí)行機(jī)構(gòu)的輸入量（力、運(yùn)動(dòng)、功率），選擇和設(shè)計(jì)傳動(dòng)系統(tǒng)時(shí)，需要研究這些量的變化及相互關(guān)系（傳動(dòng)比、變矩系數(shù)和傳遞效率等）以及各種傳動(dòng)元件的特性（如運(yùn)動(dòng)形式的轉(zhuǎn)換、功率及轉(zhuǎn)矩范圍等）。

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