機電一體化系統(tǒng)設計

前言

　　機電一體化是在社會需求的引導下，由多學科、多技術(shù)領(lǐng)域交叉應用而形成的新興技術(shù)。機電一體化產(chǎn)品也遍布從航空航天到日常辦公等領(lǐng)域，極大地推動了各領(lǐng)域的技術(shù)發(fā)展。在機電一體化技術(shù)發(fā)展的同時，機電一體化系統(tǒng)的技術(shù)教育得到了政府、企業(yè)和研究人員的廣泛重視，在20世紀80年代末至90年代初，高等院校就逐漸開設了機電一體化系列課程，“機電一體化系統(tǒng)設計”也成為機械工程專業(yè)的必備課程之一?！　C電一體化系統(tǒng)技術(shù)構(gòu)成的復雜性，決定本書內(nèi)容涉及面廣，包含了機械設計、控制系統(tǒng)設計和檢測系統(tǒng)設計等“機”和“電”的內(nèi)容。不少章節(jié)又有專門的課程相對應，本書重點介紹電子技術(shù)和信息技術(shù)等各項新技術(shù)在機電產(chǎn)品（設備、系統(tǒng)）上的綜合應用研究，而不是技術(shù)的本身研究。因此，縮短了技術(shù)基礎(chǔ)理論的篇幅，省略了一些推導過程，而注重闡述規(guī)律的內(nèi)在含義和應用?！　W好“機電一體化系統(tǒng)設計”這門課程的關(guān)鍵是對系統(tǒng)的理解和設計方法的掌握。為幫助學習者對系統(tǒng)及其設計方法有系統(tǒng)全面的認識，機電一體化系統(tǒng)的功能構(gòu)成等內(nèi)容在第1章緒論中介紹，系統(tǒng)設計方法獨立成章，并置于第2章。其后，才是按功能子系統(tǒng)組織成的不同章節(jié)，著重理解各子系統(tǒng)在機電系統(tǒng)中的作用和相應的技術(shù)特點及設計內(nèi)容。為方便讀者的理解，除各章中有相應的舉例外，本書最后一章還列舉了三個由淺入深的系統(tǒng)設計實例?！　”緯?章。第1章介紹機電一體化技術(shù)和系統(tǒng)的基本概念，重點闡述機電系統(tǒng)的功能結(jié)構(gòu)和技術(shù)構(gòu)成，以幫助讀者建立機電一體化的整體概念；第2章介紹機電一體化系統(tǒng)設計和分析的基本方法，以及機電基本元件的數(shù)學模型和由元件構(gòu)建系統(tǒng)模型的方法，它們將作為主線貫穿于本書；第3章介紹機械系統(tǒng)設計，針對機電一體化機械部分的要求，闡述機械傳動和支承的設計，以及精密機械的精度設計和誤差分配方法；第4章介紹伺服系統(tǒng)設計，重點講解伺服系統(tǒng)中的執(zhí)行器及其應用方法；第5章介紹檢測系統(tǒng)設計，主要介紹各類傳感器及其信號預處理電路，以及信息輸入的檢測接口設計；第6章介紹控制系統(tǒng)及接口設計，重點闡述以單片機為核心的控制系統(tǒng)設計；第7章給出了機電一體化系統(tǒng)的三個實例?！　”緯删暗骆?zhèn)陶瓷學院、河南科技大學、內(nèi)蒙古科技大學、長春工程學院、重慶工商大學、石家莊鐵道學院和安徽工程科技學院共同編寫。其中，馮浩完成第1章，并與彭健共同完成第2章；楊威完成第3章；曹利鋼完成第4章；趙書尚完成第5章；汪建新和蘇鳳歧共同完成第6章，并參與第5章的部分編寫工作。

內(nèi)容概要

本書在論述機電一體化系統(tǒng)分析方法和設計步驟的基礎(chǔ)上，重點介紹了目前在機械系統(tǒng)、電動執(zhí)行器、檢測系統(tǒng)、控制系統(tǒng)中常用和主流的技術(shù)，并且每章都有結(jié)合實際的案例，體現(xiàn)了本書實用性強的特點。最后提供了三個機電一體化系統(tǒng)設計實例可供參考。    本書兼顧了課堂教學及自學的特點和需要，每章都有適量的習題，并且書后附有部分習題答案，以供讀者加深對機電一體化概念的理解和進一步檢驗學習的效果。    本書可作為普通高校機械及機械電子工程專業(yè)的專業(yè)課或選修課教材，也可供函大及職大等的相關(guān)專業(yè)使用及有關(guān)的工程技術(shù)人員參考。

