機(jī)電一體化系統(tǒng)設(shè)計

內(nèi)容概要

《機(jī)電一體化系統(tǒng)設(shè)計》從系統(tǒng)的角度出發(fā)，通過講述機(jī)械零部件、機(jī)電元器件的工作原理、特點、選用方法等，重點論述機(jī)電一體化系統(tǒng)的基本理論與設(shè)計方法。主要內(nèi)容包括：緒論、機(jī)械機(jī)構(gòu)與系統(tǒng)、執(zhí)行元件與驅(qū)動系統(tǒng)、計算機(jī)與控制系統(tǒng)、傳感器與檢測系統(tǒng)、低壓電器與動力源、機(jī)電系統(tǒng)動態(tài)特性分析、機(jī)電一體化技術(shù)應(yīng)用實例。重點介紹了最常用的控制用計算機(jī)、控制用電動機(jī)和機(jī)械量傳感器。本書條理清晰、由淺入深，強(qiáng)調(diào)了機(jī)電一體化較強(qiáng)的綜合性和實踐性。
賈慧芳和鄭海明主編的《機(jī)電一體化系統(tǒng)設(shè)計》可作為高等院校機(jī)械、自動化類各專業(yè)的本科生、研究生教材，也可供從事機(jī)電一體化設(shè)計、制造的工程技術(shù)人員學(xué)習(xí)參考。

