機電一體化系統(tǒng)設(shè)計原理與應(yīng)用

前言

應(yīng)用機電一體化技術(shù)，可以開發(fā)出功能更強、性能更好的新一代機電產(chǎn)品和裝備，可以提高產(chǎn)品的自動化和智能化水平、擴大使用范圍、降低能耗、縮小體積、減輕重量、提高可靠性，使產(chǎn)品具備更好的性能價格比和市場競爭力。為了開發(fā)具有國際競爭力的產(chǎn)品和裝備，我國需要培養(yǎng)具有以現(xiàn)代控制技術(shù)為手段的智能化產(chǎn)品設(shè)計和自動化生產(chǎn)設(shè)備研制能力的高級工程技術(shù)人員。在現(xiàn)有高等教育本科工程類專業(yè)中，機械設(shè)計與制造、電氣工程等專業(yè)的教學(xué)要涉及自動化的基本內(nèi)容和方法，從而開設(shè)綜合性強、實踐性強的機電一體化系統(tǒng)設(shè)計課程，其內(nèi)容融合多學(xué)科的知識和技術(shù)，是培養(yǎng)機電一體化系統(tǒng)設(shè)計人才的關(guān)鍵性教學(xué)環(huán)節(jié)。通過該課程講授、實驗和課程設(shè)計，使學(xué)生掌握一般工業(yè)自動化設(shè)備和機電一體化產(chǎn)品的設(shè)計方法，基本掌握市場上常用功能元器件的技術(shù)特性，能夠正確選用各種零部件，能夠參照典型系統(tǒng)完成一般工業(yè)自動化生產(chǎn)設(shè)備和機電一體化產(chǎn)品的方案設(shè)計，從而使學(xué)生畢業(yè)后能從事多種工業(yè)自動化設(shè)備產(chǎn)品（如注塑機、食品包裝機械、繡花機、繪圖機、數(shù)控機床、熱工過程系統(tǒng)、輕工業(yè)自動生產(chǎn)線、城市供水系統(tǒng)等）的設(shè)計和技術(shù)改造等，成為社會急需的技術(shù)創(chuàng)新人才。另外，由于知識的更新和技術(shù)的發(fā)展，成人的職業(yè)技能繼續(xù)教育是十分必要的。機電一體化系統(tǒng)設(shè)計課程，可以結(jié)合相關(guān)產(chǎn)業(yè)特點，開展短期的職業(yè)培訓(xùn)，進行深入的專用知識和特種技術(shù)教育。另外，也可對有一定機械設(shè)計經(jīng)驗和電子技術(shù)基礎(chǔ)的在職技術(shù)人員，進行現(xiàn)代實用產(chǎn)品設(shè)計技術(shù)培訓(xùn)，為大批中小型企業(yè)，培養(yǎng)適應(yīng)現(xiàn)代化生產(chǎn)需要的設(shè)計師、工程師。本書第1章描述了作者對機電一體化人才培養(yǎng)方法的粗淺考慮；第2章濃縮了科技型中小企業(yè)技術(shù)創(chuàng)新基金10年來培育科技型中小企業(yè)發(fā)展的經(jīng)驗，詳細介紹了機電一體化技術(shù)發(fā)展的重點方向、重點應(yīng)用領(lǐng)域和我國制造業(yè)的集聚發(fā)展模式，可以開闊學(xué)生的視野；第3章集中概括了現(xiàn)代設(shè)計方法學(xué)的核心內(nèi)容；第4章介紹了常用的設(shè)計工具軟件；第5、6章介紹了機電一體化系統(tǒng)設(shè)計方法和試驗；第7～1l章分別介紹了各種常用功能單元的特性和最新產(chǎn)品；第12章介紹了11個設(shè)計案例。

