本書以機(jī)電一體化系統(tǒng)基本組成要素為主線展開編寫，共分為7章，主要包括緒論、機(jī)械系統(tǒng)、伺服系統(tǒng)、傳感檢測(cè)系統(tǒng)、計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)、機(jī)電一體化系統(tǒng)中的接口、典型機(jī)電一體化系統(tǒng)（足球機(jī)器人、模糊控制全自動(dòng)洗衣機(jī)、自動(dòng)駕駛汽車、自助柜員機(jī)、三坐標(biāo)測(cè)量機(jī)、3D打印機(jī)）。書后附有實(shí)用技術(shù)資料，涉及機(jī)械傳動(dòng)機(jī)構(gòu)（滾珠絲杠副、諧波齒輪傳動(dòng)、同步帶）、伺服系統(tǒng)（交流伺服系統(tǒng)、電液伺服閥）、傳感器和控制器（單片機(jī)、PLC）等。
本書可作為高等院校機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化專業(yè)和機(jī)電工程專業(yè)教材，也可供從事機(jī)電一體化技術(shù)工作的工程技術(shù)人員參考。
《機(jī)電一體化系統(tǒng)（普通高等院校機(jī)電工程類規(guī)劃教材）》以機(jī)械為基礎(chǔ)、以機(jī)電有機(jī)結(jié)合為重點(diǎn)，論述機(jī)電一體化的系統(tǒng)層面知識(shí)，強(qiáng)調(diào)機(jī)電一體化系統(tǒng)必須具備的整合性和集成性。
前言
作為一門新興交叉學(xué)科，機(jī)電一體化打破了以往傳統(tǒng)學(xué)科的劃分，將精密機(jī)械技術(shù)、檢測(cè)傳感技術(shù)、伺服驅(qū)動(dòng)技術(shù)、自動(dòng)控制技術(shù)、信息處理技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)和系統(tǒng)總體技術(shù)等多種技術(shù)有機(jī)結(jié)合為一體。隨著機(jī)電一體化的產(chǎn)生和迅速發(fā)展，全球范圍內(nèi)掀起機(jī)電一體化的熱潮，而機(jī)電一體化也越來(lái)越顯示出強(qiáng)大的威力，使得粗笨的傳統(tǒng)機(jī)械產(chǎn)品向輕薄小巧智能化的機(jī)電一體化產(chǎn)品方向發(fā)展。要想徹底改變目前我國(guó)機(jī)械工業(yè)的面貌，縮短與國(guó)外先進(jìn)國(guó)家的差距，大力發(fā)展機(jī)電一體化是必由之路。作為培養(yǎng)人才的搖籃，目前許多高等院校的機(jī)電類專業(yè)普遍開設(shè)了機(jī)電一體化方面的相關(guān)課程，以適應(yīng)社會(huì)對(duì)機(jī)電一體化復(fù)合人才的需求。本書希望機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化和機(jī)電工程等專業(yè)的高校學(xué)子及相關(guān)工程技術(shù)人員、研究人員能夠從系統(tǒng)、整體的層面上了解并掌握機(jī)電一體化的實(shí)質(zhì)，進(jìn)而真正靈活地運(yùn)用相關(guān)技術(shù)進(jìn)行機(jī)電一體化系統(tǒng)（產(chǎn)品）的分析、設(shè)計(jì)及開發(fā)。
本書以機(jī)電一體化系統(tǒng)組成為主線，系統(tǒng)介紹了機(jī)電一體化基本組成要素及其控制策略，并以6個(gè)典型產(chǎn)品為例介紹了機(jī)電一體化系統(tǒng)在機(jī)械工業(yè)和社會(huì)生活中的應(yīng)用，從而使讀者對(duì)機(jī)電一體化有系統(tǒng)、清晰、全面的了解和掌握。機(jī)電一體化所涉及的學(xué)科知識(shí)非常廣泛，本書在內(nèi)容安排上盡量避免與有關(guān)課程的交叉和重疊，而是著重體現(xiàn)電為機(jī)用，機(jī)電結(jié)合的特色。機(jī)電一體化也是有著旺盛生命力的學(xué)科，新技術(shù)、新產(chǎn)品不斷涌現(xiàn)，本書力求引入近年來(lái)機(jī)電一體化領(lǐng)域先進(jìn)的發(fā)展成果，對(duì)新型執(zhí)行元件、電液伺服系統(tǒng)、機(jī)器視覺、智能傳感器、微型傳感器、智能控制算法等進(jìn)行了詳細(xì)介紹。
全書共分7章，主要包括：