書籍目錄

第1章 緒論
1．1 機(jī)電一體化基本概念
1．2 機(jī)電一體化系統(tǒng)構(gòu)成
1．2．1 機(jī)械本體
1．2．2 動力能源單元
1．2．3 傳感與檢測單元
1．2．4 執(zhí)行與驅(qū)動單元
1．2．5 控制與信息處理單元
1．2．6 接 口
1．3 機(jī)電一體化關(guān)鍵技術(shù)
1．3．1 機(jī)械技術(shù)
1．3．2 計算機(jī)信息處理技術(shù)
1．3．3 傳感檢測技術(shù)
1．3．4 自動控制技術(shù)
1．3．5 伺服驅(qū)動技術(shù)
1．3．6 系統(tǒng)總體技術(shù)
1．4 機(jī)電一體化典型產(chǎn)品
1．4．1 數(shù)控機(jī)床
1．4．2 工業(yè)機(jī)器人
1．4．3 新型MEMS系統(tǒng)
1．5 機(jī)電一體化發(fā)展趨勢
1．5．1 機(jī)電一體化技術(shù)發(fā)展趨勢
1．5．2 機(jī)電一體化產(chǎn)品發(fā)展趨勢
習(xí)題與思考題
第2章 機(jī)械機(jī)構(gòu)與系統(tǒng)
2．1 概述
2．1．1 機(jī)電一體化對機(jī)械系統(tǒng)的要求
2．1．2 機(jī)械系統(tǒng)的構(gòu)成
2．2機(jī)械傳動機(jī)構(gòu)
2．2．1 齒輪傳動機(jī)構(gòu)及其設(shè)計
2．2．2 絲杠螺母機(jī)構(gòu)及其選用
2．2．3 動力參數(shù)的匹配計算
2．3 導(dǎo)向與支承機(jī)構(gòu)
2．3．1 導(dǎo)軌副概述
2．3．2 移動型支承導(dǎo)向部件
2．4 機(jī)械執(zhí)行機(jī)構(gòu)
2．4．1 數(shù)控機(jī)床回轉(zhuǎn)刀架
2．4．2 工業(yè)機(jī)器人末端執(zhí)行器
2．5 機(jī)械系統(tǒng)的精度
2．5．1 誤差和精度概念
2．5．2 機(jī)械產(chǎn)品精度名稱的含義
2．5．3 隨機(jī)誤差和系統(tǒng)誤差的評定
2．5．4 數(shù)控機(jī)床的精度分析
習(xí)題與思考題
第3章 執(zhí)行元件與驅(qū)動系統(tǒng)
3．1 概述
3．1．1 執(zhí)行元件的分類及特點
3．1．2 機(jī)電一體化系統(tǒng)對執(zhí)行元件的要求
3．2 步進(jìn)電機(jī)的驅(qū)動控制
3．2．1 步進(jìn)電機(jī)的工作原理
3．2．2 步進(jìn)電機(jī)的特點及性能指標(biāo)
3．2．3 步進(jìn)電機(jī)的驅(qū)動與控制
3．2．4 步進(jìn)電機(jī)的選用方法
3．3 直流伺服電機(jī)的驅(qū)動控制
3．3．1 直流伺服電機(jī)的原理及特點
3．3．2 直流伺服電機(jī)的分類
3．3．3 直流伺服電機(jī)的驅(qū)動與控制
3．3．4 直流電動機(jī)的選用方法
3．4 交流伺服電機(jī)的驅(qū)動控制
3．4．1 交流伺服電動機(jī)的種類和結(jié)構(gòu)特點
3．4．2 交流伺服電動機(jī)的控制方法
3．4．3 交流伺服電動機(jī)的選用方法
3．5 控制用電動機(jī)性能比較
習(xí)題與思考題
第4章 計算機(jī)與控制系統(tǒng)
4．1 概述
4．1．1 機(jī)電一體化系統(tǒng)的控制對象
4．1．2 計算機(jī)控制系統(tǒng)的組成及原理
4．1．3 控制計算機(jī)的特點與分類
4．2 總線型工控機(jī)
4．2．1 總線型工控機(jī)概述
4．2．2 STD總線
4．2．3 PC總線
4．3 單片微型計算機(jī)
4．3．1 單片機(jī)的特點
4．3．2 單片機(jī)的類型
4．3．3 MCs一51系列單片機(jī)
4．4 可編程控制器
4．4．1 可編程控制器概述
4．4．2 可編程控制器的組成
4．4．3 可編程控制器的選用
4．5 計算機(jī)接口技術(shù)
4．5．1 數(shù)字量輸入輸出接口與過程通道
4．5．2 模擬量輸入輸出接口與過程通道
習(xí)題與思考題
第5章 傳感器與檢測系統(tǒng)
5．1 概述
5．1．1 傳感器的組成
5．1．2 傳感器的分類
5．1．3 傳感器的靜態(tài)和動態(tài)特性
5．2 常用機(jī)械量傳感器
5．2．1 位置傳感器
5．2．2 位移傳感器
5．2．3 速度傳感器
5．2．4 加速度傳感器
5．3 常用傳感器的性能指標(biāo)
5．4 傳感器與計算機(jī)的接口
5．4．1 傳感器的測量電路
5．4．2 傳感器與計算機(jī)的接口
習(xí)題與思考題
第6章 低壓電器與動力源
6．1 低壓電器的選擇
6．1．1 按鈕、刀開關(guān)等元件的選擇
6．1．2 熔斷器的計算與選擇
6．1．3 交流接觸器的選擇
6．1．4 繼電器的選擇
6．2 開關(guān)電源及電源柜
6．2．1 開關(guān)電源簡介
6．2．2 電源柜簡介
習(xí)題與思考題
第7章 機(jī)電系統(tǒng)動態(tài)特性分析
7．1 概述
7．1．1 自動控制理論簡介
7．1．2 拉普拉斯變換與傳遞函數(shù)
7．2 機(jī)電部件的動態(tài)特性
7．2．1 機(jī)械部件的動態(tài)特性
7．2．2 傳感器的動態(tài)特性
7．2．3 執(zhí)行元件的動態(tài)特性
7．3 PID調(diào)節(jié)方法
7．3．1 PID調(diào)節(jié)器及其傳遞函數(shù)
7．3．2 調(diào)節(jié)作用分析
7．4 閉環(huán)伺服系統(tǒng)的設(shè)計與性能分析
7．4．1 系統(tǒng)方案設(shè)計
7．4．2 系統(tǒng)性能分析
7．4．3 系統(tǒng)參數(shù)設(shè)計
習(xí)題與思考題
第8章 機(jī)電一體化技術(shù)應(yīng)用實例
8．1 工作臺自動往返的PLC控制系統(tǒng)
8．1．1 工作臺自動往返PLC控制系統(tǒng)的工作描述
8．1．2 任務(wù)要求
8．1．3 PLC控制系統(tǒng)的設(shè)計。
8．2 普通車床的機(jī)電一體化系統(tǒng)改造
8．2．1 機(jī)械傳動系統(tǒng)的改造
8．2．2 進(jìn)給系統(tǒng)的設(shè)計計算
8．2．3 經(jīng)濟(jì)型數(shù)控系統(tǒng)的設(shè)計
8．3 運(yùn)動目標(biāo)模擬器和干擾器的設(shè)計
8．3．1 設(shè)計任務(wù)
8．3．2 方案設(shè)計
8．3．3 系統(tǒng)控制結(jié)構(gòu)設(shè)計
8．3．4 負(fù)載情況分析及系統(tǒng)的整體建模
8．3．5 控制算法
習(xí)題與思考題
主要參考文獻(xiàn)

