機(jī)電一體化概論

前言

　　機(jī)電一體化是融合檢測(cè)技術(shù)、信息處理技術(shù)、自動(dòng)控制技術(shù)、伺服驅(qū)動(dòng)技術(shù)、微電子技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)以及機(jī)械技術(shù)等多種技術(shù)于一體的新興綜合性學(xué)科?！　C(jī)電一體化的優(yōu)勢(shì)在于從系統(tǒng)、整體的角度出發(fā)，將各相關(guān)技術(shù)協(xié)調(diào)綜合運(yùn)用而取得優(yōu)化效果，因此在機(jī)電一體化系統(tǒng)開(kāi)發(fā)過(guò)程中，特別強(qiáng)調(diào)技術(shù)融合和學(xué)科交叉的作用。一個(gè)機(jī)械工程師或機(jī)械技術(shù)人員如果僅有機(jī)械學(xué)方面的知識(shí)將越來(lái)越難以勝任本職工作，技術(shù)的發(fā)展要求他們必須不斷地了解和掌握足夠的機(jī)電一體化方面的綜合知識(shí)。通過(guò)本課程的學(xué)習(xí)，掌握機(jī)電一體化系統(tǒng)的基礎(chǔ)知識(shí)，對(duì)拓寬學(xué)生的知識(shí)面是很有意義的。　　由于高等職業(yè)技術(shù)教育要大力加強(qiáng)實(shí)踐環(huán)節(jié)，需要對(duì)理論課程進(jìn)行整合。在編寫時(shí)，考慮到高等職業(yè)技術(shù)教育的這些特點(diǎn)，力求做到理論聯(lián)系實(shí)際，注意基礎(chǔ)知識(shí)的復(fù)習(xí)與應(yīng)用，以期學(xué)生對(duì)機(jī)電一體化系統(tǒng)的組成、工作原理、性能分析等有一個(gè)完整的認(rèn)識(shí)。此外，書中每章末均有思考練習(xí)題，這些題目都是實(shí)際生產(chǎn)中遇到的問(wèn)題，期望讀者能提高自學(xué)能力、分析能力，學(xué)會(huì)把理論知識(shí)應(yīng)用于生產(chǎn)實(shí)際，并能有所創(chuàng)新地改進(jìn)系統(tǒng)的性能?！　”窘滩牡牧硪粋€(gè)特點(diǎn)是給出了較多的、經(jīng)過(guò)調(diào)試或者結(jié)合生產(chǎn)和科研的實(shí)際需要，通過(guò)專門設(shè)計(jì)的具體實(shí)用的綜合實(shí)例作為實(shí)驗(yàn)和實(shí)訓(xùn)內(nèi)容，同時(shí)，為學(xué)生的課外科技活動(dòng)提供了豐富的題材。　　本教材由臺(tái)州職業(yè)技術(shù)學(xué)院趙再軍擔(dān)任主編，并編寫了第5、6章，嘉興職業(yè)技術(shù)學(xué)院湯建鑫、杭州職業(yè)技術(shù)學(xué)院吳曉蘇擔(dān)任副主編，并分別編寫了第l、2章和第3、4章，寧波職業(yè)技術(shù)學(xué)院莊艦老師參加了部分內(nèi)容的編寫工作。全書由趙再軍統(tǒng)稿，并請(qǐng)周文利、姚朝霞、周柏青等老師仔細(xì)審閱后定稿。同時(shí)在編寫時(shí)，也采納了浙江大學(xué)出版社的專家組審核編寫本教材大綱時(shí)提出的寶貴意見(jiàn)，在此一并深表感謝?！　∮捎诰帉憰r(shí)間倉(cāng)促，缺點(diǎn)和錯(cuò)誤在所難免，敬請(qǐng)讀者批評(píng)指正。

