机电一体化系统设计

机电一体化系统设计 pdf epub mobi txt 电子书 下载 2026

出版者:高等教育出版社
作者:张建民
出品人:
页数:377
译者:
出版时间:2007-7
价格:30.20元
装帧:
isbn号码:9787040214680
丛书系列:
图书标签:
  • 教材
  • 机电一体化
  • 系统设计
  • 自动化
  • 控制工程
  • 机械工程
  • 电气工程
  • 传感器
  • 执行器
  • 建模与仿真
  • 工业自动化
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具体描述

张建民等编著的《机电一体化系统设计(附光盘第3版)》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做了较详细介绍,并列举了一些典型的机电一体化系统设计实例。书后附有常用基本逻辑符号的中外及新旧标准对照表。

《机电一体化系统设计(附光盘第3版)》特色明显、内容丰富、条理清晰、图文并茂、深浅适宜,不仅可作为大学本科相关专业的专业课教材,也可供夜大、函大、职大等相关专业选用,还可供从事机电一体化系统设计、制造的工程技术人员参考。

机械制造工艺基础 本书全面系统地介绍了现代机械制造领域中至关重要的工艺基础知识。全书内容覆盖了从原材料的选择、加工方法的确定到最终产品质量控制的全过程,旨在为读者构建一个扎实、系统的工艺思维框架。 第一篇:材料与制造准备 第一章 机械制造材料基础 本章深入探讨了金属材料在机械制造中的应用特性。重点分析了碳素结构钢、合金钢以及铸铁的显微组织、力学性能与热处理反应。详细阐述了有色金属,如铝合金、铜合金在精密制造中的选材原则与工艺适应性。同时,也引入了先进复合材料和工程塑料在现代制造中的应用潜力与局限性。本章强调了材料的非均质性如何影响后续的切削加工和成形过程,并提供了材料性能测试与评估的基本方法。 第二章 制造系统与工艺路线规划 本章聚焦于如何将设计图纸转化为可执行的制造方案。首先界定了制造系统的构成要素,包括工艺装备、检测手段与信息流。随后,详细介绍了工艺路线的制定原则,包括工序组合、工序顺序的优化布局。特别强调了面向对象(DFM)和面向制造(DFA)的设计理念如何影响前端的工艺决策。本章通过多个实际案例展示了如何平衡生产效率、制造成本与产品精度要求,形成最优化的制造流程。 第二篇:金属切削与加工工艺 第三章 机械加工基础理论 本章是理解切削过程的理论基石。详细分析了切削过程中的力学模型、热现象与磨损机制。引入了切削温度、切削力的计算方法,并探讨了刀具材料、涂层技术对提高刀具寿命和加工精度的影响。着重分析了切屑的形成机理、分类及其对表面完整性的影响。同时,对切削参数(切削速度、进给量、背吃刀量)的选择进行了量化指导。 第四章 车削、铣削与钻削工艺 本章系统介绍应用最广泛的三种基本加工方法。 