書籍目錄

第1章  緒論  1.1  機電一體化  1.2  機電一體化系統(tǒng)  習題第2章  機電一體化系統(tǒng)設計和分析方法  2.1  機電一體化系統(tǒng)設計概述  2.2  性能指標及分配方法  2.3  機電一體化系統(tǒng)的建模和仿真  2.4  系統(tǒng)的分析方法  2.5  知識擴展  習題第3章  機電一體化系統(tǒng)中的機械設計  3.1  機械部分設計概述  3.2  機械傳動部件設計  3.3  支承部件設計  3.4  精密機械的精度設計和誤差分配  3.5  知識擴展  習題第4章  伺服系統(tǒng)設計  4.1  概述  4.2  伺服系統(tǒng)中的執(zhí)行器及其控制  4.3  伺服系統(tǒng)中執(zhí)行器的選擇  4.4  閉環(huán)控制的伺服系統(tǒng)設計舉例  4.5  知識擴展  習題第5章  檢測系統(tǒng)設計  5.1  概述  5.2  機電一體化系統(tǒng)常用的傳感器和信號輸出類型  5.3  模擬信號的檢測  5.4  數(shù)字信號的檢測  5.5  檢測接口設計——數(shù)據(jù)采集  5.6  知識擴展  習題第6章  控制系統(tǒng)及接口設計  6.1  概述  6.2  單片機接口及控制系統(tǒng)設計  6.3  PLC控制系統(tǒng)設計  6.4  知識擴展  習題第7章  機電一體化系統(tǒng)實例  7.1  光電跟蹤切割機  7.2  GCP-87電子皮帶秤  7.3  運動目標的模擬器和干擾器  習題部分習題參考答案參考文獻

章節(jié)摘錄

　　第1章　緒論　　機電一體化是一門面向應用的技術(shù)，代表了機械產(chǎn)品的柔性化和智能化發(fā)展方向。最早提出這個概念并用于實踐的日本目前_已成為世界制造強國。經(jīng)過三十多年的發(fā)展，機電一體化產(chǎn)品早已遍布從航天航空到日常辦公等領(lǐng)域，極大地推動了各個領(lǐng)域的技術(shù)發(fā)展。機電一體化技術(shù)得到世界各國政府和企業(yè)界的廣泛重視，也是我國政府大力支持的重要研究方向和發(fā)展的重點?！　”菊聫臋C電一體化和機電一體化系統(tǒng)及其相關(guān)的基本概念出發(fā)，幫助讀者建立起機電一體化的基本理念。　　1.1　機電一體化　　1.1.1　機電一體化的基本概念　　機電一體化從20世紀70年代提出概念開始至今，其內(nèi)涵一直在不斷更新和發(fā)展。在國內(nèi)外，對于機電一體化的含義也有不同的理解，但由日本機械振興協(xié)會經(jīng)濟研究所于1983年3月所做的解釋被大家所普遍接受，即：“機電一體化乃是在機械的主功能、動力功能、信息功能和控制功能上引進微電子技術(shù)，并將機械裝置與電子裝置用相關(guān)軟件有機結(jié)合而構(gòu)成系統(tǒng)的總稱?！睂@個概念可以從一體化特征和柔性化及智能化目標等幾個層面來理解?！　?.一體化特征的理解　　一體化特征即系統(tǒng)集成的特征。以系統(tǒng)學的觀念，系統(tǒng)集成后的標準是：多個元素按照預定的目標組織起來，使整體的功能和性能大于各組成元素功能和性能之和。機電一體化是以機械為主體，利用電子和信息技術(shù)對產(chǎn)品進行優(yōu)化?！　　?/pre>




編輯推薦
　　《機電一體化系統(tǒng)設計》由景德鎮(zhèn)陶瓷學院、河南科技大學、內(nèi)蒙古科技大學、長春工程學院、重慶工商大學、石家莊鐵道學院和安徽工程科技學院共同編寫。其中，馮浩完成第1章，并與彭健共同完成第2章；楊威完成第3章；曹利鋼完成第4章；趙書尚完成第5章；汪建新和蘇鳳歧共同完成第6章，并參與第5章的部分編寫工作。　　教育部高等學校機械學和產(chǎn)教學指導委員會規(guī)劃，資深教師編寫，權(quán)威專家主審，適合普通本科院校教學需要，理論夠用為度，切合用人單位需要，強化主動工程實踐，緊扣精品課程建設目標，體現(xiàn)教學改革方向，探索案例式教學方法，倡導互動學習，開發(fā)配套電子出版物，提倡全面增值服務。





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