第1章緒論，第2章機(jī)械系統(tǒng)，第3章伺服系統(tǒng)，第4章傳感檢測(cè)系統(tǒng)，第5章計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)，第6章機(jī)電一體化系統(tǒng)中的接口，第7章典型機(jī)電一體化系統(tǒng)。書后附錄提供了一些對(duì)于教學(xué)和工程實(shí)踐都十分實(shí)用且經(jīng)過(guò)作者細(xì)心甄選的技術(shù)資料，包括日本THK滾珠絲杠副、日本哈默納科諧波齒輪傳動(dòng)、蓋奇同步帶、德國(guó)西門子伺服系統(tǒng)、美國(guó)MOOG電液伺服閥、德國(guó)TURCK傳感器、美國(guó)英特爾MCS51單片機(jī)和德國(guó)西門子S7200系列PLC等。
參加本書編著工作的有王豐、王志軍、楊杰、賀靜，全書由王豐統(tǒng)稿和定稿。除第1章由楊杰、第7章由王志軍和賀靜共同編著外，其余均由王豐完成。此外，研究生唐宇軒為本書的文字錄入、圖表制改、資料整理付出了許多努力。
在編寫過(guò)程中，作者參閱了大量相關(guān)教材、技術(shù)手冊(cè)和科技文獻(xiàn)，書中部分技術(shù)資料來(lái)源于互聯(lián)網(wǎng)，作者在此對(duì)其作者一并表示衷心的感謝。由于機(jī)電一體化涉及的學(xué)科較多，限于作者的水平和經(jīng)驗(yàn)，書中難免存在疏漏之處，懇請(qǐng)讀者和專家提出寶貴意見。
作者
2017年5月
目錄
第1章緒論
1.1機(jī)電一體化系統(tǒng)的基本概念及其應(yīng)用
1.1.1機(jī)電一體化的含義及主要內(nèi)容
1.1.2機(jī)電一體化的應(yīng)用領(lǐng)域
1.2機(jī)電一體化系統(tǒng)的基本組成及相關(guān)技術(shù)
1.2.1機(jī)電一體化系統(tǒng)的基本組成
1.2.2機(jī)電一體化的共性關(guān)鍵技術(shù)
1.3機(jī)電一體化的目的及發(fā)展趨勢(shì)
1.3.1機(jī)電一體化的目的
1.3.2機(jī)電一體化的發(fā)展趨勢(shì)
習(xí)題與思考題
第2章機(jī)械系統(tǒng)
2.1機(jī)械系統(tǒng)數(shù)學(xué)模型的建立
2.1.1機(jī)械系統(tǒng)中的基本物理量及其等效換算
2.1.2機(jī)械系統(tǒng)建模
2.2傳動(dòng)機(jī)構(gòu)
2.2.1傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的功能及要求
2.2.2齒輪傳動(dòng)的傳動(dòng)比及傳動(dòng)級(jí)數(shù)確定
2.2.3諧波齒輪傳動(dòng)
2.2.4同步帶傳動(dòng)
2.2.5滾動(dòng)螺旋傳動(dòng)
2.2.6傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的間隙調(diào)整
2.3支承部件
2.3.1回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)支承部件
2.3.2直線運(yùn)動(dòng)支承部件
習(xí)題與思考題
第3章伺服系統(tǒng)
3.1伺服系統(tǒng)概述
3.1.1伺服系統(tǒng)的構(gòu)成
3.1.2伺服系統(tǒng)的類型
3.1.3伺服系統(tǒng)的基本要求
3.2伺服系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)性能指標(biāo)
3.2.1時(shí)域性能指標(biāo)
3.2.2頻域性能指標(biāo)
3.3機(jī)械結(jié)構(gòu)因素對(duì)伺服系統(tǒng)性能的影響
3.3.1阻尼的影響
3.3.2摩擦的影響
3.3.3結(jié)構(gòu)彈性變形的影響
3.3.4慣量的影響
3.3.5傳動(dòng)間隙的影響
3.4伺服系統(tǒng)中的執(zhí)行元件
3.4.1執(zhí)行元件的種類及其特點(diǎn)
3.4.2執(zhí)行元件的基本要求
3.4.3新型執(zhí)行元件
3.5伺服系統(tǒng)中的檢測(cè)元件
3.5.1伺服系統(tǒng)中檢測(cè)元件的種類
3.5.2伺服系統(tǒng)中測(cè)量方式的選擇
3.6電氣伺服系統(tǒng)
3.6.1直流伺服系統(tǒng)
3.6.2交流伺服系統(tǒng)
3.6.3步進(jìn)伺服系統(tǒng)
3.7電液伺服系統(tǒng)
3.7.1電液伺服閥
3.7.2電液位置伺服控制系統(tǒng)
3.7.3電液速度伺服系統(tǒng)
3.7.4電液力伺服系統(tǒng)
習(xí)題與思考題
第4章傳感檢測(cè)系統(tǒng)
4.1傳感檢測(cè)系統(tǒng)的作用及組成