车削工艺: 涵盖了普通车床、数控车床的操作要点,重点讲解了端面、外圆、内孔的车削规范,以及螺纹、锥面的精密加工技巧。 铣削工艺: 详细区分了平面铣削、型面铣削和沟槽铣削,阐述了立式和卧式加工中心的工艺特点。对高速铣削(HSM)中的颤振控制与刀具路径优化进行了深入探讨。 钻削工艺: 针对孔加工,分析了钻削过程中的排屑与冷却问题,介绍了深孔钻削(麻花钻、枪钻)的技术要点与精度控制。 第五章 磨削、镗削与其他特种加工 本章关注高精度和特殊材料的加工技术。 磨削工艺: 阐述了砂轮的选择、修整与平衡,重点分析了磨削烧伤的形成机理与预防措施。介绍了外圆、内圆及平面磨削的工艺规范。 镗削工艺: 讲解了孔的精加工手段,尤其适用于大尺寸、高精度孔的加工,强调了镗刀的刚性和补偿技术。 特种加工: 简要介绍了电火花加工(EDM)、电化学加工(ECM)和激光加工在难加工材料和复杂结构件制造中的应用前景与工艺特点。 第三篇:金属成形与连接工艺 第六章 铸造工艺基础 本章系统介绍金属铸造的原理与技术。从熔炼、浇注到凝固的整个过程进行了剖析。详细讲解了砂型铸造、金属型铸造以及特种铸造(如精密铸造、压力铸造)的工艺流程与适用范围。重点分析了铸件缺陷(如气孔、缩松、裂纹)的成因、检测方法与预防措施,强调了型腔设计对铸件质量的关键作用。 第七章 锻压与塑性加工 本章聚焦于金属在常温或高温下的塑性变形过程。 锻压工艺: 区分了自由锻、模锻和胎模锻,分析了对材料晶粒结构和力学性能的改善作用。探讨了模具设计、模具材料的选择与寿命管理。 冲压工艺: 详细介绍了冲裁、弯曲、拉深等基本工序的工艺参数计算与模具结构设计,强调了凸凹模间隙的精确控制。 第八章 焊接、胶接与表面处理 本章涵盖了零部件的连接与防护技术。 焊接工艺: 概述了电弧焊、气体保护焊、激光焊的原理与应用。深入分析了焊接热影响区(HAZ)的组织变化、残余应力与变形控制技术。 胶接与铆接: 介绍了结构胶粘剂的种类、固化过程及其在异种材料连接中的优势。 表面处理: 探讨了热处理(渗碳、氮化、淬火)、化学镀、电镀等技术对零件表面硬度、耐磨性和耐腐蚀性的提升作用。 第四篇:检测、装配与质量控制 第九章 计量与检测技术 本章强调了制造过程中的质量保证环节。详细介绍了常用的长度、角度、形状与位置误差的测量方法。涵盖了通用量具(卡尺、千分尺)、精密测量仪器(三坐标测量机 CMM)和非接触式测量技术(激光扫描)。重点讲解了形位公差(GD&T)的理解、标注规范及其在检验中的应用。 第十章 装配工艺与可靠性 本章将制造的终点——装配流程进行系统化梳理。介绍了通用装配、专用装配和柔性装配的工艺特点。深入分析了过盈配合的原理、预紧力的计算与装配顺序对最终产品几何精度和工作可靠性的影响。最后,探讨了产品寿命周期内的维护与再制造的工艺考虑。 全书结构严谨,理论与实践紧密结合,配有大量工艺流程图和典型案例分析,是机械制造工程、过程控制与设备工程等专业学生及相关领域工程师案头必备的参考书。

