機電一體化原理及應用

前言

本世紀頭20年，對我國來說，是一個必須緊緊抓住并且可以大有作為的重要戰(zhàn)略機遇期。在世界科技進步日新月異、經(jīng)濟全球化深入發(fā)展、國際間生產(chǎn)要素重組和產(chǎn)業(yè)轉移加快的新形勢下，蘇州作為全國經(jīng)濟發(fā)達地區(qū)之一，應利用有利的時機和條件加快發(fā)展。要實現(xiàn)更快更好的發(fā)展，就必須抓住新科技革命帶來的又一次歷史機遇，正確駕馭其發(fā)展趨勢，全面實施科教興市戰(zhàn)略，大力推動科技進步，加強科技創(chuàng)新，加速科技成果向生產(chǎn)力的轉化，尤為重要的是，要大力培養(yǎng)一支高素質的人才隊伍，在更高的平臺上實現(xiàn)科技和經(jīng)濟發(fā)展的新跨越。蘇州部分高校從21世紀對科技創(chuàng)新和人才培養(yǎng)的新要求出發(fā)，認真貫徹落實教育部關于面向21世紀教學內容和課程體系改革的指示精神，組織有關專家、學者、教授編寫了《現(xiàn)代機電技術叢書》，包括《機電一體化原理及應用》、《產(chǎn)品創(chuàng)新設計》、《工程制圖》、《工程力學》、《現(xiàn)代工程材料基礎》、《計算機集成制造》、《現(xiàn)代制造技術》、《先進電子制造技術》、《模具設計》、《模具制造》、《液壓與氣動傳動》、《傳感器與檢測技術》、《機電專業(yè)畢業(yè)設計指導》等，很有必要，頗有價值。我們相信，《現(xiàn)代機電技術叢書》的出版，必將對蘇州地區(qū)乃至全國機電人才的培養(yǎng)以及機電工業(yè)的發(fā)展產(chǎn)生積極的促進作用。

內容概要

　　《機電一體化原理及應用》從機電一體化技術角度出發(fā)，系統(tǒng)地闡述了“機電一體化系統(tǒng)設計”的原理、方法與應用。并根據(jù)機電一體化產(chǎn)品設計過程中涉及到的內容，先后分別介紹了機電一體化設計基本原理及方法、機電一體化系統(tǒng)數(shù)學模型、機械傳動與驅動系統(tǒng)的設計、傳感器與檢測系統(tǒng)、繼電接觸控制系統(tǒng)設計、可編程控制器原理及接口技術、單片機原理及接口技術、典型機電一體化系統(tǒng)與機電一體化系統(tǒng)綜合設計實例等?！　　稒C電一體化原理及應用》不但可以作為機械工程、自動控制和工業(yè)工程管理等專業(yè)的教材，同時也可作為機電一體化產(chǎn)品開發(fā)設計人員、產(chǎn)品制造人員、生產(chǎn)管理人員學習和參考用書。

