光機電一體化技術(shù)手冊（上）

前言

　　從20世紀70年代起，微電子技術(shù)的發(fā)展引起了新技術(shù)領(lǐng)域的深刻變革。光機電一體化技術(shù)就是在微電子技術(shù)向機械工業(yè)領(lǐng)域滲透過程中逐漸形成并發(fā)展起來的，集光、機、電、磁、聲、熱、液、氣于一體的獨立的綜合性交叉學科。經(jīng)過幾十年的發(fā)展，其內(nèi)涵和外延得到了豐富和拓寬，從最初的機械電子化、機電一體化向多學科綜合交叉的光機電一體化、智能化等方向發(fā)展。　　光機電一體化技術(shù)是由光學、光電子學、微電子、信息和機械及其他相關(guān)技術(shù)交叉與融合而構(gòu)成的綜合性高新技術(shù)，也是諸多高新技術(shù)產(chǎn)業(yè)和高新技術(shù)裝備的基礎(chǔ)技術(shù)。先進制造、信息、材料、能源、空間、海洋等高科技領(lǐng)域的技術(shù)發(fā)展和產(chǎn)業(yè)化，傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)的技術(shù)改造，武器裝備的現(xiàn)代化，都要用到光機電一體化技術(shù)?！　≈圃鞓I(yè)是國民經(jīng)濟高速增長的發(fā)動機，是推進信息化的主導產(chǎn)業(yè)；是科學技術(shù)的基本栽體；是實現(xiàn)技術(shù)創(chuàng)新的主要舞臺；是國家的基礎(chǔ)和戰(zhàn)略支柱產(chǎn)業(yè)。制造業(yè)的發(fā)展，依賴于先進的制造裝備的發(fā)展。光機電一體化技術(shù)是裝備制造業(yè)的關(guān)鍵核心技術(shù)，它能使產(chǎn)品實現(xiàn)更新和升級換代，技術(shù)性能指標大幅度提高，在功能、水平、質(zhì)量、品種、使用效果和價格等方面能更好地滿足國內(nèi)外市場需求，增強了產(chǎn)品的競爭性。另一方面，光機電一體化的生產(chǎn)裝備易于根據(jù)市場需求組織和改變產(chǎn)品生產(chǎn)，縮短新產(chǎn)品生產(chǎn)周期，降低能耗和生產(chǎn)成本，增強企業(yè)生產(chǎn)經(jīng)營的競爭能力。因此，光機電一體化以其本身特有的技術(shù)優(yōu)勢迅速改變現(xiàn)代制造產(chǎn)業(yè)的產(chǎn)品結(jié)構(gòu)和生產(chǎn)裝備結(jié)構(gòu)?！　榱藵M足制造業(yè)領(lǐng)域的科技人員對于光機電一體化技術(shù)的迫切需求，為讀者奉獻一本光機電領(lǐng)域及相關(guān)領(lǐng)域的先進實用的工具書。我們組織了華中科技大學、清華大學、重慶大學、上海交通大學、武漢科技學院和無錫關(guān)心半導體有限公司等高等院校和單位的多個領(lǐng)域的專家、教授和富有經(jīng)驗的高級工程師聯(lián)合編寫了這本《光機電一體化技術(shù)手冊》?！　”臼謨韵到y(tǒng)全面地介紹了光機電一體化技術(shù)的各構(gòu)成技術(shù)的運用、基礎(chǔ)元器件和構(gòu)件的選用以及典型的光機電一體化系統(tǒng)實例，選用最新的國家標準，產(chǎn)品型號、性能參數(shù)準確可靠，突出先進性、實用性的特點。　　本手冊包括12篇，分上下兩冊。上冊包括第1篇至第6篇，下冊包括第7篇至第12篇?！　∩蟽缘闹饕獌?nèi)容包括：總論、機械傳動與執(zhí)行裝置、光機電系統(tǒng)常用集成器件、傳感器與光機電測量技術(shù)、接口技術(shù)及現(xiàn)場總線和激光加工裝備與快速原型裝備。　　下冊的主要內(nèi)容包括：驅(qū)動技術(shù)與驅(qū)動電動機、控制用計算機與控制系統(tǒng)、工業(yè)機器人、數(shù)字加工裝備、光機電技術(shù)在汽車電子系統(tǒng)中應(yīng)用和其他典型光機電系統(tǒng)?！　”緯晒┕鈾C電一體化領(lǐng)域的技術(shù)研究產(chǎn)品開發(fā)的人員、從事技術(shù)應(yīng)用及產(chǎn)品制造的工程技術(shù)人員使用，也可供相關(guān)部門及相關(guān)行業(yè)的技術(shù)管理人員參考。

