機電一體化系統(tǒng)設(shè)計

內(nèi)容概要

《機電一體化系統(tǒng)設(shè)計(普通高等教育機械類十二五規(guī)劃系列教材)》(
俞竹青、金衛(wèi)東擔任主編)介紹了機電一體化系統(tǒng)的基本原理、機電一體化系統(tǒng)的構(gòu)成、常用傳感器、常用執(zhí)行元件以及相關(guān)檢測控制電路設(shè)計，力求貼近工程實用。全書共7章，內(nèi)容包括：概論、機械系統(tǒng)部件及其設(shè)計、檢測傳感器及其接口電路、執(zhí)行元件及控制、單片機及接口電路設(shè)計、機電一體化系統(tǒng)的抗干擾設(shè)計、機電一體化系統(tǒng)設(shè)計實例。本書注意理論與實際的結(jié)合，重視解決工程實際問題，并力求做到突出重點，層次分明，語言易懂，以便于讀者自學。
《機電一體化系統(tǒng)設(shè)計(普通高等教育機械類十二五規(guī)劃系列教材)》主要作為高等院校機械設(shè)計制造、機械電子工程、工業(yè)自動化等專業(yè)的教材，也可作為高等專科學校、高等職業(yè)學校、成人高校相關(guān)專業(yè)教材，并可供機電類工程技術(shù)人員和研究人員參考。