書籍目錄

第1章 緒論1.1 機電一體化基本概念1.2 機電一體化技術分類與應用1.3 機電一體化關鍵技術1.4 機電一體化設計方法1.5 機電一體化技術發(fā)展方向習題與思考題第2章 機電一體化設計基本原理及方法2.1 機電一體化設計基本原理2.2 機電一體化系統(tǒng)的功能設計2.3 機電一體化系統(tǒng)結構設計2.4 機電一體化控制系統(tǒng)設計習題與思考題第3章 機電一體化系統(tǒng)數(shù)學模型3.1 數(shù)學模型的基本概念3.2 機械傳動系統(tǒng)數(shù)學模型3.3 電氣傳動系統(tǒng)數(shù)學模型3.4 液壓傳動系統(tǒng)數(shù)學模型3.5 機電系統(tǒng)相似模型3.6 機電一體化系統(tǒng)模型習題與思考題第4章 機械傳動與驅動系統(tǒng)的設計4.1 機械傳動系統(tǒng)設計概述4.2 齒輪傳動部件設計與選擇4.3 絲杠螺母傳動系統(tǒng)設計與選擇4.4 撓性傳動系統(tǒng)設計與選擇4.5 步進運動機構4.6 自動上料機構4.7 電機驅動與控制概述4.8 電動機的選擇4.9 步進電機驅動與控制4.10 直流伺服電動機驅動與控制4.11 交流伺服電動機驅動與控制4.12 直線電動機4.13 壓電驅動器習題與思考題第5章 傳感器與檢測系統(tǒng)5.1 概述5.2 位移傳感器5.3 速度與加速度傳感器5.4 力、壓力和扭矩傳感器5.5 位置傳感器5.6 紅外、圖像與光纖傳感器習題與思考題第6章 繼電接觸控制系統(tǒng)設計6.1 電氣控制線路設計的基本內容6.2 繼電接觸控制線路設計6.3 常用低壓控制電器的選用6.4 控制變壓器的計算與選擇習題與思考題第7章 可編程控制器原理及接口技術7.1 PLC的基本原理7.2 PLC的指令系統(tǒng)7.3 PLC控制系統(tǒng)應用設計習題與思考題第8章 單片機原理及接口技術8.1 單片機工作原理8.2 單片機擴展與接口技術習題與思考題*第9章 典型機電一體化系統(tǒng)9.1 CNC機床9.2 機械加工中心(MC)9.3 工業(yè)機器人9.4 靜電復印機的工作原理習題與思考題第10章 機電一體化系統(tǒng)綜合設計范例10.1 機電一體化系統(tǒng)(產(chǎn)品)設計基本方法10.2 機電一體化設計范例1——機械手自動控制10.3 機電一體化設計范例2——纜索機器人設計10.4 機電一體化設計范例3——機械預縮機預縮量的控制習題與思考題參考文獻

章節(jié)摘錄

插圖：2.3.1結構設計的基本過程雖然結構設計的最終產(chǎn)品是工程圖樣，但它并不只是簡單地進行具體的設計制圖?，F(xiàn)代技術產(chǎn)品的競爭焦點往往不是該產(chǎn)品的某種工作原理，而是其具有特色的先進技術指標。在現(xiàn)代產(chǎn)品的設計中，后者顯得越來越重要。那種只需滿足主要技術功能要求，只解決“有”、“無”的時代已過去了。對產(chǎn)品質量的提高永無止境，市場的競爭日益激烈，需求也在向個性化發(fā)展。因此，優(yōu)化結構設計的內容包括：設計零部件形狀、數(shù)量、空間位置，選材，確定尺寸，進行各種計算，按比例繪制結構方案總圖等。若有幾種方案時需進行評價決策，最后選擇最佳方案。在進行計算時，可采用優(yōu)化設計、可靠性設計、有限元設計、計算機輔助設計等多種現(xiàn)代設計方法。在進行結構設計時，還要充分考慮現(xiàn)有的各種條件，如加工條件、現(xiàn)有材料、各種標準零部件、通用件等。結構設計是從定性到定量，從抽象到具體，從粗略到精細的設計過程。對每個步驟的內容敘述如下：（1）設計任務書對結構設計的要求。它一般包括：功率、轉矩、傳動比、生產(chǎn)率、連接尺寸、相互位置、耐腐蝕性、抗蠕變性、規(guī)定的工件材料和輔助材料、空間大小、安裝限制、制造和運輸?shù)确矫?。?）初步確定主要功能載體的結構。主要功能載體是指承受主要功能的元件（即零件或部件），如減速箱中的齒輪和軸。初步結構設計是指對這些零部件結構形狀進行初步確定。主要憑經(jīng)驗或粗略估算確定其幾何尺寸和空間位置。（3）初步確定輔助功能載體結構。輔助功能是指支承、密封、聯(lián)接、防松和冷卻等。如齒輪軸的軸承、輸出輸入軸的密封、箱體和端蓋等。輔助功能載體確定后，就可以確定初步的結構形式。（4）檢查主、輔助功能載體結構的相互影響及配合性，即結構形狀、幾何尺寸和空間位置是否相互干涉，保證各部分結構之間合理的聯(lián)系。（5）詳細設計主、輔功能載體結構，確定兩種結構的零部件幾何尺寸、相互位置等。設計人員要充分運用自己所掌握的知識以及現(xiàn)代設計方法和手段，并要考慮成本，還要重視結構工藝性。

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