內(nèi)容概要

　　《機電一體化系統(tǒng)設(shè)計原理與應(yīng)用》從項目統(tǒng)籌到具體的軟件應(yīng)用，詳細講解了機電一體化系統(tǒng)設(shè)計的各個環(huán)節(jié)與流程?！稒C電一體化系統(tǒng)設(shè)計原理與應(yīng)用》共12章，第1章描述了作者對機電一體化人才培養(yǎng)方法的粗淺考慮；第2章詳細介紹了機電一體化系統(tǒng)發(fā)展的重點方向與產(chǎn)業(yè)情況；第3章介紹了現(xiàn)代設(shè)計方法學(xué)的核心內(nèi)容；第4章介紹了常用的設(shè)計工具軟件；第5、6章介紹了機電一體化系統(tǒng)設(shè)計方法和試驗；第7～11章分別介紹了各種常用功能單元的特性和最新產(chǎn)品；第12章介紹了11個設(shè)計案例?！　　稒C電一體化系統(tǒng)設(shè)計原理與應(yīng)用》適合機電一體化技術(shù)應(yīng)用的相關(guān)學(xué)科師生，機電一體化行業(yè)入門者學(xué)習(xí)使用。

書籍目錄

序第1章 緒論1.1 機械與電子信息技術(shù)的結(jié)合1.2 機電一體化的創(chuàng)新設(shè)計方法1.2.1 系統(tǒng)設(shè)計方法1.2.2 機電知識和技能的結(jié)合1.2.3 課程設(shè)計和畢業(yè)設(shè)計1.2.4 機電一體化系統(tǒng)實驗室第2章 機電一體化技術(shù)與現(xiàn)伐制造業(yè)2.1 機電一體化技術(shù)的重點發(fā)展方向2.1.1 工業(yè)生產(chǎn)過程控制系統(tǒng)2.1.2 智能化儀器儀表與測試技術(shù)2.1.3 先進制造技術(shù)2.2 機電一體化技術(shù)的重點應(yīng)用產(chǎn)業(yè)2.2.1 醫(yī)療儀器技術(shù)、設(shè)備與醫(yī)學(xué)專用軟件2.2.2 電力系統(tǒng)自動化技術(shù)2.2.3 汽車工業(yè)相關(guān)技術(shù)產(chǎn)品2.3 我國現(xiàn)代制造業(yè)集聚發(fā)展的機制與模式2.3.1 我國現(xiàn)代制造業(yè)集聚發(fā)展情況2.3.2 我國高技術(shù)產(chǎn)業(yè)集聚發(fā)展的機制分析2.3.3 我國高技術(shù)產(chǎn)業(yè)集聚發(fā)展的模式第3章 創(chuàng)新設(shè)計原理3.1 系統(tǒng)設(shè)計的環(huán)節(jié)和合理步驟3.1.1 完成一項設(shè)計的主要環(huán)節(jié)3.1.2 設(shè)計步驟3.2 功能分析原理3.2.1 功能分析概念3.2.2 功能分類3.2.3 關(guān)鍵技術(shù)功能設(shè)計3.2.4 工藝功能設(shè)計3.3 系統(tǒng)設(shè)計的基本原則3.3.1 功能原理設(shè)計的創(chuàng)造性思維3.3.2 創(chuàng)造性的思維規(guī)律3.3.3 類比3.3.4 模塊化組合設(shè)計3.3.5 動態(tài)設(shè)計分析3.3.6 熱效應(yīng)設(shè)計第4章 CAD工具軟件4.1 三維立體結(jié)構(gòu)設(shè)計4.1.1 三維CAD技術(shù)的發(fā)展歷程4.1.2 常用的CAD系統(tǒng)介紹4.1.3 專業(yè)CAD系統(tǒng)4.1.4.AutoCAD的使用方法4.2 Protel電路設(shè)計軟件4.2.1 Protel99SE的功能4.2.2 Protel99sE電路板設(shè)計的操作步驟4.2.3 電路原理圖設(shè)計4.2.4 印制電路板圖的設(shè)計4.3 MCGS控制工程組態(tài)軟件4.3.1 國內(nèi)外主要產(chǎn)品與功能4.3.2 MCGS組態(tài)軟件介紹4.3.3 。MCGS的主要功能及特性4.3.4 。MCGS組態(tài)軟件的系統(tǒng)構(gòu)成4.3.5 MCGS組態(tài)軟件各組成部分的功能4.4 控制系統(tǒng)仿真軟件——MATLAB／Simulink4.4.1 計算機仿真基本步驟4.4.2 MATLAB的發(fā)展歷史4.4.3 MATLAB的主要功能及特點4.4.4 MATLAB的常用工具箱4.4.5 Simulink初步4.5 項目管理4.5.1 項目管理的基本概念4.5.2 PMI項目管理體系4.5.3 項目規(guī)劃4.5.4 項目活動的圖形表示法4.5.5 項目實施第5章 機電一體化系統(tǒng)設(shè)計5.1 設(shè)計原理5.1.1 基本構(gòu)成與功能單元5.1.2 