机电一体化系统设计(机电一体化技术应用丛书)
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品牌: 石祥钟
基本信息·出版社：化学工业出版社
·页码：276 页
·出版日期：2009年11月
·ISBN：9787122065711
·条形码：9787122065711
·包装版本：第1版
·装帧：平装
·开本：16
·正文语种：中文
·丛书名：机电一体化技术应用丛书
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内容简介《机电一体化系统设计》从系统工程的理论出发，介绍了利用现代设计方法和技术，进行机电一体化系统分析和设计的理论和关键技术。全书共分9章，主要介绍了机电一体化系统分析方法、设计方法，机械系统设计，电气系统设计，液压、气动控制系统设计，检测系统设计，控制系统设计，机电一体化系统(产品)设计的应用实例等内容。
《机电一体化系统设计》可供机械、电子、自动控制、计算机应用技术、电子信息以及工业工程等专业的高年级本科生及相关工程技术人员参考使用。
编辑推荐《机电一体化系统设计》：机电一体化技术应用丛书。
目录
第1章 绪论
1.1 机电一体化系统的基本概念及发展概况
1.1.1 机电一体化的定义
1.1.2 机电一体化系统的基本组成
1.1.3 机电一体化系统的发展状况及发展趋势
1.2 机电一体化系统的设计
1.2.1 机电一体化系统的设计思想
1.2.2 机电一体化系统的设计目标
1.2.3 机电一体化系统的现代设计方法
1.3 机电一体化系统的设计步骤
1.4 机电一体化系统的应用
第2章 机电一体化系统分析方法
2.1 机电一体化系统分析和建模的方法
2.2 机电一体化系统的控制
2.2.1 系统结构图
2.2.2 运动微分方程的建立
2.2.3 传递函数及环节连接计算方法
2.2.4 系统的频率特性
2.2.5 系统的稳定性及误差分析
2.3 机电一体化系统的建模与仿真
2.3.1 模型与仿真的基本概念
2.3.2 机械系统建模与仿真
2.3.3 电气系统建模与仿真
2.3.4 液压、气动系统建模与仿真
2.4 机电一体化系统分析软件
2.5 典型机电一体化系统实例分析
2.5.1 MATLAB/Simulink建模软件的应用实例
2.5.2 机构系统仿真举例
第3章 机电一体化系统的设计方法
3.1 系统工程概述
3.1.1 系统的基本概念
3.1.2 系统工程的概念及特点
3.1.3 系统工程方法论
3.1.4 系统的描述方法
3.1.5 计算机系统仿真
3.2 功能设计
3.2.1 功能设计方法
3.2.2 功能设计工具
3.2.3 机电一体化系统的功能分析与设计实例
3.3 结构设计
3.3.1 传动结构设计
3.3.2 支承结构设计
3.3.3 结构的整体布局
3.3.4 机电一体化系统的结构设计实例
3.4 控制系统的设计
3.4.1 控制系统的组成
3.4.2 控制系统的分类
3.4.3 控制系统的设计
3.4.4 机电一体化系统的控制系统设计实例
3.5 信息流设计
3.5.1 机电一体化系统的基本模型
3.5.2 分析信息流的工具
3.5.3 面向数据流图的软件结构设计
3.5.4 软件的详细设计和编码
第4章 机械系统设计
4.1 概述
4.2 机械传动系统
4.2.1 机械传动系统的功能
4.2.2 机械传动系统的种类
4.2.3 机械传动部件的设计与选择
4.3 支承系统
4.3.1 支承系统的功能及分类
4.3.2 框架支承结构设计
4.3.3 导向支承设计
4.3.4 旋转支承设计
4.4 机械系统设计参数
4.4.1 机械零部件的强度和刚度
4.4.2 机械系统的稳定性
4.4.3 机械部件的运动精度
4.4.4 机械结构的工艺性
4.5 机械系统设计软件
4.6 机械系统设计实例
第5章 电气系统的设计
5.1 电气控制系统设计的基本内容和一般原则
5.1.1 电气控制系统设计的基本内容
5.1.2 电气控制线路设计的一般原则
5.2 电力拖动方案确定原则和电机的选择
5.2.1 确定拖动方式
5.2.2 确定调速方案
5.2.3 电动机的选择和电动机的启动、制动和反向要求
5.3 常用低压电器元件的选用
5.3.1 熔断器
5.3.2 断路器
5.3.3 接触器
5.3.4 继电器
5.3.5 电磁阀
5.4 电气设计中应注意的问题
5.5 典型车床电气控制线路分析
5.5.1 普通车床的主要工作情况
5.5.2 C650型普通车床的电气控制
5.5.3 C650普通车床电气控制线路的特点
第6章 液压 气动控制系统设计
6.1 概述
6.2 液压控制系统设计
6.2.1 液压控制系统的组成
6.2.2 液压控制元件
6.2.3 液压执行元件
6.2.4 液压控制系统的计算
6.2.5 液压控制系统实例
6.3 气动控制系统设计
6.3.1 气动控制系统的组成
6.3.2 气动控制元件及其应用
6.3.3 气动执行元件及其应用
6.3.4 气动控制系统的设计
6.4 液压、气动控制系统仿真
6.4.1 仿真技术在液压、气动领域的应用
6.4.2 液压、气动仿真软件
第7章 检测系统的设计
7.1 概述
7.1.1 传感测量系统的含义
