《智慧型機電裝備系統設計與實例》是2022年化學工業出版社出版的圖書。
基本介紹
- 書名：智慧型機電裝備系統設計與實例
- 作者：徐明剛
- 出版社：化學工業出版社
- 出版時間：2022年
- 開本：16 開
- ISBN：9787122393562
內容簡介,圖書目錄,
內容簡介
本書圍繞智慧型製造裝備系統展開, 內容涵蓋智慧型製造裝備基礎知識, 智慧型製造裝備機械本體的設計方法和數位化設計, 智慧型製造裝備驅動系統的設計和智慧型驅動系統, 智慧型製造裝備感知系統的設計和智慧型感測技術的發展趨勢, 智慧型製造裝備控制系統的設計和實現, 智慧型物聯網系統的概念和套用, 後以作者所在課題組研發的自動塗膠機為例, 介紹了中空玻璃成型工藝和高性能運動控制裝備系統的設計和開發過程。
全書內容豐富, 材料翔實, 可供裝備設計和控制系統研發人員使用, 也可供高等院校相關專業師生閱讀參考。
圖書目錄
第1 章 智慧型製造裝備概述 1
1.1 智慧型製造裝備的概念、組成及特點 2
1.1.1 智慧型製造裝備的概念 2
1.1.2 智慧型製造裝備的組成 6
1.1.3 智慧型製造裝備的特點及關鍵技術 7
1.1.4 智慧型裝備套用領域 11
1.2 智慧型製造裝備的發展概況 16
1.2.1 數控工具機發展現狀 17
1.2.2 工業機器人發展現狀 19
1.2.3 未來的智慧型製造裝備發展 21
1.3 智慧型製造裝備研發內容 22
1.3.1 智慧型工具機與基礎製造裝備 22
1.3.2 工業機器人 23
1.3.3 增材製造 26
1.4 智慧型製造裝備的發展趨勢 29
1.4.1 智慧型工具機裝備 29
1.4.2 智慧型工程機械 32
1.4.3 智慧型動力裝備 32
1.4.4 智慧型機器人 33
1.4.5 智慧型終端產品 33
1.5 本章小結 33
第2 章 智慧型製造裝備機械本體設計 34
2.1 機械設計的基本要求 34
2.2 智慧型製造裝備機械本體整體設計 37
2.2.1 機械結構設計的任務 37
2.2.2 機械結構設計的特點 37
2.2.3 機械結構件的結構要素和設計方法 38
2.3 智慧型製造裝備本體設計的主要內容 39
2.3.1 功能原理設計 39
2.3.2 方案評價與篩選 42
2.3.3 機械結構設計的基本要求 44
2.3.4 機械結構基本設計準則 45
2.3.5 機械結構設計步驟 52
2.4 智慧型製造裝備進給傳動系統設計 53
2.4.1 智慧型製造裝備進給傳動系統的功能要求 53
2.4.2 智慧型製造裝備進給傳動系統的組成 54
2.4.3 智慧型製造裝備傳動系統的分析及計算 55
2.4.4 智慧型製造裝備傳動系統結構的設計 57
2.4.5 滾動導軌副的設計 57
2.4.6 滾珠絲槓的設計 60
2.5 智慧型製造裝備支承系統設計 66
2.5.1 設計支承系統需注意的問題 66
2.5.2 支承件的設計 67
2.5.3 旋轉支承部件設計 72
2.5.4 移動支承部件結構方案設計 81
2.6 智慧型製造裝備執行系統設計 87
2.7 智慧型製造裝備本體動態設計 99
2.7.1 動態設計的原則 99
2.7.2 機體動態設計的步驟 99
2.7.3 智慧型製造裝備本體動態性能分析 100
2.8 智慧型製造裝備本體最佳化設計 103
2.8.1 本體設計的主要內容 103
2.8.2 結構模組的最佳化設計 103
2.8.3 系統模組的最佳化設計 104
2.8.4 產品特徵的最佳化設計 104
2.8.5 機械結構最佳化方法 106
2.9 智慧型製造裝備數位化設計 106
2.9.1 數位化設計的現狀 107