機電一體化系統(tǒng)的基本類型與關(guān)鍵技術(shù)5.2 順序控制系統(tǒng)5.2.1 可編程序控制器自動送料車試驗系統(tǒng)5.2.2 運料車系統(tǒng)的設(shè)計5.2.3 變頻調(diào)速加減速控制5.3 軌跡控制系統(tǒng)5.3.1 繪圖機試驗系統(tǒng)5.3.2 步進電動機的速度控制系統(tǒng)5.3.3 插補的基本原理5.3.4 步進電動機插補程序設(shè)計5.4 過程控制系統(tǒng)5.4.1 PID控制的基本原理5.4.2 復(fù)雜控制系統(tǒng)5.4.3 智能溫控器電熱爐控制系統(tǒng)5.4.4 雙容水箱液位控制系統(tǒng)5.5 綜合控制系統(tǒng)5.5.1 實驗室設(shè)備集成控制系統(tǒng)5.5.2 多級綜合系統(tǒng)的通信管理技7R5.5.3 無線數(shù)據(jù)傳輸5.5.4 遙控技術(shù)第6章 試驗與調(diào)試6.1 模型試驗的相似理論6.1.1 相似概念6.1.2 相似定理6.2 試驗設(shè)計6.2.1 試驗設(shè)計原則6.2.2 模型設(shè)計6.3 檢測和調(diào)試6.3.1 試驗的準(zhǔn)備6.3.2 系統(tǒng)調(diào)試過程6.3.3 板材加工系統(tǒng)調(diào)試過程第7章 基礎(chǔ)單元設(shè)計7.1 支撐件設(shè)計7.1.1 轉(zhuǎn)動支承——軸承7.1.2 移動支承——導(dǎo)軌7.2 傳動件設(shè)計7.2.1 轉(zhuǎn)動7.2.2 運動變換7.2.3 特定軌跡運動7.3 結(jié)構(gòu)件設(shè)計7.3.1 結(jié)構(gòu)設(shè)計7.3.2 結(jié)構(gòu)材料與制造工藝7.3.3 連接與連接方法7.3.4 外表裝飾技術(shù)第8章 驅(qū)動及其控制單元設(shè)計8.1 電動機驅(qū)動8.1.1 電動機品種與選型設(shè)計8.1.2 小型電動機8.1.3 動力電動機8.1.4 伺服電動機8.1.5 步進電動機8.1.6 直線電動機8.1.7 電池移動供電技術(shù)8.2 氣液驅(qū)動8.2.1 氣動8.2.2 液壓驅(qū)動8.3 其他電驅(qū)動形式8.3.1 電磁鐵8.3.2 泵8.3.3 加熱器8.3.4 電功率調(diào)節(jié)第9章 檢測單元設(shè)計9.1 位置檢測9.1.1 行程開關(guān)9.1.2 微動開關(guān)9.1.3 接近開關(guān)9.2 位移檢測9.2.1 位移測量9.2.2 料位測量9.2.3 角度測量9.2.4 激光測距儀9.3 速度和加速度測量9.3.1 速度和頻率9.3.2 加速度和振動9.4 物理量的檢測9.4.1 溫度檢測9.4.2 壓力、力矩、扭矩9.4.3 流量9.4.4 其他檢測方法第10章 顯示與操作單元設(shè)計10.1 人機工程學(xué)指導(dǎo)顯示與操作設(shè)計10.1.1 人機系統(tǒng)10.1.2 顯示與操作在人機系統(tǒng)中的協(xié)調(diào)性10.1.3 顯示與操作的設(shè)計要求10.2 顯示與操作產(chǎn)品10.2.1 顯示產(chǎn)品10.2.2 操作產(chǎn)品10.2.3 顯示與操作集成模塊10.3 操作面板10.3.1 操作面板的功能10.3.2 設(shè)備操作面板10.3.3 薄膜開關(guān)操作面板第11章 控制單元設(shè)計11.1 繼電器與可編程序控制器11.1.1 邏輯控制與繼電器11.1.2 可編程序控制器11.1.3 可編程序控制器的使用11.2 單片機11.2.1 單片機的功能11.2.2 MCS.5 1系列單片機11.2.3 單片機編程與仿真開發(fā)系統(tǒng)11.3 智能控制儀表11.3.1 智能控制儀表技術(shù)11.3.2 智能溫控器的功能11.4 工控機11.4.1 工控機的發(fā)展11.4.2 研華工控機產(chǎn)品系列第12章 典型應(yīng)用系統(tǒng)12.1 順序控制系統(tǒng)12.1.1 智能控制注塑機系統(tǒng)12.1.2 單片機控制水浴儀12.1.3 全自動智能包裝機12.2 軌跡控制系統(tǒng)12.2.1 數(shù)控沖床12.2.2 激光雕刻機12.2.3 電腦繡花機12.3 過程控制系統(tǒng)12.3.1 室內(nèi)環(huán)境控制系統(tǒng)12.3.2 智能控制熱處理系統(tǒng)12.3.3 智能印染系統(tǒng)12.4 綜合控制系統(tǒng)12.4.1 生產(chǎn)物流系統(tǒng)12.4.2 激光導(dǎo)引AGV系統(tǒng)

