機(jī)電一體化設(shè)計基礎(chǔ)

內(nèi)容概要

　　《機(jī)電一體化設(shè)計基礎(chǔ)》在簡要介紹機(jī)電一體化基本概念、機(jī)電一體化產(chǎn)品構(gòu)成及其設(shè)計與開發(fā)工程技術(shù)路線的基礎(chǔ)上，結(jié)合機(jī)電一體化共性關(guān)鍵技術(shù)的應(yīng)用，重點針對機(jī)電一體化產(chǎn)品總體及其機(jī)械系統(tǒng)、檢測系統(tǒng)、伺服系統(tǒng)、控制系統(tǒng)和仿真分析的基礎(chǔ)理論、設(shè)計原理和設(shè)計方法進(jìn)行了系統(tǒng)、詳細(xì)、深入淺出的分析和介紹。
《機(jī)電一體化設(shè)計基礎(chǔ)》兼顧了課堂教學(xué)及自學(xué)的特點和需要，各章都附有適量的練習(xí)題，有助于讀者加深對本書內(nèi)容的理解及檢驗學(xué)習(xí)效果。
《機(jī)電一體化設(shè)計基礎(chǔ)》適合高職高專機(jī)電一體化專業(yè)及相關(guān)專業(yè)學(xué)生學(xué)習(xí)。

