描述
开 本: 16开纸 张: 胶版纸包 装: 平装是否套装: 否国际标准书号ISBN: 9787111510284
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《机电一体化技术》一书以机电一体化共性关键技术为基础，围绕各种技术的融合与综合应用撰写知识体系，使读者了解和掌握机电一体化的实质、理论和基本方法，从而能够综合运用共性关键技术进行机电一体化产品乃至系统的分析、设计与开发。
作为规范教材，我们在编写过程中着重考虑了以下几点：一是着重体现机电一体化领域中多学科的融合与交叉，避免相关知识的简单堆砌；二是在保证教材内容丰富的同时，突出侧重点，帮助读者有针对性地阅读与学习；三是注重读者动手能力的培养，从不同的层面和角度介绍、讲解了大量的技术示例和工程实例，锻炼与培养其实践能力；四是强调机电一体化的技术体系认知、机电一体化思维以及知识结构和相关能力的同步发展。
本书以机电一体化共性关键技术为基本框架，结合教材宜学宜教的一般结构体系设置了总论、精密机械技术、电子技术应用基础、传感与检测技术、计算机控制基础、伺服控制、接口技术、系统总体设计和应用实例9章，力求系统和全面地表述机电一体化技术精髓与工程实践。
作为规范教材，我们在编写过程中着重考虑了以下几点：一是着重体现机电一体化领域中多学科的融合与交叉，避免相关知识的简单堆砌；二是在保证教材内容丰富的同时，突出侧重点，帮助读者有针对性地阅读与学习；三是注重读者动手能力的培养，从不同的层面和角度介绍、讲解了大量的技术示例和工程实例，锻炼与培养其实践能力；四是强调机电一体化的技术体系认知、机电一体化思维以及知识结构和相关能力的同步发展。
本书以机电一体化共性关键技术为基本框架，结合教材宜学宜教的一般结构体系设置了总论、精密机械技术、电子技术应用基础、传感与检测技术、计算机控制基础、伺服控制、接口技术、系统总体设计和应用实例9章，力求系统和全面地表述机电一体化技术精髓与工程实践。
内容简介
机电一体化是微电子技术向机械工业渗透过程中逐渐形成并发展起来的一门新兴的综合性技术学科，并正日益得到普遍重视和广泛应用，已成为现代工业化生产和经济发展中不可或缺的一项高新技术。机电一体化技术的应用而生产出来的机电一体化产品已遍及人们日常生活和国民经济的各个领域。为了在当今国际范围内激烈的技术、经济竞争中占据优势，世界各国纷纷将机电一体化的研究和发展作为一项重要内容而列入本国的发展计划。该教材和课程能够使学生了解和掌握机电一体化的知识体系以及机电一体化设计的理论和方法，从而能够灵活地综合运用共性关键基础知识进行机电一体化产品的分析、设计与开发，达到知识结构、能力的机电一体化。
目 录
目录
前言
第1章总论1
11机电一体化的基本概念1
111机电一体化的定义1
112机电一体化产品的分类2
113机电一体化的技术特点3
12机电一体化的发展历程4
121理论形成阶段4
122技术现状5
123发展趋势9
13机电一体化系统要素与组成10
14机电一体化共性关键技术12
15机电一体化技术的运用流程14
151可行性研究14
152技术设计15
153试验运行15
思考题18
第2章精密机械技术19
21概述19
22传动机构19
221传动机构的性能要求19
222丝杠螺母传动20
223齿轮传动24
224挠性传动29
225间歇传动30
23导向机构31
231导向机构的性能要求与分类31
232滚动直线导轨32
233塑料导轨34
234流体静压导轨35
24执行机构36
241执行机构的基本要求36
242电磁执行机构36
243微动执行机构38
244工业机械手末端执行器40
25轴系42
251轴系的性能要求与分类42
252滚动轴承43
253流体静压轴承44
254磁悬浮轴承45
26机座和机架46
27机构简图的绘制47
思考题48
机电一体化技术目录第3章电子技术应用基础49
31集成运算放大器49
311基本知识49
312信号运算52
313信号处理57
32直流稳压电源62
321工作原理63
322串联型稳压电路64
323辅助电源电路65
324串联型稳压电路的保护电路66
33组合逻辑电路67
331组合逻辑电路的分析与设计67
332编码器69
333译码器71
334加法器73
34时序逻辑电路75
341时序逻辑电路的分析77
342时序逻辑电路的设计81
343移位寄存器90
思考题93
第4章传感与检测技术95
41概述95
42传感器分类及特性96
421传感器的定义及作用96
422传感器的构成与分类96
423传感器的静态特性98
424传感器的动态特性99
43常用传感器与传感元件100
431位移传感器100
432力传感器105
433速度和加速度传感器107
434其他工程量检测108
435其他重要传感元件110