內(nèi)容概要

本書簡(jiǎn)要介紹了機(jī)電一體化的基礎(chǔ)知識(shí)，系統(tǒng)闡述了構(gòu)成機(jī)電一體化技術(shù)的主要內(nèi)容：機(jī)械系統(tǒng)、微機(jī)接口技術(shù)、傳感技術(shù)、伺服技術(shù)等，為結(jié)合應(yīng)用需要，書中列舉并剖析了一定數(shù)量的應(yīng)用實(shí)例供參考(其中多數(shù)為生產(chǎn)實(shí)際問(wèn)題)，尤其最后一章的綜合實(shí)例，有助于讀者通過(guò)這些實(shí)例進(jìn)一步掌握機(jī)電一體化系統(tǒng)設(shè)計(jì)方法。    本書簡(jiǎn)明扼要、實(shí)用性強(qiáng)，可作為夜大、函大及高職等大專院校機(jī)械類專業(yè)的學(xué)生教材，也可供工程技術(shù)人吊參考，并可作為技術(shù)培訓(xùn)新材。

書籍目錄

第1章  機(jī)電一體化的基本概念  1.1  機(jī)電一體化的定義    1.1.1  機(jī)電一體化的基本涵義    1.1.2  機(jī)電一體化系統(tǒng)的基本要素  1.2  機(jī)電一體化的相關(guān)技術(shù)    1.2.1  機(jī)械技術(shù)    1.2.2  傳感檢測(cè)技術(shù)    1.2.3  信息處理技術(shù)    1.2.4  自動(dòng)控制技術(shù)    1.2.5  伺服驅(qū)動(dòng)技術(shù)    1.2.6  系統(tǒng)總體技術(shù)  1.3  機(jī)電一體化技術(shù)的發(fā)展前景    1.3.1  從性能上看    1.3.2  從功能上看    1.3.3  從層次上看  1.4  機(jī)電一體化技術(shù)的具體應(yīng)用實(shí)例    1.4.1  機(jī)電一體化技術(shù)在機(jī)電產(chǎn)品中的應(yīng)用    1.4.2  機(jī)電一體化技術(shù)在機(jī)械制造中的應(yīng)用——柔性制造系統(tǒng)(FMS)簡(jiǎn)介  復(fù)習(xí)思考題第2章  機(jī)電一體化中機(jī)械系統(tǒng)部件的選擇與設(shè)計(jì)  2.1  概述  2.2  傳動(dòng)機(jī)構(gòu)  2.2.1  傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的種類及特點(diǎn)  2.2.2  傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的基本要求  2.2.3  機(jī)械傳動(dòng)系統(tǒng)的特性  2.2.4  齒輪傳動(dòng)副  2.2.5  滾珠絲杠副  2.2.6  其他傳動(dòng)機(jī)構(gòu)  2.3  導(dǎo)向及支承結(jié)構(gòu)    2.3.1  導(dǎo)軌的分類和基本要求    2.3.2  滾動(dòng)導(dǎo)軌    2.3.3  塑料導(dǎo)軌    2.3.4  回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)支承結(jié)構(gòu)  2.4  機(jī)械執(zhí)行機(jī)構(gòu)    2.4.1  微動(dòng)機(jī)構(gòu)    2.4.2  數(shù)控機(jī)床中自動(dòng)回轉(zhuǎn)刀架  復(fù)習(xí)思考題第3章  機(jī)電一體化中微型計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)及接口設(shè)計(jì)  3.1  控制系統(tǒng)的一般設(shè)計(jì)思路    3.1.1  專用與通用、硬件與軟件的權(quán)衡與決擇    3.1.2  控制系統(tǒng)的一般設(shè)計(jì)思路  3.2  機(jī)電一體化中的微型計(jì)算機(jī)系統(tǒng)    3.2.1  微型計(jì)算機(jī)的基本構(gòu)成    3.2.2  微型計(jì)算機(jī)的分類    3.2.3  程序設(shè)計(jì)語(yǔ)言與微機(jī)軟件    3.2.4  微型計(jì)算機(jī)在機(jī)電一體化中的地位    3.2.5  微機(jī)應(yīng)用領(lǐng)域、選用要點(diǎn)及注意事項(xiàng)    3.2.6  未來(lái)計(jì)算機(jī)的發(fā)展對(duì)機(jī)電一體化技術(shù)的影響  3.3  單片機(jī)控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)    3.3.1  單片機(jī)控制系統(tǒng)的組成形成    3.3.2  單片機(jī)控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)要點(diǎn)    3.3.3  單片機(jī)芯片選擇    3.3.4  單片機(jī)系統(tǒng)擴(kuò)展方法    3.3.5  前向通道接口設(shè)計(jì)    3.3.6  后向通道接口設(shè)計(jì)    3.3.7  光電隔離輸入/輸出控制  3.4  執(zhí)行元件的功率驅(qū)動(dòng)接口    3.4.1  功率驅(qū)動(dòng)接口的分類    3.4.2  功率驅(qū)動(dòng)接口的一般組成形式    3.4.3  功率驅(qū)動(dòng)接口的設(shè)計(jì)要點(diǎn)    3.4.4  功率驅(qū)動(dòng)接口實(shí)例  復(fù)習(xí)思考題第4章  機(jī)電一體化中傳感器與微機(jī)的接口技術(shù)第5章  機(jī)電一體化中伺服系統(tǒng)設(shè)計(jì)第6章  機(jī)電一體化系統(tǒng)設(shè)計(jì)及應(yīng)用實(shí)例參考文獻(xiàn)