2.9.2 數位化設計的發展 109
2.9.3 數位化設計製造的主要方法和常用檔案交換類型 110
2.9.4 數位化設計製造的未來趨勢 115
2.9.5 智慧型製造裝備數位化設計 117
2.9.6 綠色設計 118
2.10 本章小結 119
第3 章 智慧型製造裝備驅動系統設計 120
3.1 驅動機構的分類和特性 120
3.1.1 驅動機構的分類 120
3.1.2 驅動機構的技術特性 122
3.2 電機驅動系統 124
3.2.1 電機驅動系統概述 124
3.2.2 步進電機的選擇 137
3.2.3 伺服電機的選擇原則 137
3.2.4 伺服電機選擇注意的問題 139
3.2.5 根據負載轉矩選擇伺服電機 140
3.2.6 根據負載慣量選擇伺服電機 141
3.2.7 根據電機加減速時的轉矩選擇伺服電機 142
3.2.8 根據電機轉矩均方根值選擇伺服電機 143
3.2.9 伺服電機選擇的步驟、方法、公式 144
3.3 液壓驅動系統 145
3.3.1 概述 146
3.3.2 液壓系統的形式 149
3.3.3 液壓系統性能評價 157
3.3.4 液壓動力系統 158
3.3.5 液壓系統設計 162
3.4 氣壓傳動系統設計 165
3.5 驅動機構的發展方向 170
3.6 本章小結 173
第4 章 智慧型製造裝備感知系統設計 174
4.1 感測器的概念 174
4.1.1 感測器的概念和組成 174
4.1.2 感測器的特性 175
4.1.3 智慧型感測器的特點和作用 179
4.1.4 感測器的分類 180
4.1.5 微機電系統（MEMS） 感測器 182
4.1.6 感測器的發展 188
4.2 智慧型製造裝備感測器 189
4.2.1 概述 189
4.2.2 智慧型製造裝備感測器的作用 190
4.2.3 智慧型製造裝備感測器的分類 191
4.2.4 無線感測器網路 192
4.2.5 模糊感測器 194
4.3 智慧型製造裝備感測器的選擇 195
4.4 智慧型製造裝備感知系統設計 198
4.4.1 感知系統定製開發 198
4.4.2 感知系統定製開發方式及案例 203
4.5 工業機器人的感測器 207
4.5.1 工業機器人的感覺系統 207
4.5.2 工業機器人內部感測器 208
4.5.3 工業機器人外部感測器 209
4.6 智慧型製造裝備感測器的發展趨勢 211
4.7 本章小結 213
第5 章 智慧型製造裝備控制系統設計 214
5.1 智慧型控制概述 214
5.2 智慧型製造裝備的控制系統分類 217
5.2.1 分級遞階控制系統 217
5.2.2 模糊控制系統 219
5.2.3 神經網路控制系統 220
5.2.4 專家控制系統 221
5.2.5 仿人智慧型控制 222
5.2.6 集成智慧型控制系統 223
5.3 智慧型製造裝備控制系統的硬體平台設計 227
5.3.1 概述 227
5.3.2 常見控制系統硬體 229
5.3.3 機器人控制系統 229
5.4 智慧型製造裝備控制系統的軟體設計 232
5.4.1 概述 232
5.4.2 智慧型控制系統常用的軟體設計方法 234
5.5 現代工業裝備自動控制技術 235
5.5.1 概述 235
5.5.2 可程式邏輯控制器 236
5.5.3 DCS 控制系統 244
5.5.4 現場匯流排 250
5.5.5 PC 數控 260
5.5.6 先進控制技術方法 263
5.6 PLC 控制系統設計 264
5.6.1 PLC 控制系統的硬體設計 265
5.6.2 PLC 控制系統的軟體設計 269
