機電一體化系統(tǒng)設(shè)計

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)，通過講述機械零部件、機電元器件的工作原理、特點、選用方法等，重點論述機電一體化系統(tǒng)的基本理論與設(shè)計方法。主要內(nèi)容包括：緒論、機械機構(gòu)與系統(tǒng)、執(zhí)行元件與驅(qū)動系統(tǒng)、計算機與控制系統(tǒng)、傳感器與檢測系統(tǒng)、低壓電器與動力源、機電系統(tǒng)動態(tài)特性分析、機電一體化技術(shù)應(yīng)用實例。重點介紹了最常用的控制用計算機、控制用電動機和機械量傳感器。本書條理清晰、由淺入深，強調(diào)了機電一體化較強的綜合性和實踐性。
賈慧芳和鄭海明主編的《機電一體化系統(tǒng)設(shè)計》可作為高等院校機械、自動化類各專業(yè)的本科生、研究生教材，也可供從事機電一體化設(shè)計、制造的工程技術(shù)人員學(xué)習(xí)參考。

書籍目錄

第1章 緒論
1．1 機電一體化基本概念
1．2 機電一體化系統(tǒng)構(gòu)成
1．2．1 機械本體
1．2．2 動力能源單元
1．2．3 傳感與檢測單元
1．2．4 執(zhí)行與驅(qū)動單元
1．2．5 控制與信息處理單元
1．2．6 接 口
1．3 機電一體化關(guān)鍵技術(shù)
1．3．1 機械技術(shù)
1．3．2 計算機信息處理技術(shù)
1．3．3 傳感檢測技術(shù)
1．3．4 自動控制技術(shù)
1．3．5 伺服驅(qū)動技術(shù)
1．3．6 系統(tǒng)總體技術(shù)
1．4 機電一體化典型產(chǎn)品
1．4．1 數(shù)控機床
1．4．2 工業(yè)機器人
1．4．3 新型MEMS系統(tǒng)
1．5 機電一體化發(fā)展趨勢
1．5．1 機電一體化技術(shù)發(fā)展趨勢
1．5．2 機電一體化產(chǎn)品發(fā)展趨勢
習(xí)題與思考題
第2章 機械機構(gòu)與系統(tǒng)
2．1 概述
2．1．1 機電一體化對機械系統(tǒng)的要求
2．1．2 機械系統(tǒng)的構(gòu)成
2．2機械傳動機構(gòu)
2．2．1 齒輪傳動機構(gòu)及其設(shè)計
2．2．2 絲杠螺母機構(gòu)及其選用
2．2．3 動力參數(shù)的匹配計算
2．3 導(dǎo)向與支承機構(gòu)
2．3．1 導(dǎo)軌副概述
2．3．2 移動型支承導(dǎo)向部件
2．4 機械執(zhí)行機構(gòu)
2．4．1 數(shù)控機床回轉(zhuǎn)刀架
2．4．2 工業(yè)機器人末端執(zhí)行器
2．5 機械系統(tǒng)的精度
2．5．1 誤差和精度概念
2．5．2 機械產(chǎn)品精度名稱的含義
2．5．3 隨機誤差和系統(tǒng)誤差的評定
2．5．4 數(shù)控機床的精度分析
習(xí)題與思考題
第3章 執(zhí)行元件與驅(qū)動系統(tǒng)
3．1 概述
3．1．1 執(zhí)行元件的分類及特點
3．1．2 機電一體化系統(tǒng)對執(zhí)行元件的要求
3．2 步進電機的驅(qū)動控制
3．2．1 步進電機的工作原理
3．2．2 步進電機的特點及性能指標(biāo)
3．2．3 步進電機的驅(qū)動與控制
3．2．4 步進電機的選用方法
3．3 直流伺服電機的驅(qū)動控制
3．3．1 直流伺服電機的原理及特點
3．3．2 直流伺服電機的分類
3．3．3 直流伺服電機的驅(qū)動與控制
3．3．4 直流電動機的選用方法