作者简介

目录信息

第一章 概论 第一节 机电一体化时代与机电一体化技术革命 第二节 优先发展机电一体化的领域及其共性关键技术 第三节 机电一体化系统构成要素及功能构成 第四节 机电一体化系统构成要素之间的连接 第五节 机电一体化系统的功能评价 第六节 机电一体化系统设计的考虑方法及设计类型 第七节 机电一体化系统的设计流程 第八节 机电一体化工程与系统工程 第九节 机电一体化系统的设计程序、准则与规律 第十节 机电一体化系统的开发工程与现代设计方法 习题与思考题第二章 机械系统部件的选择与设计 第一节 机械系统部件的设计要求 第二节 机械传动部件的选择与设计 第三节 导向支承部件的选择与设计 第四节 旋转支承部件的类型与选择 第五节 轴系部件的选择与设计 第六节 机电一体化系统的机座或机架 习题与思考题第三章 执行元件的选择与设计 第一节 执行元件的种类、特点及基本要求 第二节 常用的控制用电动机 第三节 直流(DC)与交流(AC)伺服电机及驱动 第四节 步进电机及驱动 习题与思考题第四章 微机控制系统的选择及接口设计 第一节 专用与通用的抉择、硬件与软件的权衡 第二节 微机控制系统的设计思路 第三节 微机控制系统的构成与种类 第四节 微机控制系统的软件与程序设计语言 第五节 微机应用领域及其选用要点 第六节 8086/8088CPU的硬件结构特点 第七节 Z80CPU的硬件结构特点、存储器及输入/输出扩展接口 第八节 单片机的硬件结构特点及其最小应用系统 第九节 数字显示器及键盘的接口电路 第十节 微机应用系统的输入/输出控制的可靠性设计 第十一节 可编程逻辑控制器(PLC)的构成及应用举例 第十二节 常用检测传感器的性能特点、选用及其微机接口 习题与思考题第五章 机电一体化系统的元、部件特性分析 第一节 自动控制理论与机电一体化系统 第二节 机电一体化系统的元、部件动态特性 第三节 传感器的动态特性 第四节 执行元件的动态特性 习题与思考题第六章 计算机数字控制程序编制基础简介 第一节 数控机床类型及其控制方式 第二节 数控系统组成及数控程序编制基础 习题与思考题第七章 机电一体化系统机电有机结合的分析与设计 第一节 机电一体化系统的稳态与动态设计 第二节 机电有机结合之一——机电一体化系统稳态设计的考虑方法 第三节 机电有机结合之二——机电一体化系统动态设计的考虑方法 第四节 机电一体化系统的可靠性、安全性设计 习题与思考题第八章 传统机械加王设备的机电一体化改造分析与设计 第一节 传统机械加工机床机电一体化改造分析 第二节 微机控制系统的设计分析 习题与思考题第九章 典型机电一体化系统设计简介 第一节 计算机数控机床 第二节 工业机器人 第三节 汽车的机电一体化概况 第四节 三坐标测量机 第五节 自动售票机 第六节 自动售货机 第七节 电子秤 第八节 电子灶烹调自动化 习题与思考题附录 常用基本逻辑符号的中外及新旧标准对照表参考文献
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读后感

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用户评价

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这本书的实用价值,我个人认为,主要体现在它对“系统集成”这一核心概念的把握上。很多书籍关注于某一个孤立的子系统,比如控制理论或者结构力学,但这本书的精妙之处在于,它始终将所有元素——从结构件的刚度到控制算法的实时性——放在一个统一的、相互作用的框架内进行讨论。举个例子,书中关于减振降噪的章节,它并没有停留在简单的阻尼材料选择上,而是深入探讨了主动控制策略,即如何利用反馈信号来实时抵消机械振动,这对于我们设计高速精密设备至关重要。我发现书中多次引用了不同学科的经典论文和专利,这使得它的内容既有坚实的理论基础,又不失前沿的创新性。对于初学者来说,可能需要一些时间来消化其广度,但对于有一定基础的工程师而言,这本书绝对是一本可以反复查阅、每次都能发现新亮点的“工具书”。它真正做到了将“一体化”这个词的含义付诸实践。

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坦白说,我最初翻开这本书时,是抱着试试看的心态,毕竟市面上的“系统设计”书籍往往更偏向于理论堆砌。然而,《机电一体化系统设计》这本书彻底颠覆了我的认知。它的叙事节奏非常流畅,从基础的机械结构设计美学,过渡到电气驱动原理,再到后期的嵌入式系统编程,简直就像一位经验丰富的老工程师手把手带着你完成一个完整的项目。我尤其欣赏它对“人机交互界面(HMI)”设计理念的重视,书中不仅提到了传统的人机界面设计规范,还引入了最新的触摸屏技术和基于视觉反馈的交互方式,这在以往的教科书中是极少提及的。读到关于故障诊断和预测性维护那一章时,我简直拍案叫绝,作者竟然将模糊逻辑和神经网络算法巧妙地融入到了电机状态监测中,这远超出了我预期的范围,让我对“智能”机电一体化有了更深刻的理解。这本书的排版和插图质量也值得称赞,即便是复杂的电路原理图,也能看得清晰明了,这极大地降低了阅读和理解的门槛。