章節(jié)摘錄

　　1.3.2從功能上看　　小型化、輕型化、多功能化是功能發(fā)展的主要特點(diǎn)，這是精細(xì)加工技術(shù)發(fā)展的必然，也是提高效率的需要。通過(guò)結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)和精細(xì)加工，可使機(jī)械的重量減輕到與人體重量相稱的程度。而多功能也是自動(dòng)化發(fā)展的要求和必然結(jié)果。為了適應(yīng)自動(dòng)化控制規(guī)模的不斷擴(kuò)大和高技術(shù)發(fā)展，機(jī)電一體化產(chǎn)品不僅要具有數(shù)據(jù)采集、檢測(cè)、記憶、監(jiān)控、執(zhí)行、反饋、自適應(yīng)、自學(xué)習(xí)等多種功能，甚至還要具有神經(jīng)系統(tǒng)的功能，以便能實(shí)現(xiàn)整個(gè)系統(tǒng)的最佳化和智能化。機(jī)械制造工業(yè)絕不只是要求單機(jī)自動(dòng)化，而是要求能實(shí)現(xiàn)一條生產(chǎn)線、一個(gè)車間、一個(gè)工廠甚至更大規(guī)模的全盤自動(dòng)化?！　?.3.3從層次上看　　復(fù)合集成、系統(tǒng)化是層次發(fā)展的特征。復(fù)合集成，既包含各種分技術(shù)的相互滲透、相互融合和各種產(chǎn)品不同結(jié)構(gòu)的優(yōu)化與復(fù)合，又包含在生產(chǎn)過(guò)程中同時(shí)處理加工、裝配、檢測(cè)、管理等多種工序。為了實(shí)現(xiàn)多品種、小批量生產(chǎn)的自動(dòng)化和高效率，應(yīng)使系統(tǒng)具有更廣泛的柔性（柔性是適應(yīng)加工對(duì)象變化的能力）。首先可將系統(tǒng)先分解為若干層次，使系統(tǒng)功能分散，并使各部分協(xié)調(diào)而又安全地運(yùn)轉(zhuǎn)，然后再通過(guò)硬、軟件將各個(gè)層次有機(jī)地連接起來(lái)，使其性能最優(yōu)、功能最強(qiáng)。柔性制造系統(tǒng)就是這種層次結(jié)構(gòu)的典型。

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