5.6.3 PLC 系統的抗干擾設計 284
5.6.4 PLC 系統的調試 285
5.7 電氣控制系統設計 286
5.7.1 概述 286
5.7.2 常用的控制線路的基本迴路 287
5.7.3 常用保護環節 288
5.7.4 故障維修 289
5.8 本章小結 290
第6 章 智慧型物聯網機電裝備系統的設計 291
6.1 物聯網概述 292
6.1.1 物聯網的主要功能 294
6.1.2 物聯網的關鍵技術 295
6.1.3 物聯網的套用 297
6.2 物聯網架構 308
6.3 物聯網的終端 310
6.3.1 物聯網終端的概念 310
6.3.2 物聯網終端的基本原理及作用 310
6.3.3 物聯網終端的分類 310
6.3.4 物聯網終端的標準化 313
6.4 物聯網技術在裝備中的套用 313
6.5 機電裝備物聯網設計 316
6.5.1 概述 316
6.5.2 物聯網平台架構設計過程 316
6.6 本章小結 319
第7 章 具有複雜工藝與高性能運動要求的工業裝備系統 320
7.1 案例一 中空玻璃全自動塗膠機開發 320
7.1.1 中空玻璃全自動塗膠機機械本體設計 321
7.1.2 中空玻璃全自動塗膠機驅動系統設計 323
7.1.3 中空玻璃全自動塗膠機控制系統 324
7.1.4 中空玻璃全自動塗膠機下位控制 338
7.2 案例二 全自動立式玻璃磨邊機開發 343
7.2.1 全自動立式玻璃磨邊機機械本體設計 343
7.2.2 全自動立式玻璃磨邊機控制系統設計 348
附錄 2015 年全國智慧型製造試點示範典型經驗 349
附錄一：2015 年全國智慧型製造試點示範典型經驗（一）——九江石化建設智慧型工廠， 培育核心優勢 349
附錄二：2015 年全國智慧型製造試點示範典型經驗（二）——濰柴以智慧型製造推動企業快速發展 351
附錄三：2015 年全國智慧型製造試點示範典型經驗（三）——海爾智慧型製造創新實踐 352
附錄四：2015 年全國智慧型製造試點示範典型經驗（四）——長虹以大規模個性化定製驅動產業智慧型轉型 354
附錄五：2015 年全國智慧型製造試點示範典型經驗（五）——和利時用智慧型控制系統助力製造業轉型升級 355
參考文獻 358
第1 章 智慧型製造裝備概述 1
1.1 智慧型製造裝備的概念、組成及特點 2
1.1.1 智慧型製造裝備的概念 2
1.1.2 智慧型製造裝備的組成 6
1.1.3 智慧型製造裝備的特點及關鍵技術 7
1.1.4 智慧型裝備套用領域 11
1.2 智慧型製造裝備的發展概況 16
1.2.1 數控工具機發展現狀 17
1.2.2 工業機器人發展現狀 19
1.2.3 未來的智慧型製造裝備發展 21
1.3 智慧型製造裝備研發內容 22
1.3.1 智慧型工具機與基礎製造裝備 22
1.3.2 工業機器人 23
1.3.3 增材製造 26
1.4 智慧型製造裝備的發展趨勢 29
1.4.1 智慧型工具機裝備 29
1.4.2 智慧型工程機械 32
1.4.3 智慧型動力裝備 32
1.4.4 智慧型機器人 33
1.4.5 智慧型終端產品 33
1.5 本章小結 33
第2 章 智慧型製造裝備機械本體設計 34
2.1 機械設計的基本要求 34
2.2 智慧型製造裝備機械本體整體設計 37
2.2.1 機械結構設計的任務 37
2.2.2 機械結構設計的特點 37
2.2.3 機械結構件的結構要素和設計方法 38
2.3 智慧型製造裝備本體設計的主要內容 39
2.3.1 功能原理設計 39
2.3.2 方案評價與篩選 42