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这本《机电一体化系统设计》的理论深度简直令人咋舌,它不仅仅停留在概念的层面,而是深入剖析了从传感器选型到执行器控制的每一个关键环节。我花了整整一个下午才啃完关于PID控制算法在精密运动平台上的应用那一章,作者对不同环境干扰下的参数整定给出了非常详尽的数学模型和仿真案例,这对于我目前正在进行的高精度装配机器人项目来说,简直是雪中送炭。尤其是书中关于鲁棒性控制策略的探讨,它不像其他教材那样仅仅罗列公式,而是结合实际工业现场遇到的非线性、时滞等问题,提供了好几种实用的解决方案,每一种方案的优缺点分析得入木三分。我特别欣赏它在软硬件协同设计方面的观点,强调了实时操作系统(RTOS)的选择对系统性能的决定性影响,这在很多强调纯硬件或纯软件的书籍中是很难找到的深度。书中的图表绘制精良,那些复杂的信号流图和状态空间模型配上清晰的文字解释,让原本晦涩难懂的理论变得可视化、可操作化,对于我们这些追求工程实践效果的工程师来说,这本参考书的价值是无可替代的。

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这本书的阅读体验非常独特,它不像一本冷冰冰的技术手册,反而更像是一次由资深专家带领的、跨学科的“田野考察”。从第一章对机电一体化发展趋势的宏观把握,到最后关于系统可靠性评估的微观探讨,逻辑链条极其严密。我特别欣赏其中关于成本效益分析的内容,作者没有回避工程设计中永远存在的“预算限制”这一现实问题,而是提供了一套量化的评估方法,帮助读者在性能、成本和开发周期之间找到最佳平衡点。书中关于“模块化设计”的哲学探讨,也对我启发很大,它强调了接口定义的清晰性和可重用性,这对于现代大型复杂系统的开发至关重要。我注意到,书中的案例研究都来自真实的工业场景,比如伺服驱动系统的过电流保护设计,或者复杂运动轨迹的规划与执行,这些都不是纸上谈兵,而是经过了反复验证的“最佳实践”。这本书的深度和广度兼备,无疑是当前该领域内的一部标杆性著作。

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说实话,我手里关于自动化和控制的书能堆满一架子,但真正能让我产生“豁然开朗”感觉的并不多。《机电一体化系统设计》这本书在系统建模这一块的处理方式,让我印象极其深刻。它并没有固守单一的建模方法,而是清晰地对比了基于物理的建模、基于数据的辨识建模以及混合建模的各自适用场景。特别是作者在描述如何将复杂的机械摩擦模型(如Stribeck模型)整合进线性控制器的设计流程时,那种庖丁解牛般的清晰度,令人叹服。我过去在这个环节总是感觉很别扭,但读完这一部分后,思路立刻被打开了。此外,本书对工业总线协议的介绍也极其到位,它不仅罗列了CAN、EtherCAT等协议的特点,还详细分析了它们在不同采样周期和带宽要求下的性能瓶颈,这对于设计分布式控制架构的工程师来说,是无法跳过的知识点。这本书的价值在于,它教授的不是“如何解决一个具体问题”,而是“如何系统地、全面地构建一个解决方案”。

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机电一体化是机械,电气,计算机等工程技术的协同集成。 传感器静态特性,测量值不随时间变化的输入与输出的关系。动态特性:输出对随时间变化的输入激励的响应。 同步带综合了带传动、链传动和齿轮传动各自的优点。 滚珠丝杠副传动效率高,定位精度高,无爬行现象,能预紧,运动具有可逆性。 齿轮传动,等效转动惯量最小,体积重量最小,输出轴转角误差最小。 步进电动机,电磁铁原理,脉冲信号转换成线位移或者角位移。交流伺服电机在控制精度,响应速度,运行性能都要更好。 开环系统,输出端与输入端信号是单向传递。闭环系统,输出端与输入端信号增加一个反馈回路。 增益:输入与输出的幅值差异。相位:输入与输出的时间变化。带宽:增益下降到-3DB或原增益的70%的频率;调节时间:阶跃前沿到反馈为指令值的5%或2%的时间变化。

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