書籍目錄

第1章  概論
  1．1  機電一體化概念
  1．2  機電一體化系統(tǒng)的構(gòu)成
  1．3  機電一體化關(guān)鍵技術(shù)
  復(fù)習思考題
第2章  機械系統(tǒng)部件及其設(shè)計
  2．1  概述
  2．1．1  機電一體化產(chǎn)品對機械系統(tǒng)部件的基本要求
  2．1．2  機電一體化產(chǎn)品機械系統(tǒng)的基本組成及其功能
  2．2  機械傳動機構(gòu)
  2．2．1  齒輪傳動機構(gòu)及其設(shè)計
  2．2．2  絲杠螺母機構(gòu)及其選用
  2．2．3  同步帶傳動
  2．3  導向與支承機構(gòu)
  2．3．1  回轉(zhuǎn)運動支承
  2．3．2  直線運動支承
  2．3．3  框架類支承構(gòu)件
  2．4  機械執(zhí)行機構(gòu)
  2．4．1  機械執(zhí)行機構(gòu)的功能
  2．4．2  機械執(zhí)行機構(gòu)的分類
  2．4．3  機械執(zhí)行機構(gòu)設(shè)計的要求
  2．4．4  機械執(zhí)行機構(gòu)設(shè)計的步驟
  復(fù)習思考題
第3章  檢測傳感器及其接口電路
  3．1  溫度傳感器
  3．2  力傳感器
  3．2．1  金屬電阻應(yīng)變片式力傳感器
  3．2．2  半導體應(yīng)變式力傳感器
  3．3  位移測量傳感器
  3．3．1  電容位移傳感器
  3．3．2  氣隙電感位移傳感器
  3．3．3  差動變壓器結(jié)構(gòu)電感式位移傳感器
  3．3．4  渦流電感式位移傳感器
  3．4  光電傳感器
  3．5  光電編碼器
  3．5．1  增量式光電編碼器構(gòu)成及原理
  3．5．2  絕對式光電編碼器構(gòu)成及原理
  3．5．3  增量式光電編碼器計數(shù)電路
  3．6  電流環(huán)信號傳輸
  3．7  運算放大器的基本電路
  復(fù)習思考題
第4章  執(zhí)行元件及控制
  4．1  執(zhí)行元件的分類
  4．1．1  電動執(zhí)行元件
  4．1．2  氣動執(zhí)行元件
  4．1．3  液壓執(zhí)行元件
  4．2  直流電動機的基本工作原理
  4．3  三相異步電動機的旋轉(zhuǎn)磁場
  4．4  步進電動機
  4．5  直線電動機
  4．5．1  直線感應(yīng)電動機
  4．5．2  直線直流電動機
  4．5．3  直線步進電動機
  4．6  直流電動機的驅(qū)動控制
  4．6．1  開關(guān)型功率接口電路
  4．6．2  直流電動機PWM驅(qū)動方式
  4．6．3  IR2130三相驅(qū)動控制集成芯片
  4．7  交流伺服電動機控制
  4．8  電—氣比例閥、伺服閥
  4．8．1  滑閥式電氣方向比例閥
  4．8．2  動圈式二級方向伺服閥
  4．8．3  動圈式壓力伺服閥
  4．8．4  脈寬調(diào)制伺服閥
  4．8．5  電—氣比例伺服系統(tǒng)的應(yīng)用實例(柔性定位伺服汽缸) 
  4．9  電—液比例閥、伺服閥
  4．9．1  電—液伺服閥
  4．9．2  電—液比例閥
  復(fù)習思考題
第5章  單片機及接口電路設(shè)計
  5．1  MCS—51單片機
  5．1．1  MCS—51單片機的引腳描述及片外總線結(jié)構(gòu)
  5．1．2  MCS—51片內(nèi)總體結(jié)構(gòu)
  5．1．3  MCS—51單片機基本外圍電路
  5．1．4  MCS—51單片機看門狗電路(MAX6814)
  5．2  A／D轉(zhuǎn)換及與單片機接口電路設(shè)計
  5．3  多路模擬開關(guān)
  5．4  AVR單片機簡介
  5．4．1  ATmegal28的結(jié)構(gòu)和主要特點
  5．4．2  ATmegal28的封裝和引腳
  5．4．3  ATmegal28的I／O端口描述
  5．4．4  ATmegal28端口的第2功能
  5．4．5  ATmegal28的時鐘系統(tǒng)
  5．5  AVR單片機開發(fā)工具(ATmegal28)  
  5．5．1  ICCAVR集成開發(fā)環(huán)境
  5．5．2  ICCAVR介紹
  5．5．3  ICCAVR導游
  5．5．4  ICCAVR C庫函數(shù)與啟動文件
  5．5．5  訪問AVR硬件的編程
  5．6  ATmegal28基礎(chǔ)實例
  5．6．1  發(fā)光二極管應(yīng)用實驗
  5．6．2  鍵盤電路應(yīng)用實例
  復(fù)習思考題
第6章  機電一體化系統(tǒng)的抗干擾設(shè)計
  6．1  電磁干擾形成的條件
  6．2  干擾源
  6．2．1  供電干擾
  6．2．2  過程通道干擾
  6．2．3  場干擾
  6．3  提高系統(tǒng)抗電源干擾能力的方法
  6．3．1  配電方案中的抗干擾措施
  6．3．2  利用電源監(jiān)視電路抗電源干擾
  6．3．3  用Watchdog抗電源干擾
  6．4  電場與磁場干擾耦合的抑制
  6．4．1  電場與磁場干擾耦合的特點
  6．4．2  電場與磁場干擾耦合的抑制
  6．5  幾種接地技術(shù)
  6．5．1  單點接地
  6．5．2  多點接地
  6．5．3  混合單點接地
  6．5．4  混合多點接地
  6．5．5  接地的一般性原則
  6．6  過程通道抗干擾措施
  6．7  模擬信號的線性光耦隔離
  6．7．1  HCNR200基本工作原理
  6．7．2  HCNR200的基本工作電路
  6．7．3  HCNR200應(yīng)用電路設(shè)計
  6．8  空間干擾的抑制
  6．9  軟件抗干擾技術(shù)
  6．9．1  實施軟件抗干擾的必要條件
  6．9．2  數(shù)據(jù)采樣的干擾抑制
  6．9．3  程序運行失常的軟件抗干擾措施
  6．10  鐵氧體插損器
  6．10．1  鐵磁性材料(鐵氧體)特性
  6．10．2  磁導率對電磁干擾的影響
  6．10．3  鐵氧體的特性阻抗
  6．10．4  鐵氧體插損器件及應(yīng)用
  復(fù)習思考題
第7章  機電一體化系統(tǒng)設(shè)計實例
  7．1  RC伺服電動機控制
  7．1．1  RC伺服電動機簡介
  7．1．2  RC伺服電動機的內(nèi)部組成
  7．1．3  RC伺服電動機的控制
  7．1．4  硬件電路圖
  7．1．5  RC伺服電動機的正向旋轉(zhuǎn)和逆向旋轉(zhuǎn)控制實驗
  7．1．6  RC伺服電動機的旋轉(zhuǎn)相應(yīng)角度實驗
  7．1．7  RC伺服電動機速度控制實驗
  7．2  步進電動機應(yīng)用軟／硬件設(shè)計實例
  7．2．1  步進電動機概述
  7．2．2  步進電動視的分類與結(jié)構(gòu)
  7．2．3  步進電動機的基本參數(shù)
  7．2．4  步進電動機的特性
  7．2．5  反應(yīng)式步進電動機的結(jié)構(gòu)
  7．2．6  反應(yīng)式步進電動機的工作原理
  7．2．7  步進電動機的失步、振蕩及解決方法
  7．2．8  步進電動機的控制
  7．2．9  步進電動機的應(yīng)用設(shè)計
  7．3  小型打印機系統(tǒng)
  7．3．1  硬件電路設(shè)計
  7．3．2  典型器件選型及介紹
  7．3．3  硬件電路
  7．3．4  軟件設(shè)計
  7．3．5  經(jīng)驗總結(jié)
  7．4  直流電動機的控制實例
  7．4．1  硬件電路設(shè)計
  7．4．2  典型器件選型及介紹
  7．4．3  硬件電路
  7．4．4  軟件設(shè)計
復(fù)習思考題