章節(jié)摘錄

插圖：1.1 機械與電子信息技術(shù)的結(jié)合機械設(shè)計和制造技術(shù)的發(fā)展經(jīng)歷了漫長的歲月，歷史久遠，在社會生產(chǎn)和人民生活中占據(jù)著重要的地位。從齒輪到汽車，機械在人類的工業(yè)革命中發(fā)揮了重要的作用。電子技術(shù)出現(xiàn)較晚，但發(fā)展迅速、日新月異，帶來了一場前所未有的電子信息技術(shù)革命，使通信技術(shù)等實現(xiàn)了跨越式發(fā)展。以電子信息技術(shù)為核心的高新技術(shù)的發(fā)展，使自動化設(shè)備和產(chǎn)品從尖端技術(shù)走到了中小型企業(yè)和人們的家庭生活中。控制技術(shù)逐漸成為簡單實用、質(zhì)優(yōu)價廉的民用技術(shù)，給人們的生活帶來了巨大的變化。精準(zhǔn)的石英電子表、隨機應(yīng)變的“傻瓜”照相機、舒適豪華的高級轎車等機電一體化的產(chǎn)品使人們的生活更舒適。可完成精密加工的數(shù)控機床、智能的電腦繡花機、高速的食品加工流水線等自動化生產(chǎn)設(shè)備，帶來了現(xiàn)代化生產(chǎn)的高質(zhì)量和高效率。用途廣泛的微電子技術(shù)、飛速發(fā)展的計算機軟件技術(shù)以及光電技術(shù)、電磁技術(shù)、電子測量技術(shù)的綜合應(yīng)用，為機器提供了先進的驅(qū)動、檢測和控制手段，產(chǎn)生了機電一體化產(chǎn)品和自動化生產(chǎn)設(shè)備這樣的智能化系統(tǒng)。展望未來，不僅還有許多領(lǐng)域可依靠自動化、大規(guī)模生產(chǎn)技術(shù)進一步提高生產(chǎn)效率、降低成本，而且還需要滿足個性化需求、小批量、多品種的產(chǎn)品及相應(yīng)的生產(chǎn)設(shè)備，更有生物技術(shù)的發(fā)展帶來的新興產(chǎn)業(yè)對自動化技術(shù)提出更高的需求。展現(xiàn)在大學(xué)生面前的，是一個充滿希望的時代，他們將成為社會的棟梁，機電一體化技術(shù)將迎來輝煌的歷史發(fā)展機遇。

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《機電一體化系統(tǒng)設(shè)計原理與應(yīng)用》是由機械工業(yè)出版社出版的。

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