436传感器的选用原则111
44信号预处理112
441信号放大112
442调制与解调114
443滤波115
444信号的采样与保持118
45传感器的非线性补偿119
451计算法119
452查表法119
453插值法119
思考题120
第5章计算机控制基础121
51概述121
511计算机控制系统的组成121
512计算机控制系统的特点122
513计算机控制系统的分类123
514计算机控制系统的发展126
52被控对象数学模型128
521机械移动系统128
522机械转动系统131
523电路网络133
524机械系统与电系统的模型相似138
53单片机143
531单片机基本知识144
532MCS51系列单片机硬件和原理145
533C51语言的编程基础152
534单片机应用系统开发的基本方法177
54可编程序控制器（PLC）185
541PLC的硬件系统组成186
542PLC的输入/输出模块187
543PLC的编程语言189
544PLC的基本指令190
545状态转移图及编程方法194
思考题202
第6章伺服控制205
61概述205
611伺服控制的基本概念205
612伺服系统的分类206
613伺服系统的总体要求208
62执行元件209
621执行元件的分类209
622电气式执行元件211
63控制与驱动225
631步进电动机的控制驱动225
632直流伺服电动机的控制驱动231
633交流伺服电动机的控制驱动235
64技术示例238
641天线控制系统的构成238
642组成环节的单元239
643系统的数学模型239
644方框图和传递函数240
645控制指标241
646速度控制系统的设计242
647天线位置控制系统的设计244
思考题250
第7章接口技术251
71概述251
72地址译码器与CPU接口252
721地址译码器的结构和工作原理252
722输出接口254
723输入接口255
73人机接口255
731人机接口的特点255
732人机输入接口设计255
733人机交互输出设备工作原理及接口设计258
734输出接口电路示例260
74机电接口263
741机电接口类型及特点263
742D/A转换264
743A/D转换268
744功率接口277
75总线接口283
751串行通信283
752串行通信标准总线285
思考题288
第8章系统总体设计290
81总体设计的概念及内容290
811总体设计的概念290
812总体设计的主要内容290
82性能指标与优化方法295
821产品的使用要求295
822系统的性能指标297
823系统的优化指标298
824系统优化方法301
83产品结构优化设计301
831结构方案的确定302
832优化指标的处理304
833精度指标分配305
834功能指标分配307
835优化设计示例310
84系统干扰与抑制312
841干扰源313
842电源抗干扰设计314
843地线干扰抑制315
844屏蔽技术318
845感性负载瞬态噪声抑制及触点保护318
846软件抗干扰320
思考题321
第9章应用实例323
91工业机器人323
911工业机器人的发展历程323
912技术特点与性能要素324
913工业机器人的组成325
914机械本体常见构型326
915控制系统328
916工业机器人的应用330
917技术示例332
92数控机床335
921概述335
922数控机床的构成336
923应用及分类338
924加工中心（MC）339
925电火花数控机床343
93微机电系统346
931概述346
932MEMS基础研究内容347
933MEMS的基本组成349
934微机电系统热点应用349
935工程示例351
94智能农业装备356
941智能施药机器人356
942田间锄草机器人357
943果蔬采摘机器人358
944技术示例360
思考题364
参考文献365
前言
第1章总论1
11机电一体化的基本概念1
111机电一体化的定义1
112机电一体化产品的分类2
113机电一体化的技术特点3
12机电一体化的发展历程4
121理论形成阶段4
122技术现状5
123发展趋势9
13机电一体化系统要素与组成10
14机电一体化共性关键技术12
15机电一体化技术的运用流程14
151可行性研究14
152技术设计15
153试验运行15
思考题18
第2章精密机械技术19
21概述19
22传动机构19
221传动机构的性能要求19
222丝杠螺母传动20
223齿轮传动24
224挠性传动29
225间歇传动30
23导向机构31
231导向机构的性能要求与分类31
232滚动直线导轨32
233塑料导轨34
234流体静压导轨35
24执行机构36
241执行机构的基本要求36