內(nèi)容概要

《光機電一體化技術(shù)手冊》系統(tǒng)全面地介紹了光機電一體化技術(shù)的各構(gòu)成技術(shù)的運用、基礎(chǔ)元器件和構(gòu)件的選用以及典型的光機電一體化系統(tǒng)實例，選用最新的國家標準，產(chǎn)品型號、性能參數(shù)準確可靠，突出先進性、實用性的特點。上冊共分6篇，主要內(nèi)容包括：總論、機械傳動與執(zhí)行裝置、光機電系統(tǒng)常用集成器件、傳感器與光機電測量技術(shù)、接口技術(shù)及現(xiàn)場總線和激光加工裝備與快速原型裝備。    本書可供光機電一體化領(lǐng)域的技術(shù)研究產(chǎn)品開發(fā)的人員、從事技術(shù)應(yīng)用及產(chǎn)品制造的工程技術(shù)人員使用，也可供相關(guān)部門及相關(guān)行業(yè)的技術(shù)管理人員參考。

書籍目錄

前言第1篇  總論　第1章  光機電一體化技術(shù)概述　　1.1光機電一體化技術(shù)    　1.1.1  光機電一體化技術(shù)的基本概念    　1.1.2光機電一體化系統(tǒng)的基本組成    　1.1.3光機電一體化相關(guān)技術(shù)  　1.2光機電一體化技術(shù)在現(xiàn)代制造業(yè)中的地位和作用　第2章光機電一體化系統(tǒng)設(shè)計　　2.1光機電一體化系統(tǒng)工程化設(shè)計　    2.1.1  光機電一體化系統(tǒng)工程化設(shè)計特點    　2.1.2光機電一體化系統(tǒng)設(shè)計的步驟    　2.1.3光機電一體化系統(tǒng)設(shè)計方案的評價　    2.1.4光機電一體化系統(tǒng)設(shè)計中的質(zhì)量控制　　2.2光機電一體化系統(tǒng)的評價分析　　  2.2.1可靠性安全性分析　　　  2.2.2系統(tǒng)柔性及匹配性分析　　  2.2.3友好操作性分析　　  2.2.4可維修性分析　　  2.2.5技術(shù)經(jīng)濟性分析　  2.3光機電一體化系統(tǒng)抗干擾技術(shù)　　  2.3.1干擾的產(chǎn)生和傳播　　  2.3.2干擾的抑制　第3章光機電一體化技術(shù)發(fā)展方向　　3.1光機電一體化技術(shù)發(fā)展趨勢　　  3.1.1控制數(shù)字化和智能化　　  3.1.2系統(tǒng)開放、網(wǎng)絡(luò)化　　  3.1.3操作仿生、擬人化  　　3.1.4產(chǎn)品綠色、微型化　　3.2  現(xiàn)代制造業(yè)光機電一體化的技術(shù)方向  　　3.2.1現(xiàn)代制造業(yè)  　　3.2.2制造業(yè)信息化的主要方向  　　3.2.3  制造業(yè)信息化未來的發(fā)展趨勢　　3.3典型光機電一體化產(chǎn)品技術(shù)的發(fā)展  　　3.3.1數(shù)控機床技術(shù)的發(fā)展  　　3.3.2工業(yè)機器人的發(fā)展  　　3.3.3自動生產(chǎn)系統(tǒng)及各種自動化成套裝備的發(fā)展　　3.4  國內(nèi)外機電一體化技術(shù)的研究熱點　　  3.4.1新型光機電系統(tǒng)的研究　　  3.4.2高速運動控制平臺的研究與開發(fā)  　　3.4.3高速、高精度、智能化驅(qū)動部件和控制技術(shù)　　  3.4.4光機電一體化設(shè)備群智能管理控制技術(shù)及系統(tǒng)　　  3.4.5機器人急需解決的技術(shù)問題　　3.5光機電一體化技術(shù)的發(fā)展戰(zhàn)略　　參考文獻第2篇機械傳動與執(zhí)行裝置　第1章光機電一體化機械系統(tǒng)  　1.1光機電一體化機械系統(tǒng)概述　  1.2光機電一體化系統(tǒng)對機械系統(tǒng)的要求　  1.3光機電一體化機械系統(tǒng)的分類和特點　第2章  光機電一體化中的傳動裝置　　2.1  光機電一體化中的傳動裝置概述    　2.1.1  光機電一體化對傳動裝置的要求    　2.1.2光機電一體化傳動裝置的類型和特點　　2.2齒輪傳動　　　2.2.1齒輪傳動系統(tǒng)的概述　　　2.2.2齒輪傳動系統(tǒng)的類型及特點　　　2.2.3齒輪傳動系統(tǒng)的選用原則　　　2.2.4齒輪傳動系統(tǒng)的應(yīng)用實例　　2.3滾珠絲杠副　　  2.3.1  滾珠絲杠副的結(jié)構(gòu)形式和特點　　  2.3.2　滾珠絲杠副的選用原則　　  2.3.3滾珠絲杠副的應(yīng)用實例　　2.4光機電系統(tǒng)常用減速器　　  2.4.1  光機電系統(tǒng)常用減速器概述　　　……第3篇　光機電系統(tǒng)常用集成器件第4篇　傳感器與光機電測量技術(shù)第5篇　接口技術(shù)及現(xiàn)聲總線第6篇　激光加工裝備與快速原型裝備參考文獻