章節(jié)摘錄

　　2.氣動馬達　　氣動馬達分為擺動式和回轉(zhuǎn)式兩類，前者實現(xiàn)有限回轉(zhuǎn)運動，后者實現(xiàn)連續(xù)回轉(zhuǎn)運動。擺動式氣動馬達有葉片式和螺桿式兩種。螺桿式氣動馬達利用螺桿將活塞的直線運動變?yōu)榛剞D(zhuǎn)運動。它與葉片式相比，雖然體積稍嫌笨重，但密閉性能很好。擺動式馬達是依靠裝在軸上的銷軸來傳遞扭矩的，在停止回轉(zhuǎn)時有很大的慣性力作用在軸心上，即使調(diào)節(jié)緩沖裝置也不能消除這種作用，因此需要采用油緩沖，或設(shè)置外部緩沖裝置?；剞D(zhuǎn)式氣動馬達可以實現(xiàn)無級調(diào)速，只要控制氣體流量就可以調(diào)節(jié)功率和轉(zhuǎn)速。它還具有過載保護作用，過載時馬達只降低轉(zhuǎn)速或停轉(zhuǎn)，但不超過額定轉(zhuǎn)矩?；剞D(zhuǎn)式氣動馬達常見的有葉片式和活塞式兩種?；钊奖热~片式轉(zhuǎn)矩大，但葉片式轉(zhuǎn)速高；葉片式的葉片與定子間的密封比較困難，因而低速時效率不高，可用于驅(qū)動大型閥的開閉機構(gòu)?；钊綒鈩玉R達用以驅(qū)動齒輪齒條帶動負荷運動。4.1.3 液壓執(zhí)行元件液壓執(zhí)行元件是將液壓能轉(zhuǎn)換為機械能以實現(xiàn)往復(fù)運動或回轉(zhuǎn)運動的執(zhí)行元件，分為液壓缸、擺動液壓馬達和旋轉(zhuǎn)液壓馬達三類。液壓執(zhí)行元件的優(yōu)點是單位重量和單位體積的功率很大，機械剛性好，動態(tài)響應(yīng)快。因此它被廣泛應(yīng)用于精密控制系統(tǒng)，導彈舵機采用液壓缸推動舵面，可以減輕導彈重量，提高舵系統(tǒng)的快速性和動態(tài)、靜態(tài)剛度。它的缺點是制造工藝復(fù)雜、維護困難和效率低?！　?.液壓缸　　液壓缸實現(xiàn)直線往復(fù)機械運動，輸出力和線速度。液壓缸的種類很多，僅能向活塞一側(cè)供高壓油的為單作用液壓缸，活塞反向運動靠彈簧或外力完成；能向活塞兩側(cè)交替供高壓油的為雙作用液壓缸；活塞桿從缸體一端伸出的為單出桿液壓缸，兩個運動方向的力和線速度不相等；活塞桿從缸體兩端伸出的為雙出桿液壓缸，兩個運動方向具有相同的力和線速度。雙作用液壓缸的結(jié)構(gòu)和動作原理是，四通閥根據(jù)對液壓缸活塞的運動要求，將缸體開口A與油源、開口B與回油接通時，高壓油從A流入缸體一腔推動活塞，通過裝在活塞上的活塞桿帶動負載做機械功；被活塞隔開的另一腔低壓油由B流出缸體，經(jīng)四通閥達回油；當四通閥將A與回油、B與油源接通時，活塞運動方向反向。2.擺動液壓馬達擺動液壓馬達實現(xiàn)有限往復(fù)回轉(zhuǎn)機械運動，輸出力矩和角速度。它的動作原理與雙作用液壓缸相同，只是高壓油作用在葉片上的力對輸出軸產(chǎn)生力矩，帶動負載擺動做機械功。這種液壓馬達結(jié)構(gòu)緊湊，效率高，能在兩個方向產(chǎn)生很大的瞬時力矩。　　……

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