从“系统”的角度出发,对其机械系统的元、部件和微机控制系统的元(器)件的工作原理、特点、选用原则与选用方法进行了论述,在简要分析其静、动态特性的基础上,重点从机电有机结合(机电一体化)的角度,对系统(产品)的稳态设计与动态设计方法作了较详细的介绍并列举了设计实例,并对一些典型的机电一体化系统作了简要介绍。书后附有常用基本逻辑符号的中、外及新、旧标准对照表。
时光荏苒,本书付梓至今就匆匆七年了。七年中,移动互联、物联网、增材制造、云计算、大数据应用,各种新技术和新概念扑面而来,生机勃勃。世界经济仍处低迷,实体经济——制造业发展成为经济复苏的关键。知识经济背景下的制造业再也不是当初的单纯“制造”,它是“互联网+”制造,是“+服务业”制造,是由大工业生产向个性化定制转型的制造业,是实施供给侧改革的基础工业。先进制造、智能装备需要创新,它们的创新又支撑了其他领域的再创新。无论“中国制造2025”还是“工业4.0”,它们都在呼唤具有机电集成创新能力的人才,未来“机械”也必不单纯。机电一体化设计是“机电融合”的“系统设计”,是实现集成创新的重要方法。“机电一体化系统设计”课程不仅仅是机械电子工程专业核心课程,也是其他机械类专业的主干课程。本书在10余所高校的机械类专业得到应用,并受到师生的欢迎。本书内容体系较完整,再版时在风格上没有做更多的改变,但从机械类专业课程体系看,机械传动和机械机构设计部分突出了高精度机械设计特点,结构设计和常规传动设计内容偏多,弱化了课程的特色,模糊了机械设计课程的界限。再版主要对第3章中的机械设计部分做了调整,其次是结合新技术对一些内容进行了梳理,增加了一些新的概念和相应的调整,再就是对术语进行了规范,添加和补充了相关说明。希望这些改进能为教学带来帮助,积跬步,以致千里。每次改进都得益于您的使用和宝贵的意见。当然,还要感谢我们的同事曹利钢,他为二版课件制作付出了辛勤的劳动;也要感谢杨威,他为本书的再版做了大量工作;尤其要感谢华中科技大学出版社俞道凯的耐心和执着,是他的鼓励让编者在断断续续的工作中坚定前行。
冯浩,教授(2004年破格晋升教授),北京邮电大学电子工程学院聘为兼职教授(2006-2009)、江西省新世纪百千万人才工程人选(2006年入选)、江西省高等学校中青年学科带头人、中国机械工程学会高级会员、中国陶瓷机械装备专业委员会委员、中国溶胶凝胶学会理事。2008年荣获“瓷都十大杰出青年”称号,2009年荣获“江西青年五四奖章”,2008年分获“江西省社会科学先进工作者”和“全省科技工作先进个人”荣誉称号,2010年和2011年又连续荣获“全省科技工作先进个人”荣誉称号,2011年获教育部“‘十一五’高等学校科技管理先进个人”荣誉称号。
第1章绪论(1)
1.1机电一体化(1)
1.2机电一体化系统(6)
1.3知识扩展(10)
习题(10)
第2章机电一体化系统设计和分析方法(11)
2.1机电一体化系统设计概述(11)
2.2性能指标及分配方法(14)
2.3机电一体化系统的建模和仿真(18)
2.4系统的分析方法(27)
2.5知识扩展(34)
习题(35)
第3章机械系统设计(37)
3.1机械系统设计概述(37)
3.2机械传动部件设计(38)
3.3支承部件设计(58)
3.4精密机械的精度设计和误差分配(75)
3.5知识扩展(78)
习题(78)
第4章伺服系统设计(80)
4.1概述(80)
4.2伺服系统中的执行器及其控制(82)
4.3伺服系统中执行器的选择(105)
4.4闭环控制的伺服系统设计举例(108)
4.5知识扩展(113)
习题(114)
第5章检测系统设计(116)
5.1概述(116)
5.2机电一体化系统常用的传感器和信号输出类型(117)
5.3模拟信号的检测(126)
5.4数字信号的检测(154)
5.5检测接口设计——数据采集(161)
5.6知识扩展(165)
习题(166)
第6章控制系统及接口设计(168)
6.1概述(168)
6.2单片机接口及控制系统设计(170)
6.3PLC控制系统设计(191)
6.4知识扩展(212)
习题(212)
第7章机电一体化系统实例(215)
7.1光电跟踪切割机(215)
7.2GCP87电子皮带秤(219)
7.3运动目标的模拟器和干扰器(223)
习题(230)
部分习题参考答案(231)
参考文献(235)