3．4 交流伺服電機的驅(qū)動控制
3．4．1 交流伺服電動機的種類和結(jié)構(gòu)特點
3．4．2 交流伺服電動機的控制方法
3．4．3 交流伺服電動機的選用方法
3．5 控制用電動機性能比較
習(xí)題與思考題
第4章 計算機與控制系統(tǒng)
4．1 概述
4．1．1 機電一體化系統(tǒng)的控制對象
4．1．2 計算機控制系統(tǒng)的組成及原理
4．1．3 控制計算機的特點與分類
4．2 總線型工控機
4．2．1 總線型工控機概述
4．2．2 STD總線
4．2．3 PC總線
4．3 單片微型計算機
4．3．1 單片機的特點
4．3．2 單片機的類型
4．3．3 MCs一51系列單片機
4．4 可編程控制器
4．4．1 可編程控制器概述
4．4．2 可編程控制器的組成
4．4．3 可編程控制器的選用
4．5 計算機接口技術(shù)
4．5．1 數(shù)字量輸入輸出接口與過程通道
4．5．2 模擬量輸入輸出接口與過程通道
習(xí)題與思考題
第5章 傳感器與檢測系統(tǒng)
5．1 概述
5．1．1 傳感器的組成
5．1．2 傳感器的分類
5．1．3 傳感器的靜態(tài)和動態(tài)特性
5．2 常用機械量傳感器
5．2．1 位置傳感器
5．2．2 位移傳感器
5．2．3 速度傳感器
5．2．4 加速度傳感器
5．3 常用傳感器的性能指標(biāo)
5．4 傳感器與計算機的接口
5．4．1 傳感器的測量電路
5．4．2 傳感器與計算機的接口
習(xí)題與思考題
第6章 低壓電器與動力源
6．1 低壓電器的選擇
6．1．1 按鈕、刀開關(guān)等元件的選擇
6．1．2 熔斷器的計算與選擇
6．1．3 交流接觸器的選擇
6．1．4 繼電器的選擇
6．2 開關(guān)電源及電源柜
6．2．1 開關(guān)電源簡介
6．2．2 電源柜簡介
習(xí)題與思考題
第7章 機電系統(tǒng)動態(tài)特性分析
7．1 概述
7．1．1 自動控制理論簡介
7．1．2 拉普拉斯變換與傳遞函數(shù)
7．2 機電部件的動態(tài)特性
7．2．1 機械部件的動態(tài)特性
7．2．2 傳感器的動態(tài)特性
7．2．3 執(zhí)行元件的動態(tài)特性
7．3 PID調(diào)節(jié)方法
7．3．1 PID調(diào)節(jié)器及其傳遞函數(shù)
7．3．2 調(diào)節(jié)作用分析
7．4 閉環(huán)伺服系統(tǒng)的設(shè)計與性能分析
7．4．1 系統(tǒng)方案設(shè)計
7．4．2 系統(tǒng)性能分析
7．4．3 系統(tǒng)參數(shù)設(shè)計
習(xí)題與思考題
第8章 機電一體化技術(shù)應(yīng)用實例
8．1 工作臺自動往返的PLC控制系統(tǒng)
8．1．1 工作臺自動往返PLC控制系統(tǒng)的工作描述
8．1．2 任務(wù)要求
8．1．3 PLC控制系統(tǒng)的設(shè)計。
8．2 普通車床的機電一體化系統(tǒng)改造
8．2．1 機械傳動系統(tǒng)的改造
8．2．2 進給系統(tǒng)的設(shè)計計算
8．2．3 經(jīng)濟型數(shù)控系統(tǒng)的設(shè)計
8．3 運動目標(biāo)模擬器和干擾器的設(shè)計
8．3．1 設(shè)計任務(wù)
8．3．2 方案設(shè)計
8．3．3 系統(tǒng)控制結(jié)構(gòu)設(shè)計
8．3．4 負(fù)載情況分析及系統(tǒng)的整體建模
8．3．5 控制算法
習(xí)題與思考題
主要參考文獻