2.3.3 機械結構設計的基本要求 44
2.3.4 機械結構基本設計準則 45
2.3.5 機械結構設計步驟 52
2.4 智慧型製造裝備進給傳動系統設計 53
2.4.1 智慧型製造裝備進給傳動系統的功能要求 53
2.4.2 智慧型製造裝備進給傳動系統的組成 54
2.4.3 智慧型製造裝備傳動系統的分析及計算 55
2.4.4 智慧型製造裝備傳動系統結構的設計 57
2.4.5 滾動導軌副的設計 57
2.4.6 滾珠絲槓的設計 60
2.5 智慧型製造裝備支承系統設計 66
2.5.1 設計支承系統需注意的問題 66
2.5.2 支承件的設計 67
2.5.3 旋轉支承部件設計 72
2.5.4 移動支承部件結構方案設計 81
2.6 智慧型製造裝備執行系統設計 87
2.7 智慧型製造裝備本體動態設計 99
2.7.1 動態設計的原則 99
2.7.2 機體動態設計的步驟 99
2.7.3 智慧型製造裝備本體動態性能分析 100
2.8 智慧型製造裝備本體最佳化設計 103
2.8.1 本體設計的主要內容 103
2.8.2 結構模組的最佳化設計 103
2.8.3 系統模組的最佳化設計 104
2.8.4 產品特徵的最佳化設計 104
2.8.5 機械結構最佳化方法 106
2.9 智慧型製造裝備數位化設計 106
2.9.1 數位化設計的現狀 107
2.9.2 數位化設計的發展 109
2.9.3 數位化設計製造的主要方法和常用檔案交換類型 110
2.9.4 數位化設計製造的未來趨勢 115
2.9.5 智慧型製造裝備數位化設計 117
2.9.6 綠色設計 118
2.10 本章小結 119
第3 章 智慧型製造裝備驅動系統設計 120
3.1 驅動機構的分類和特性 120
3.1.1 驅動機構的分類 120
3.1.2 驅動機構的技術特性 122
3.2 電機驅動系統 124
3.2.1 電機驅動系統概述 124
3.2.2 步進電機的選擇 137
3.2.3 伺服電機的選擇原則 137
3.2.4 伺服電機選擇注意的問題 139
3.2.5 根據負載轉矩選擇伺服電機 140
3.2.6 根據負載慣量選擇伺服電機 141
3.2.7 根據電機加減速時的轉矩選擇伺服電機 142
3.2.8 根據電機轉矩均方根值選擇伺服電機 143
3.2.9 伺服電機選擇的步驟、方法、公式 144
3.3 液壓驅動系統 145
3.3.1 概述 146
3.3.2 液壓系統的形式 149
3.3.3 液壓系統性能評價 157
3.3.4 液壓動力系統 158
3.3.5 液壓系統設計 162
3.4 氣壓傳動系統設計 165
3.5 驅動機構的發展方向 170
3.6 本章小結 173
第4 章 智慧型製造裝備感知系統設計 174
4.1 感測器的概念 174
4.1.1 感測器的概念和組成 174
4.1.2 感測器的特性 175
4.1.3 智慧型感測器的特點和作用 179
4.1.4 感測器的分類 180
4.1.5 微機電系統（MEMS） 感測器 182
4.1.6 感測器的發展 188
4.2 智慧型製造裝備感測器 189
4.2.1 概述 189
4.2.2 智慧型製造裝備感測器的作用 190
4.2.3 智慧型製造裝備感測器的分類 191
4.2.4 無線感測器網路 192
4.2.5 模糊感測器 194
4.3 智慧型製造裝備感測器的選擇 195
4.4 智慧型製造裝備感知系統設計 198
4.4.1 感知系統定製開發 198
4.4.2 感知系統定製開發方式及案例 203
4.5 工業機器人的感測器 207
4.5.1 工業機器人的感覺系統 207