章節(jié)摘錄

　　傳動裝置是指將動力機產(chǎn)生的機械能傳遞到執(zhí)行機構(gòu)上去的中間裝置。以傳遞動力為主的傳動稱動力傳動；以傳遞運動為主的（例如控制傳動）為運動傳動，后者對傳動精度有更高的要求。傳動裝置的任務(wù)主要有以下幾個方面：　　1）把動力機輸出的速度降低或增高，以適合執(zhí)行部分的需要；　　2）用動力機進行調(diào)速不經(jīng)濟或不可能時，采用變速傳動來滿足執(zhí)行部分經(jīng)常變速的需要；　　3）把動力機輸出的轉(zhuǎn)矩變?yōu)閳?zhí)行部分需要的轉(zhuǎn)矩或力；　　4）把動力機輸出的等速旋轉(zhuǎn)運動轉(zhuǎn)變?yōu)閳?zhí)行部分要求的運動形式；　　5）實現(xiàn)一個或多個動力機驅(qū)動若干個相同或不相同的執(zhí)行機構(gòu)；　　6）由于受機體外型、尺寸的限制，或為了安全和操作方便，執(zhí)行機構(gòu)不宜與動力機直接連接時，需要用傳動裝置來連接?！　C械傳動系統(tǒng)的基本任務(wù)是保證工作機實現(xiàn)預(yù)期的運動要求和傳遞動力。傳動系統(tǒng)以動力機輸出量（力、運動、功率）作為輸入量，其輸出量為執(zhí)行機構(gòu)的輸入量（力、運動、功率），選擇和設(shè)計傳動系統(tǒng)時，需要研究這些量的變化及相互關(guān)系（傳動比、變矩系數(shù)和傳遞效率等）以及各種傳動元件的特性（如運動形式的轉(zhuǎn)換、功率及轉(zhuǎn)矩范圍等）。

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