機電一體化系統(tǒng)設(shè)計

前言

本書第一版1996年出版，2001年出版了第二版，經(jīng)過十多年的使用，許多學校對本書提出了一些很好的建議。根據(jù)這些建議，我們對本書的相關(guān)內(nèi)容做了適當刪減與補充。由于該書是對學生所學基礎(chǔ)理論課和專業(yè)基礎(chǔ)課內(nèi)容的綜合運用，所以根據(jù)作者多年的教學、科研實踐與教學需要，增加了計算機數(shù)字控制（CNC）及其數(shù)控程序編制基礎(chǔ)的部分相關(guān)內(nèi)容簡介，對檢測傳感器與機電一體化系統(tǒng)元、部件特性分析以及典型機電一體化系統(tǒng)實例等章節(jié)的內(nèi)容，做了部分修改與增補，并對各章之后的習題與思考題作了適當調(diào)整?！皺C電一體化”是機械技術(shù)、電子技術(shù)和信息技術(shù)等各相關(guān)技術(shù)有機結(jié)合的一種新形式，是電子技術(shù)、信息技術(shù)向機械技術(shù)領(lǐng)域滲透過程中逐漸形成的一個新概念，是機械技術(shù)、電子技術(shù)與信息技術(shù)的新興交叉學科。所謂“機電一體化”并不是機械技術(shù)和電子技術(shù)等的簡單組合，而是相互取長補短、有機結(jié)合（融合），以實現(xiàn)系統(tǒng)構(gòu)成與性能的最佳化。隨著機械技術(shù)、電子技術(shù)和信息技術(shù)的飛速發(fā)展，機械技術(shù)、電子技術(shù)和信息技術(shù)的相互滲透勢不可擋。“機電有機結(jié)合”是實現(xiàn)機電一體化系統(tǒng)（產(chǎn)品）的短、小、輕、薄和智能化，從而達到節(jié)省能源，節(jié)省材料，實現(xiàn)多功能、高性能和高可靠性目的的最根本的技術(shù)手段。本書的最大特點是，從機電有機結(jié)合的角度較系統(tǒng)地闡述了機電一體化系統(tǒng)的設(shè)計原理與設(shè)計方法，充分體現(xiàn)了“以機為主、以電為用、機電有機結(jié)合”的原則。全書共分九章，內(nèi)容包括：概論（簡述了機電一體化原理及機電一體化系統(tǒng)設(shè)計的相關(guān)技術(shù)）；機電一體化系統(tǒng)機械系統(tǒng)部件的選擇與設(shè)計；機電一體化系統(tǒng)執(zhí)行元件的選擇與設(shè)計；機電一體化系統(tǒng)的微機控制系統(tǒng)的選擇及接口設(shè)計；機電一體化系統(tǒng)的元、部件特性分析；計算機數(shù)字控制程序編制基礎(chǔ)簡介；機電一體化系統(tǒng)機電有機結(jié)合的分析與設(shè)計；傳統(tǒng)機械加工設(shè)備的機電一體化改造分析與設(shè)計；典型機電一體化系統(tǒng)設(shè)計簡介等。參加本書編寫工作的有張建民、唐水源、馮淑華、郝娟、牛志剛，由張建民任主編。本書曾得到清華大學王先逵教授、北京工業(yè)大學費仁元教授、北京機械工業(yè)學院徐小力教授、北京理工大學王信義教授的指導和幫助，在此謹向他們表示深切的謝意。由于編著者水平和經(jīng)驗有限，書中難免不足之處，敬請讀者批評指正。