章節(jié)摘錄

　　1.2.4 執(zhí)行與驅(qū)動單元　　執(zhí)行與驅(qū)動單元包括執(zhí)行元件及其驅(qū)動電路，其功能是根據(jù)控制信息和指令完成所要求的動作，將各種形式的能量轉(zhuǎn)換為機械能，帶動機械機構(gòu)完成規(guī)定的機械運動。驅(qū)動方式按動力源的不同可分成：液壓、氣動、電動三種，例如，數(shù)控機床的主軸電機、進給電機及其實現(xiàn)功率放大的驅(qū)動電路模塊等。執(zhí)行元件在機電一體化系統(tǒng)或產(chǎn)品中，作用相當(dāng)于人體中的四肢，可在大腦神經(jīng)的控制下完成各種動作。機電一體化系統(tǒng)一方面要求執(zhí)行與驅(qū)動單元具有高效率和快速響應(yīng)等特性，同時又要求其對水、油、溫度、塵埃等外部環(huán)境的適應(yīng)性和可靠性。由于電力電子技術(shù)的高度發(fā)展，高性能步進電動機、直流和交流伺服驅(qū)動電動機將大量應(yīng)用于機電一體化系統(tǒng)?！　?.2.5 控制與信息處理單元　　控制與信息處理單元是機電一體化系統(tǒng)的核心單元。其功能是將來自各傳感器的檢測信息和外部輸入命令進行集中、存儲、分析、加工，根據(jù)信息處理結(jié)果，按照一定的程序發(fā)出相應(yīng)的控制信號，通過輸出接口送往執(zhí)行元件，控制整個系統(tǒng)有目的地運行，并達到預(yù)期的性能?？刂婆c信息處理單元一般由計算機、邏輯電路、A/D與D/A轉(zhuǎn)換、I/O（輸入和輸出）和計算機外部設(shè)備等組成。例如，數(shù)控機床中數(shù)控裝置的CPU板、CRT顯示器、鍵盤及打印機等，其作用正如人的大腦一樣。機電一體化系統(tǒng)對控制和信息處理單元的基本要求是：提高信息處理速度和可靠性，增強抗干擾能力，完善系統(tǒng)自診斷功能，實現(xiàn)信息處理智能化和產(chǎn)品小型、輕量、標(biāo)準(zhǔn)化等?！　?.2.6 接口　　如上所述，機電一體化系統(tǒng)由許多要素或子系統(tǒng)組成，各子系統(tǒng)之間必須能夠順利地進行物質(zhì)、能量和信息（即工業(yè)三大要素）的傳遞和交換，如數(shù)字量與模擬量的轉(zhuǎn)換、串行碼和并行碼的轉(zhuǎn)換、強度相差懸殊的兩個信號的放大等。為此，各要素或各子系統(tǒng)相接處必須具備一定的連接部件，這個部件就可稱為接口。接口包括電氣接口、機械接口、人機接口等。電氣接口實現(xiàn)系統(tǒng)之間電信號連接，機械接口則完成機械與機械部分、機械與電氣裝置部分的連接，人機接口提供了人與系統(tǒng)之間的交互界面。接口具有保證信息傳遞的邏輯控制功能，使信息按規(guī)定模式進行傳遞，將各要素或子系統(tǒng)連接成為一個有機整體，使各個功能環(huán)節(jié)有目的地協(xié)調(diào)一致運動，從而形成機電一體化系統(tǒng)。　　……

編輯推薦

賈慧芳和鄭海明主編的《機電一體化系統(tǒng)設(shè)計》以典型的機電一體化產(chǎn)品數(shù)控機床為對象，以機械運動的驅(qū)動、控制和檢測為線索，在內(nèi)容安排上既注意了基礎(chǔ)理論、基本概念的系統(tǒng)性闡述，同時也考慮到工程設(shè)計人員的實際需要，重點講解最常用的控制用計算機、控制用電動機和機械量傳感器，在介紹機電一體化系統(tǒng)設(shè)計方法的同時，也介紹機電零、部件的性能指標(biāo)和選用方法，盡可能具體實用。

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