7.1.2 传感检测技术的地位和作用
7.1.3 传感检测系统设计
7.1.4 传感检测系统在机电一体化系统中的应用
7.2 传感器的分类、选型及实用技术
7.2.1 传感器及其组成
7.2.2 传感器的分类
7.2.3 传感器的性能指标
7.2.4 传感器选型的一般原则
7.2.5 传感器的实用技术
7.3 检测系统的接口及其设计
7.3.1 数据采集技术
7.3.2 传感器与计算机接口的关键技术
7.3.3 A/D转换器及其接口
7.3.4 抗干扰技术
7.4 检测系统的应用实例——数控机床在线检测系统
7.4.1 数控机床在线检测系统的组成
7.4.2 数控机床在线检测系统的工作原理
7.4.3 数控机床在线检测系统编程
7.4.4 数控机床在线检测系统仿真
第8章 计算机控制系统的设计
8.1 概述
8.2 计算机控制系统的控制策略
8.2.1 数字PID控制
8.2.2 自适应控制
8.2.3 鲁棒控制
8.2.4 非线性系统控制
8.2.5 智能控制
8.3 常用微处理器的特点及应用技术
8.3.1 单片机的特点及应用
8.3.2 DSP的特点及应用
8.3.3 可编程控制器的特点及应用
8.4 控制电动机
8.4.1 步进电动机
8.4.2 直流伺服电动机
8.4.3 交流伺服电动机
8.5 计算机控制系统的设计实例
第9章 机电一体化系统(产品)设计应用实例
9.1 虚拟轴机床
9.1.1 概述
9.1.2 虚拟轴机床的特点
9.1.3 虚拟轴机床技术体系
9.1.4 虚拟轴机床并联机构结构形式
9.2 液压挖掘机的机电液控制系统
9.2.1 液压挖掘机的组成结构及机电液控制形式
9.2.2 液压挖掘机的控制系统
9.3 工程车辆自动变速系统
9.3.1 工程车辆自动变速系统的特点
9.3.2 工程车辆自动变速系统的组成
9.3.3 自动变速系统的电控系统
9.3.4 自动变速系统的液压系统
参考文献
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序言随着科学技术的快速发展，机电一体化系统在许多行业得到了广泛应用。机电一体化是集机械、电子、光学、控制、计算机、信息等多学科为一体的交叉综合学科。近年来，我国机械自动化技术发展十分迅速，自动控制理论、液压传动技术、微电子及计算机控制技术的相互融合，有力地推动了我国机电一体化技术的飞速发展。
机电一体化技术是现代化装备向大型化、高效化、智能化方向发展的客观需要。随着工业高度发展，迫切要求大幅度地提高机电一体化系统设计工作的质量和速度，因此，推广和运用现代设计方法，提高设计水平，是机电一体化系统设计的必然趋势。
一个典型的机电一体化系统，包含机械本体、动力与驱动、执行机构、传感测试、控制及信息处理等基本组成部分。这些部分可归纳为结构组成要素、动力组成要素、运动组成要素、感知组成要素、智能组成要素，这些组成要素之间通过接口耦合来实现运动传递、信息控制、能量转换等，有机地融合为一个完整的系统。为使工程技术人员在机电一体化系统（产品）设计开发时具有一个整体设计思路，本书结合多年的教学和科研经验，从系统工程的理论出发，以追求系统的最优化为目标，介绍了利用现代设计方法和技术，进行机电一体化系统分析和设计的理论和关键技术。针对机电一体化系统，在系统工程思想的指导下，从整体上考虑系统的功能和性能，对机械、检测、控制、驱动和执行等子系统进行设计，并具体阐述机械部件、传感器、控制器、系统接口和信息处理等方面的设计问题。
本书由河北工程大学的石祥钟主编，集美大学的陈宁编写第1章、第6章、第8章和9.3节，河北工程大学的侯瑞生编写第2章、第7章和9.1节，河北工程大学的李菊梅编写第3章、第4章和9.2节，厦门厦工机械股份有限公司的刘春编写第5章。
本书在编写过程中参考了一些书籍资料中的相关知识，在此表示感谢。
由于编者水平有限，书中难免存在不足之处，恳请读者批评指正。
文摘插图：
第1章 绪论
1.1 机电一体化系统的基本概念及发展概况
随着科学技术的高速发展，机电一体化系统在各个行业得到了广泛应用。在建筑施工领域，机电一体化系统用于电液自动控制的工程机器人，替代人完成海底作业和有毒现场的施工。在机械制造领域，机电一体化系统用于自动生产线的位置、速度与时间的控制，用于加工中心（数控机床）实现机械零件的高精度自动加工，用于电液控制的机械手替代人完成自动生产线上的焊接、喷漆、装配等。在汽车及工程车辆中，机电一体化系统用于机械伺服转向系统，用于汽车的无人驾驶、自动换挡控制。在军事工业中，机电一体化系统用于飞机的操纵系统、雷达跟踪和舰船的舵机装置、导弹的位置控制和发射架自动控制等。近年来，我国机械自动化技术发展十分迅速，自动控制理论、液压传动技术、微电子及计算机控制技术的相互融合，有力地推动了我国机械工业的飞速发展。
1.1.1 机电一体化的定义
“机电一体化技术”这一概念最早是由日本企业界在1970年左右提出，当时他们取名为“Mechatronics”，即结合应用机械技术和电子技术于一体。随着计算机技术的迅猛发展和广泛应用，机电一体化技术获得前所未有的发展，成为一门综合计算机与信息技术、自动控制技术、传感检测技术、伺服传动技术和机械技术等交叉的系统技术，目前正向光机电一体化技术（opto-mechatronics）方向发展，应用范围愈来愈广。