內(nèi)容概要

“機電一體化系統(tǒng)設(shè)計”從“系統(tǒng)”的角度出發(fā)，對其機械系統(tǒng)的元、部件和微機控制系統(tǒng)的元(器)件的工作原理、特點、選用原則與選用方法進行了論述，在簡要分析其靜、動態(tài)特性的基礎(chǔ)上，重點從機電有機結(jié)合(機電一體化)的角度，對系統(tǒng)(產(chǎn)品)的穩(wěn)態(tài)設(shè)計與動態(tài)設(shè)計方法做了較詳細介紹，并列舉了一些典型的機電一體化系統(tǒng)設(shè)計實例。書后附有常用基本邏輯符號的中外及新舊標準對照表。
本書特色明顯、內(nèi)容豐富、條理清晰、圖文并茂、深淺適宜，不僅可作為大學本科相關(guān)專業(yè)的專業(yè)課教材，也可供夜大、函大、職大等相關(guān)專業(yè)選用，還可供從事機電一體化系統(tǒng)設(shè)計、制造的工程技術(shù)人員參考。

書籍目錄

第一章 概論
 第一節(jié) 機電一體化時代與機電一體化技術(shù)革命
 第二節(jié) 優(yōu)先發(fā)展機電一體化的領(lǐng)域及其共性關(guān)鍵技術(shù)
 第三節(jié) 機電一體化系統(tǒng)構(gòu)成要素及功能構(gòu)成
 第四節(jié) 機電一體化系統(tǒng)構(gòu)成要素之間的連接
 第五節(jié) 機電一體化系統(tǒng)的功能評價
 第六節(jié) 機電一體化系統(tǒng)設(shè)計的考慮方法及設(shè)計類型
 第七節(jié) 機電一體化系統(tǒng)的設(shè)計流程
 第八節(jié) 機電一體化工程與系統(tǒng)工程
 第九節(jié) 機電一體化系統(tǒng)的設(shè)計程序、準則與規(guī)律
 第十節(jié) 機電一體化系統(tǒng)的開發(fā)工程與現(xiàn)代設(shè)計方法
 習題與思考題
第二章 機械系統(tǒng)部件的選擇與設(shè)計
 第一節(jié) 機械系統(tǒng)部件的設(shè)計要求
 第二節(jié) 機械傳動部件的選擇與設(shè)計
 第三節(jié) 導向支承部件的選擇與設(shè)計
 第四節(jié) 旋轉(zhuǎn)支承部件的類型與選擇
 第五節(jié) 軸系部件的選擇與設(shè)計
 第六節(jié) 機電一體化系統(tǒng)的機座或機架
 習題與思考題
第三章 執(zhí)行元件的選擇與設(shè)計
 第一節(jié) 執(zhí)行元件的種類、特點及基本要求
 第二節(jié) 常用的控制用電動機
 第三節(jié) 直流(DC)與交流(AC)伺服電機及驅(qū)動
 第四節(jié) 步進電機及驅(qū)動
 習題與思考題
第四章 微機控制系統(tǒng)的選擇及接口設(shè)計
 第一節(jié) 專用與通用的抉擇、硬件與軟件的權(quán)衡
 第二節(jié) 微機控制系統(tǒng)的設(shè)計思路
 第三節(jié) 微機控制系統(tǒng)的構(gòu)成與種類
 第四節(jié) 微機控制系統(tǒng)的軟件與程序設(shè)計語言
 第五節(jié) 微機應(yīng)用領(lǐng)域及其選用要點
 第六節(jié) 8086/8088CPU的硬件結(jié)構(gòu)特點
 第七節(jié) Z80CPU的硬件結(jié)構(gòu)特點、存儲器及輸入/輸出擴展接口
 第八節(jié) 單片機的硬件結(jié)構(gòu)特點及其最小應(yīng)用系統(tǒng)
 第九節(jié) 數(shù)字顯示器及鍵盤的接口電路
 第十節(jié) 微機應(yīng)用系統(tǒng)的輸入/輸出控制的可靠性設(shè)計
 第十一節(jié) 可編程邏輯控制器(PLC)的構(gòu)成及應(yīng)用舉例
 第十二節(jié) 常用檢測傳感器的性能特點、選用及其微機接口
 習題與思考題
第五章 機電一體化系統(tǒng)的元、部件特性分析
 第一節(jié) 自動控制理論與機電一體化系統(tǒng)
 第二節(jié) 機電一體化系統(tǒng)的元、部件動態(tài)特性
 第三節(jié) 傳感器的動態(tài)特性
 第四節(jié) 執(zhí)行元件的動態(tài)特性
 習題與思考題
第六章 計算機數(shù)字控制程序編制基礎(chǔ)簡介
 第一節(jié) 數(shù)控機床類型及其控制方式
 第二節(jié) 數(shù)控系統(tǒng)組成及數(shù)控程序編制基礎(chǔ)
 習題與思考題
第七章 機電一體化系統(tǒng)機電有機結(jié)合的分析與設(shè)計
 第一節(jié) 機電一體化系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)與動態(tài)設(shè)計
 第二節(jié) 機電有機結(jié)合之一——機電一體化系統(tǒng)穩(wěn)態(tài)設(shè)計的考慮方法
 第三節(jié) 機電有機結(jié)合之二——機電一體化系統(tǒng)動態(tài)設(shè)計的考慮方法
 第四節(jié) 機電一體化系統(tǒng)的可靠性、安全性設(shè)計
 習題與思考題
第八章 傳統(tǒng)機械加王設(shè)備的機電一體化改造分析與設(shè)計
 第一節(jié) 傳統(tǒng)機械加工機床機電一體化改造分析
 第二節(jié) 微機控制系統(tǒng)的設(shè)計分析
 習題與思考題
第九章 典型機電一體化系統(tǒng)設(shè)計簡介
 第一節(jié) 計算機數(shù)控機床
 第二節(jié) 工業(yè)機器人
 第三節(jié) 汽車的機電一體化概況
 第四節(jié) 三坐標測量機
 第五節(jié) 自動售票機
 第六節(jié) 自動售貨機
 第七節(jié) 電子秤
 第八節(jié) 電子灶烹調(diào)自動化
 習題與思考題
附錄 常用基本邏輯符號的中外及新舊標準對照表
參考文獻