242电磁执行机构36
243微动执行机构38
244工业机械手末端执行器40
25轴系42
251轴系的性能要求与分类42
252滚动轴承43
253流体静压轴承44
254磁悬浮轴承45
26机座和机架46
27机构简图的绘制47
思考题48
机电一体化技术目录第3章电子技术应用基础49
31集成运算放大器49
311基本知识49
312信号运算52
313信号处理57
32直流稳压电源62
321工作原理63
322串联型稳压电路64
323辅助电源电路65
324串联型稳压电路的保护电路66
33组合逻辑电路67
331组合逻辑电路的分析与设计67
332编码器69
333译码器71
334加法器73
34时序逻辑电路75
341时序逻辑电路的分析77
342时序逻辑电路的设计81
343移位寄存器90
思考题93
第4章传感与检测技术95
41概述95
42传感器分类及特性96
421传感器的定义及作用96
422传感器的构成与分类96
423传感器的静态特性98
424传感器的动态特性99
43常用传感器与传感元件100
431位移传感器100
432力传感器105
433速度和加速度传感器107
434其他工程量检测108
435其他重要传感元件110
436传感器的选用原则111
44信号预处理112
441信号放大112
442调制与解调114
443滤波115
444信号的采样与保持118
45传感器的非线性补偿119
451计算法119
452查表法119
453插值法119
思考题120
第5章计算机控制基础121
51概述121
511计算机控制系统的组成121
512计算机控制系统的特点122
513计算机控制系统的分类123
514计算机控制系统的发展126
52被控对象数学模型128
521机械移动系统128
522机械转动系统131
523电路网络133
524机械系统与电系统的模型相似138
53单片机143
531单片机基本知识144
532MCS51系列单片机硬件和原理145
533C51语言的编程基础152
534单片机应用系统开发的基本方法177
54可编程序控制器（PLC）185
541PLC的硬件系统组成186
542PLC的输入/输出模块187
543PLC的编程语言189
544PLC的基本指令190
545状态转移图及编程方法194
思考题202
第6章伺服控制205
61概述205
611伺服控制的基本概念205
612伺服系统的分类206
613伺服系统的总体要求208
62执行元件209
621执行元件的分类209
622电气式执行元件211
63控制与驱动225
631步进电动机的控制驱动225
632直流伺服电动机的控制驱动231
633交流伺服电动机的控制驱动235
64技术示例238
641天线控制系统的构成238
642组成环节的单元239
643系统的数学模型239
644方框图和传递函数240
645控制指标241
646速度控制系统的设计242
647天线位置控制系统的设计244
思考题250
第7章接口技术251
71概述251
72地址译码器与CPU接口252
721地址译码器的结构和工作原理252
722输出接口254
723输入接口255
73人机接口255
731人机接口的特点255
732人机输入接口设计255
733人机交互输出设备工作原理及接口设计258
734输出接口电路示例260
74机电接口263
741机电接口类型及特点263
742D/A转换264
743A/D转换268
744功率接口277
75总线接口283
751串行通信283
752串行通信标准总线285
思考题288
第8章系统总体设计290
81总体设计的概念及内容290
811总体设计的概念290
812总体设计的主要内容290
82性能指标与优化方法295
821产品的使用要求295
822系统的性能指标297
823系统的优化指标298
824系统优化方法301
83产品结构优化设计301
831结构方案的确定302
832优化指标的处理304
833精度指标分配305
834功能指标分配307
835优化设计示例310
84系统干扰与抑制312
841干扰源313
842电源抗干扰设计314
843地线干扰抑制315
844屏蔽技术318
845感性负载瞬态噪声抑制及触点保护318
846软件抗干扰320
思考题321
第9章应用实例323
91工业机器人323
911工业机器人的发展历程323
912技术特点与性能要素324
913工业机器人的组成325
914机械本体常见构型326
915控制系统328
916工业机器人的应用330
917技术示例332
92数控机床335
921概述335
922数控机床的构成336
923应用及分类338