章節(jié)摘錄

　　1.2.4 執(zhí)行與驅(qū)動單元　　執(zhí)行與驅(qū)動單元包括執(zhí)行元件及其驅(qū)動電路，其功能是根據(jù)控制信息和指令完成所要求的動作，將各種形式的能量轉(zhuǎn)換為機(jī)械能，帶動機(jī)械機(jī)構(gòu)完成規(guī)定的機(jī)械運(yùn)動。驅(qū)動方式按動力源的不同可分成：液壓、氣動、電動三種，例如，數(shù)控機(jī)床的主軸電機(jī)、進(jìn)給電機(jī)及其實現(xiàn)功率放大的驅(qū)動電路模塊等。執(zhí)行元件在機(jī)電一體化系統(tǒng)或產(chǎn)品中，作用相當(dāng)于人體中的四肢，可在大腦神經(jīng)的控制下完成各種動作。機(jī)電一體化系統(tǒng)一方面要求執(zhí)行與驅(qū)動單元具有高效率和快速響應(yīng)等特性，同時又要求其對水、油、溫度、塵埃等外部環(huán)境的適應(yīng)性和可靠性。由于電力電子技術(shù)的高度發(fā)展，高性能步進(jìn)電動機(jī)、直流和交流伺服驅(qū)動電動機(jī)將大量應(yīng)用于機(jī)電一體化系統(tǒng)?！　?.2.5 控制與信息處理單元　　控制與信息處理單元是機(jī)電一體化系統(tǒng)的核心單元。其功能是將來自各傳感器的檢測信息和外部輸入命令進(jìn)行集中、存儲、分析、加工，根據(jù)信息處理結(jié)果，按照一定的程序發(fā)出相應(yīng)的控制信號，通過輸出接口送往執(zhí)行元件，控制整個系統(tǒng)有目的地運(yùn)行，并達(dá)到預(yù)期的性能?？刂婆c信息處理單元一般由計算機(jī)、邏輯電路、A/D與D/A轉(zhuǎn)換、I/O（輸入和輸出）和計算機(jī)外部設(shè)備等組成。例如，數(shù)控機(jī)床中數(shù)控裝置的CPU板、CRT顯示器、鍵盤及打印機(jī)等，其作用正如人的大腦一樣。機(jī)電一體化系統(tǒng)對控制和信息處理單元的基本要求是：提高信息處理速度和可靠性，增強(qiáng)抗干擾能力，完善系統(tǒng)自診斷功能，實現(xiàn)信息處理智能化和產(chǎn)品小型、輕量、標(biāo)準(zhǔn)化等?！　?.2.6 接口　　如上所述，機(jī)電一體化系統(tǒng)由許多要素或子系統(tǒng)組成，各子系統(tǒng)之間必須能夠順利地進(jìn)行物質(zhì)、能量和信息（即工業(yè)三大要素）的傳遞和交換，如數(shù)字量與模擬量的轉(zhuǎn)換、串行碼和并行碼的轉(zhuǎn)換、強(qiáng)度相差懸殊的兩個信號的放大等。為此，各要素或各子系統(tǒng)相接處必須具備一定的連接部件，這個部件就可稱為接口。接口包括電氣接口、機(jī)械接口、人機(jī)接口等。電氣接口實現(xiàn)系統(tǒng)之間電信號連接，機(jī)械接口則完成機(jī)械與機(jī)械部分、機(jī)械與電氣裝置部分的連接，人機(jī)接口提供了人與系統(tǒng)之間的交互界面。接口具有保證信息傳遞的邏輯控制功能，使信息按規(guī)定模式進(jìn)行傳遞，將各要素或子系統(tǒng)連接成為一個有機(jī)整體，使各個功能環(huán)節(jié)有目的地協(xié)調(diào)一致運(yùn)動，從而形成機(jī)電一體化系統(tǒng)?！　　?/pre>




編輯推薦
賈慧芳和鄭海明主編的《機(jī)電一體化系統(tǒng)設(shè)計》以典型的機(jī)電一體化產(chǎn)品數(shù)控機(jī)床為對象，以機(jī)械運(yùn)動的驅(qū)動、控制和檢測為線索，在內(nèi)容安排上既注意了基礎(chǔ)理論、基本概念的系統(tǒng)性闡述，同時也考慮到工程設(shè)計人員的實際需要，重點講解最常用的控制用計算機(jī)、控制用電動機(jī)和機(jī)械量傳感器，在介紹機(jī)電一體化系統(tǒng)設(shè)計方法的同時，也介紹機(jī)電零、部件的性能指標(biāo)和選用方法，盡可能具體實用。





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