章節(jié)摘錄

插圖：1.滾珠絲杠副的組成及特點滾珠絲杠副是一種新型螺旋傳動機構(gòu)，其具有螺旋槽的絲杠與螺母之間裝有中間傳動元件——滾珠。從圖2.3所示的滾珠絲杠螺母機構(gòu)組成可知，它由絲杠3、螺母2、滾珠4和反向器（滾珠循環(huán)反向裝置）1四部分組成。當絲杠轉(zhuǎn)動時，帶動滾珠沿螺紋滾道滾動，為防止?jié)L珠從滾道端面掉出，在螺母的螺旋槽兩端設(shè)有滾珠回程引導裝置構(gòu)成滾珠的循環(huán)返回通道，從而形成滾珠流動的閉合通路。與滑動絲杠副相比，滾珠絲杠副除上述優(yōu)點外，還具有軸向剛度高（即通過適當預(yù)緊可消除絲杠與螺母之間的軸向間隙）、運動平穩(wěn)、傳動精度高、不易磨損、使用壽命長等優(yōu)點。但由于不能自鎖，具有傳動的可逆性，在用做升降傳動機構(gòu)時，需要采取制動措施。2.滾珠絲杠副的典型結(jié)構(gòu)類型從螺紋滾道的截面形狀、滾珠的循環(huán)方式和消除軸向間隙的調(diào)整方法進行區(qū)分，滾珠絲杠副具有多種不同的結(jié)構(gòu)形式。（1）螺紋滾道型面（法向）的形狀及主要尺寸我國生產(chǎn)的滾珠絲杠副的螺紋滾道有單圓弧型和雙圓弧型，如圖2.4所示。滾道型面與滾珠接觸點的法線與絲杠軸向的垂線間的夾角a稱接觸角，一般為45度單圓弧型螺紋滾道的接觸角隨軸向載荷大小的變化而變化，主要由軸向載荷所引起的接觸變形的大小而定。a增大時，傳動效率、軸向剛度以及承載能力也隨之增大。由于單圓弧型滾道加工用砂輪成形較簡單，故容易得到較高的加工精度。單圓弧型面的滾道圓弧半徑R稍大于滾珠半徑rk。

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《機電一體化系統(tǒng)設(shè)計(第3版)》是由高等教育出版社出版的。

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