書籍目錄

模塊一　機(jī)電一體化系統(tǒng)概論
　【學(xué)習(xí)目標(biāo)】
　任務(wù)一　認(rèn)知機(jī)電一體化
　【任務(wù)描述】
　【知識準(zhǔn)備】
　　1.機(jī)電一體化的發(fā)展概況及發(fā)展趨勢
　　2.機(jī)電一體化的關(guān)鍵技術(shù)
　　3.機(jī)電一體化系統(tǒng)設(shè)計及其工程路線
　　4.詳細(xì)設(shè)計步驟
　【任務(wù)實施】了解CNC機(jī)床內(nèi)部功能構(gòu)成
　　1.機(jī)電一體化產(chǎn)品的五種內(nèi)部功能
　　2. CNC機(jī)床的內(nèi)部功能
　【知識拓展】機(jī)電一體化的發(fā)展趨勢
　【學(xué)習(xí)小結(jié)】
　　習(xí)題一
模塊二　機(jī)械系統(tǒng)設(shè)計
　【學(xué)習(xí)目標(biāo)】
　任務(wù)一　傳動機(jī)構(gòu)設(shè)計
　【任務(wù)描述】
　【知識準(zhǔn)備】
　　1.傳動機(jī)構(gòu)性能要求
　　2.傳動機(jī)構(gòu)類型及其原理
　　3.傳動機(jī)構(gòu)的典型結(jié)構(gòu)
　【任務(wù)實施】傳動機(jī)構(gòu)的典型結(jié)構(gòu)設(shè)計計算
　【知識拓展】常用傳動機(jī)構(gòu)簡介
　任務(wù)二　支撐與導(dǎo)向機(jī)構(gòu)設(shè)計
　【任務(wù)描述】
　【知識準(zhǔn)備】
　　1.支撐與導(dǎo)向機(jī)構(gòu)性能要求
　　2.支撐與導(dǎo)向機(jī)構(gòu)類型
　　3.支撐與導(dǎo)向機(jī)構(gòu)的典型結(jié)構(gòu)
　【任務(wù)實施】支撐與導(dǎo)向機(jī)構(gòu)的典型結(jié)構(gòu)設(shè)計計算
　【知識拓展】導(dǎo)軌的材料
　任務(wù)三　執(zhí)行機(jī)構(gòu)設(shè)計
　【任務(wù)描述】
　【知識準(zhǔn)備】
　　1.執(zhí)行機(jī)構(gòu)性能要求
　　2.執(zhí)行機(jī)構(gòu)類型及其原理
　【任務(wù)實施】執(zhí)行機(jī)構(gòu)的設(shè)計計算
　　1.機(jī)械夾持器
　　2.特種末端執(zhí)行器
　　3.靈巧手
　【知識拓展】執(zhí)行機(jī)構(gòu)的新型結(jié)構(gòu)
　【學(xué)習(xí)小結(jié)】
　　習(xí)題二
模塊三　檢測系統(tǒng)設(shè)計
　【學(xué)習(xí)目標(biāo)】
　任務(wù)一　模擬式傳感器信號的檢測
　【任務(wù)描述】
　【知識準(zhǔn)備】模擬信號檢測系統(tǒng)的構(gòu)成
　【任務(wù)實施】
　　1.認(rèn)知基本轉(zhuǎn)換電路
　　2.認(rèn)知信號放大電路
　　3.認(rèn)知濾波器
　　4.認(rèn)知運算電路
　【知識拓展】模擬傳感器系統(tǒng)的抗干擾措施
　　1.干擾的種類
　　2.模擬傳感器抗干擾的措施
　任務(wù)二　數(shù)字式傳感器信號的檢測
　【任務(wù)描述】
　【知識準(zhǔn)備】數(shù)字信號檢測系統(tǒng)的組成
　【任務(wù)實施】
　　1．多路采集細(xì)分與辨向
　　2.電阻鏈移相細(xì)分與辨向
　　3.鎖相倍頻細(xì)分與辨向
　　4．脈沖填充細(xì)分與辨向
　【知識拓展】數(shù)字傳感器的驅(qū)動電路
　任務(wù)三　檢測信號的采集和預(yù)處理
　【任務(wù)描述】
　【知識準(zhǔn)備】模擬量的轉(zhuǎn)換輸入方式
　【任務(wù)實施】
　　1.認(rèn)知模擬多路開關(guān)
　　2.了解信號采樣與保持
　　3.了解數(shù)字信號的預(yù)處理
　　4.了解傳感器的非線性補(bǔ)償
　【知識拓展】傳感器的零位誤差和增益誤差補(bǔ)償
　【學(xué)習(xí)小結(jié)】
　　習(xí)題三
模塊四　控制系統(tǒng)設(shè)計
　【學(xué)習(xí)目標(biāo)】
　任務(wù)一　被控對象數(shù)學(xué)模型的建立
　【任務(wù)描述】
　【知識準(zhǔn)備】
　　1.數(shù)學(xué)模型的類型
　　2.建立數(shù)學(xué)模型方法
　　3.被控對象模型的辨識
　【任務(wù)實施】被控對象數(shù)學(xué)建模實例
　【知識拓展】典型環(huán)節(jié)的數(shù)學(xué)模型實例
　　1.機(jī)械平移系統(tǒng)
　　2.機(jī)械轉(zhuǎn)動系統(tǒng)
　任務(wù)二　了解計算機(jī)控制技術(shù)
　【任務(wù)描述】
　【知識準(zhǔn)備】
　　1.計算機(jī)控制系統(tǒng)的組成及特點
　　2.計算機(jī)控制算法
　　3.數(shù)字控制器設(shè)計
　　4.控制輸出接口設(shè)計
　【任務(wù)實施】計算機(jī)控制技術(shù)應(yīng)用實例
　　1.自動化立體倉庫概述
　　2．巷道堆垛機(jī)控制系統(tǒng)
　　3． DeviceNet網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)及其網(wǎng)絡(luò)配置
　【知識拓展】計算機(jī)控制技術(shù)的發(fā)展
　【學(xué)習(xí)小結(jié)】
　　習(xí)題四
模塊五　伺服系統(tǒng)設(shè)計
　【學(xué)習(xí)目標(biāo)】
　任務(wù)一　熟悉伺服系統(tǒng)的分類及設(shè)計要求
　【任務(wù)描述】
　【知識準(zhǔn)備】
　　1.伺服系統(tǒng)的概念
　　2.伺服系統(tǒng)的分類
　　3.伺服系統(tǒng)的構(gòu)成
　　4.伺服系統(tǒng)的基本要求
　　5.伺服系統(tǒng)的執(zhí)行元件
　【任務(wù)實施】伺服系統(tǒng)設(shè)計
　【知識拓展】數(shù)控機(jī)床的主軸與進(jìn)給伺服系統(tǒng)