4.5.2 工業機器人內部感測器 208
4.5.3 工業機器人外部感測器 209
4.6 智慧型製造裝備感測器的發展趨勢 211
4.7 本章小結 213
第5 章 智慧型製造裝備控制系統設計 214
5.1 智慧型控制概述 214
5.2 智慧型製造裝備的控制系統分類 217
5.2.1 分級遞階控制系統 217
5.2.2 模糊控制系統 219
5.2.3 神經網路控制系統 220
5.2.4 專家控制系統 221
5.2.5 仿人智慧型控制 222
5.2.6 集成智慧型控制系統 223
5.3 智慧型製造裝備控制系統的硬體平台設計 227
5.3.1 概述 227
5.3.2 常見控制系統硬體 229
5.3.3 機器人控制系統 229
5.4 智慧型製造裝備控制系統的軟體設計 232
5.4.1 概述 232
5.4.2 智慧型控制系統常用的軟體設計方法 234
5.5 現代工業裝備自動控制技術 235
5.5.1 概述 235
5.5.2 可程式邏輯控制器 236
5.5.3 DCS 控制系統 244
5.5.4 現場匯流排 250
5.5.5 PC 數控 260
5.5.6 先進控制技術方法 263
5.6 PLC 控制系統設計 264
5.6.1 PLC 控制系統的硬體設計 265
5.6.2 PLC 控制系統的軟體設計 269
5.6.3 PLC 系統的抗干擾設計 284
5.6.4 PLC 系統的調試 285
5.7 電氣控制系統設計 286
5.7.1 概述 286
5.7.2 常用的控制線路的基本迴路 287
5.7.3 常用保護環節 288
5.7.4 故障維修 289
5.8 本章小結 290
第6 章 智慧型物聯網機電裝備系統的設計 291
6.1 物聯網概述 292
6.1.1 物聯網的主要功能 294
6.1.2 物聯網的關鍵技術 295
6.1.3 物聯網的套用 297
6.2 物聯網架構 308
6.3 物聯網的終端 310
6.3.1 物聯網終端的概念 310
6.3.2 物聯網終端的基本原理及作用 310
6.3.3 物聯網終端的分類 310
6.3.4 物聯網終端的標準化 313
6.4 物聯網技術在裝備中的套用 313
6.5 機電裝備物聯網設計 316
6.5.1 概述 316
6.5.2 物聯網平台架構設計過程 316
6.6 本章小結 319
第7 章 具有複雜工藝與高性能運動要求的工業裝備系統 320
7.1 案例一 中空玻璃全自動塗膠機開發 320
7.1.1 中空玻璃全自動塗膠機機械本體設計 321
7.1.2 中空玻璃全自動塗膠機驅動系統設計 323
7.1.3 中空玻璃全自動塗膠機控制系統 324
7.1.4 中空玻璃全自動塗膠機下位控制 338
7.2 案例二 全自動立式玻璃磨邊機開發 343
7.2.1 全自動立式玻璃磨邊機機械本體設計 343
7.2.2 全自動立式玻璃磨邊機控制系統設計 348
附錄 2015 年全國智慧型製造試點示範典型經驗 349
附錄一：2015 年全國智慧型製造試點示範典型經驗（一）——九江石化建設智慧型工廠， 培育核心優勢 349
附錄二：2015 年全國智慧型製造試點示範典型經驗（二）——濰柴以智慧型製造推動企業快速發展 351
附錄三：2015 年全國智慧型製造試點示範典型經驗（三）——海爾智慧型製造創新實踐 352
附錄四：2015 年全國智慧型製造試點示範典型經驗（四）——長虹以大規模個性化定製驅動產業智慧型轉型 354
附錄五：2015 年全國智慧型製造試點示範典型經驗（五）——和利時用智慧型控制系統助力製造業轉型升級 355
參考文獻 358