924加工中心（MC）339
925电火花数控机床343
93微机电系统346
931概述346
932MEMS基础研究内容347
933MEMS的基本组成349
934微机电系统热点应用349
935工程示例351
94智能农业装备356
941智能施药机器人356
942田间锄草机器人357
943果蔬采摘机器人358
944技术示例360
思考题364
参考文献365
前 言
前言机电一体化是微电子技术向机械工业渗透过程中逐渐形成并发展起来的一门新兴的综合性技术学科，正日益得到普遍重视和广泛应用，已成为现代工业化生产和经济发展中不可或缺的一项高新技术。机电一体化技术系统理论的形成早起源于20世纪60年代，经过几十年的发展，已经由早期的机械产品与电子技术的简单组合过渡至高度融合且智能化的阶段。机电一体化将机械、电工、电子、信息处理、伺服驱动、传感检测、自动控制等技术进行有机结合，用系统的观点在工程的构思、规划、设计等方面优化组织“物质、能量、信息”现代工业三要素，从而制造出具有多种集成功能、高性能、高可靠性并在市场中具有竞争力的产品。目前机电一体化产品已遍及人们日常生活和国民经济的各个领域。
随着科学技术的发展，机电一体化产品的概念不再局限于某一具体产品的范围，已扩大到控制系统和被控制系统相结合的产品制造和过程控制。为了在当今国际范围内激烈的技术、经济竞争中占据优势，世界各国纷纷将机电一体化的研究和发展作为一项重要内容而列入本国的发展计划，而我国也正处于由“制造大国”向“制造强国”的转变过程中，需要能够掌握核心与关键技术的人才进行自主创新，增强核心竞争力。目前，我国很多高校和高职高专院校在机械工程类专业中设立了机电一体化技术方向；企业及研究院所也有相当多的工程技术人员从事机电一体化技术方面的研究与开发工作。
本书以机电一体化共性关键技术为基础，围绕各种技术的融合与综合应用撰写知识体系，使读者了解和掌握机电一体化的实质、理论和基本方法，从而能够综合运用共性关键技术进行机电一体化产品乃至系统的分析、设计与开发。
作为规范教材，我们在编写过程中着重考虑了以下几点：一是着重体现机电一体化领域中多学科的融合与交叉，避免相关知识的简单堆砌；二是在保证教材内容丰富的同时，突出侧重点，帮助读者有针对性地阅读与学习；三是注重读者动手能力的培养，从不同的层面和角度介绍、讲解了大量的技术示例和工程实例，锻炼与培养其实践能力；四是强调机电一体化的技术体系认知、机电一体化思维以及知识结构和相关能力的同步发展。
本书以机电一体化共性关键技术为基本框架，结合教材宜学宜教的一般结构体系设置了总论、精密机械技术、电子技术应用基础、传感与检测技术、计算机控制基础、伺服控制、接口技术、系统总体设计和应用实例9章，力求系统和全面地表述机电一体化技术精髓与工程实践。
由于时间及水平所限，编者虽认真谨慎，但书中纰漏与不当之处在所难免，恳请读者能够谅解并予以指正。
读者信箱：[email protected]编者
随着科学技术的发展，机电一体化产品的概念不再局限于某一具体产品的范围，已扩大到控制系统和被控制系统相结合的产品制造和过程控制。为了在当今国际范围内激烈的技术、经济竞争中占据优势，世界各国纷纷将机电一体化的研究和发展作为一项重要内容而列入本国的发展计划，而我国也正处于由“制造大国”向“制造强国”的转变过程中，需要能够掌握核心与关键技术的人才进行自主创新，增强核心竞争力。目前，我国很多高校和高职高专院校在机械工程类专业中设立了机电一体化技术方向；企业及研究院所也有相当多的工程技术人员从事机电一体化技术方面的研究与开发工作。
本书以机电一体化共性关键技术为基础，围绕各种技术的融合与综合应用撰写知识体系，使读者了解和掌握机电一体化的实质、理论和基本方法，从而能够综合运用共性关键技术进行机电一体化产品乃至系统的分析、设计与开发。
作为规范教材，我们在编写过程中着重考虑了以下几点：一是着重体现机电一体化领域中多学科的融合与交叉，避免相关知识的简单堆砌；二是在保证教材内容丰富的同时，突出侧重点，帮助读者有针对性地阅读与学习；三是注重读者动手能力的培养，从不同的层面和角度介绍、讲解了大量的技术示例和工程实例，锻炼与培养其实践能力；四是强调机电一体化的技术体系认知、机电一体化思维以及知识结构和相关能力的同步发展。
本书以机电一体化共性关键技术为基本框架，结合教材宜学宜教的一般结构体系设置了总论、精密机械技术、电子技术应用基础、传感与检测技术、计算机控制基础、伺服控制、接口技术、系统总体设计和应用实例9章，力求系统和全面地表述机电一体化技术精髓与工程实践。
由于时间及水平所限，编者虽认真谨慎，但书中纰漏与不当之处在所难免，恳请读者能够谅解并予以指正。
读者信箱：[email protected]编者
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