　　1.主軸伺服系統(tǒng)
　　2.進(jìn)給伺服系統(tǒng)
　任務(wù)二　認(rèn)知步進(jìn)電機(jī)伺服系統(tǒng)
　【任務(wù)描述】
　【知識準(zhǔn)備】
　　1.步進(jìn)電機(jī)的工作原理及特點
　　2.步進(jìn)電機(jī)的結(jié)構(gòu)類型
　　3.步進(jìn)電機(jī)的運行特性及參數(shù)
　　4.步進(jìn)電機(jī)的微機(jī)開環(huán)控制
　　5.步進(jìn)電機(jī)的微機(jī)閉環(huán)控制
　【任務(wù)實施】步進(jìn)電機(jī)伺服系統(tǒng)的典型計算
　　1.系統(tǒng)的脈沖當(dāng)量
　　2.慣量匹配
　　3.轉(zhuǎn)矩的匹配
　　4.速度的匹配
　【知識拓展】步進(jìn)電機(jī)伺服系統(tǒng)設(shè)計的主要內(nèi)容
　任務(wù)三　認(rèn)知直流伺服系統(tǒng)
　【任務(wù)描述】
　【知識準(zhǔn)備】
　　1.直流伺服電機(jī)的原理、結(jié)構(gòu)、控制方式及分類
　　2.直流伺服電機(jī)的靜態(tài)和動態(tài)特性
　　3.直流伺服電機(jī)的調(diào)速
　　4.直流位置伺服系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)及數(shù)學(xué)模型
　【任務(wù)實施】直流伺服系統(tǒng)設(shè)計的有關(guān)計算
　　1.伺服剛度
　　2.滾珠絲桿的扭轉(zhuǎn)剛度及綜合軸向剛度
　　3.固有頻率的計算
　　4.失動量的計算
　【知識拓展】無刷直流伺服電機(jī)
任務(wù)四　認(rèn)知交流伺服系統(tǒng)
　【任務(wù)描述】
　【知識準(zhǔn)備】
　　1.交流伺服電機(jī)工作原理和特點
　　2.交流伺服電動機(jī)的類型
　【任務(wù)實施】異步電動機(jī)的調(diào)速
　　1. V1/f1變頻調(diào)速原理
　　2.轉(zhuǎn)差頻率控制的變頻調(diào)速
　　3.矢量控制技術(shù)
　【知識拓展】高性能交流伺服系統(tǒng)的發(fā)展
任務(wù)五　認(rèn)知直線電動機(jī)
　【任務(wù)描述】
　【知識準(zhǔn)備】
　　1.直線電動機(jī)的基本原理
　　2.直線電機(jī)的分類及特點
　【任務(wù)實施】分析典型直線電動機(jī)
　　1.直線直流電動機(jī)
　　2.直線步進(jìn)電動機(jī)
　　3.壓電式直線電動機(jī)
　【知識拓展】直線電機(jī)技術(shù)的發(fā)展
　【學(xué)習(xí)小結(jié)】
　　習(xí)題五
模塊六　仿真在機(jī)電系統(tǒng)設(shè)計中的作用
　【學(xué)習(xí)目標(biāo)】
　任務(wù)一　機(jī)械傳動系統(tǒng)的仿真
　【任務(wù)描述】
　【知識準(zhǔn)備】
　　1. Simulink和SimMechanics環(huán)境下的建模仿真
　　2.機(jī)械傳動系統(tǒng)的動力學(xué)模型
　　3.傳動機(jī)構(gòu)的仿真分析
　【任務(wù)實施】
　　1.齒輪傳動機(jī)構(gòu)Simulink仿真分析
　　2.齒輪傳動機(jī)構(gòu)SimMechanics仿真分析
　【知識拓展】傳動機(jī)構(gòu)的機(jī)械參數(shù)對系統(tǒng)性能的影響
　　1.慣量的影響
　　2.摩擦阻尼的影響
　　3.剛度的影響
　　4.傳動鏈的誤差
　任務(wù)二　機(jī)構(gòu)動態(tài)仿真
　【任務(wù)描述】
　【知識準(zhǔn)備】
　　1.機(jī)構(gòu)運動學(xué)模型及仿真
　　2.機(jī)構(gòu)動力學(xué)分析
　【任務(wù)實施】平面五連桿機(jī)器人動態(tài)仿真實例
　　1.正向運動學(xué)模型
　　2.逆向運動學(xué)模型
　　3.基于數(shù)學(xué)模型的運動學(xué)仿真分析
　　4.基于SimMechanics的動力學(xué)仿真分析
　【知識拓展】建模與仿真的校核、驗證與確認(rèn)
　任務(wù)三　伺服驅(qū)動系統(tǒng)的仿真
　【任務(wù)描述】
　【知識準(zhǔn)備】
　　1.基于傳遞函數(shù)的伺服控制系統(tǒng)仿真
　　2.基于狀態(tài)空間的伺服控制系統(tǒng)仿真
　【任務(wù)實施】倒立擺系統(tǒng)伺服控制仿真實例
　【知識拓展】模糊控制系統(tǒng)仿真
　　1.模糊控制系統(tǒng)組成
　　2.模糊控制的基本原理
　【學(xué)習(xí)小結(jié)】
　　習(xí)題六
模塊七　機(jī)電一體化總體設(shè)計
　【學(xué)習(xí)目標(biāo)】
　任務(wù)一　了解總體設(shè)計功能及性能指標(biāo)的分配
　【任務(wù)描述】
　【知識準(zhǔn)備】
　　1.機(jī)電一體化系統(tǒng)內(nèi)部功能的設(shè)計要求
　　2.機(jī)電一體化系統(tǒng)常用性能指標(biāo)
　　3.常用性能指標(biāo)分配原則
　【任務(wù)實施】功能及性能指標(biāo)分配實例
　【知識拓展】機(jī)電一體化系統(tǒng)的性能評價
　任務(wù)二　熟悉總體設(shè)計的方法和步驟
　【任務(wù)描述】
　【知識準(zhǔn)備】
　　1.機(jī)電一體化產(chǎn)品的設(shè)計類型和總體設(shè)計方法
　　2.機(jī)電一體化產(chǎn)品的設(shè)計與現(xiàn)代設(shè)計方法
　　3.機(jī)電一體化系統(tǒng)(或產(chǎn)品)的設(shè)計步驟
　【任務(wù)實施】定量電子秤總體設(shè)計實例
　【知識拓展】機(jī)電一體化系統(tǒng)的可靠性設(shè)計方法
　【學(xué)習(xí)小結(jié)】
　　習(xí)題七
參考文獻(xiàn)

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