4.1.1傳感檢測(cè)在機(jī)電一體化中的作用
4.1.2傳感檢測(cè)系統(tǒng)的組成
4.2位移、位置傳感器
4.2.1光電開關(guān)
4.2.2光電編碼器
4.2.3光柵
4.2.4磁柵
4.2.5感應(yīng)同步器
4.2.6旋轉(zhuǎn)變壓器
4.3速度、加速度傳感器
4.3.1直流測(cè)速發(fā)電機(jī)
4.3.2光電式速度傳感器
4.3.3加速度傳感器
4.4力、扭矩傳感器
4.4.1力傳感器
4.4.2扭矩傳感器
4.5測(cè)距傳感器
4.5.1超聲波測(cè)量距離
4.5.2激光測(cè)量距離
4.6視覺傳感器
4.6.1CCD和CMOS視覺傳感器
4.6.2視覺傳感器的應(yīng)用
4.7智能傳感器
4.7.1智能傳感器的定義與特點(diǎn)
4.7.2智能傳感器的基本組成與基本功能
4.7.3智能傳感器的分類與基本形式
4.8微傳感器
4.8.1微傳感器及其特點(diǎn)
4.8.2微傳感器和傳統(tǒng)傳感器的區(qū)別
4.8.3典型的微傳感器
習(xí)題與思考題
第5章計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)
5.1計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)的組成及類型
5.1.1計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)的組成
5.1.2計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)的類型
5.2控制計(jì)算機(jī)的作用及基本要求
5.2.1控制計(jì)算機(jī)在機(jī)電一體化系統(tǒng)中的作用
5.2.2機(jī)電一體化系統(tǒng)對(duì)控制計(jì)算機(jī)的基本要求
5.3常用控制計(jì)算機(jī)
5.3.1單片機(jī)
5.3.2可編程控制器(PLC)
5.3.3工控機(jī)
5.4控制方式與控制策略
5.4.1開環(huán)控制與閉環(huán)控制
5.4.2常用控制策略
習(xí)題與思考題
第6章機(jī)電一體化系統(tǒng)中的接口
6.1接口的作用及分類
6.1.1接口及其功能
6.1.2接口的分類
6.2人機(jī)接口
6.2.1人機(jī)接口的類型和特點(diǎn)
6.2.2輸入接口
6.2.3輸出接口
6.3信息采集接口
6.3.1數(shù)字信號(hào)采集
6.3.2模擬信號(hào)采集
6.4控制輸出接口
6.4.1數(shù)字信號(hào)輸出
6.4.2模擬信號(hào)輸出
習(xí)題與思考題
第7章典型機(jī)電一體化系統(tǒng)
7.1足球機(jī)器人
7.1.1機(jī)器人足球比賽
7.1.2足球機(jī)器人系統(tǒng)的工作模式
7.1.3足球機(jī)器人系統(tǒng)的組成
7.2模糊控制全自動(dòng)洗衣機(jī)
7.2.1全自動(dòng)洗衣機(jī)的分類
7.2.2模糊控制全自動(dòng)洗衣機(jī)的基本原理
7.2.3模糊控制全自動(dòng)洗衣機(jī)中的傳感器
7.3自動(dòng)駕駛汽車
7.3.1自動(dòng)駕駛技術(shù)
7.3.2自動(dòng)駕駛汽車的技術(shù)原理
7.3.3自動(dòng)駕駛汽車的發(fā)展
7.4自助柜員機(jī)
7.4.1自動(dòng)柜員機(jī)
7.4.2智慧柜員機(jī)
7.5三坐標(biāo)測(cè)量機(jī)
7.5.1三坐標(biāo)測(cè)量機(jī)的工作原理
7.5.2三坐標(biāo)測(cè)量機(jī)的組成
7.5.3新型光學(xué)式三坐標(biāo)測(cè)量機(jī)
7.63D打印機(jī)
7.6.13D打印技術(shù)的發(fā)展背景和發(fā)展現(xiàn)狀
7.6.23D打印技術(shù)的分類和特點(diǎn)
習(xí)題與思考題
附錄A日本THK滾珠絲杠副技術(shù)數(shù)據(jù)
附錄B日本哈默納科諧波齒輪技術(shù)數(shù)據(jù)
附錄C蓋奇同步帶及同步帶輪技術(shù)數(shù)據(jù)
附錄D德國(guó)西門子SINAMICS V60伺服系統(tǒng)技術(shù)數(shù)據(jù)
附錄E美國(guó)MOOG電液伺服閥G631系列技術(shù)數(shù)據(jù)
附錄F德國(guó)TURCK傳感器技術(shù)數(shù)據(jù)
附錄GMCS51單片機(jī)常用擴(kuò)展芯片引腳排列圖及引腳說(shuō)明
附錄H德國(guó)西門子S7200系列PLC技術(shù)數(shù)據(jù)
參考文獻(xiàn)
書單推薦
