《機電一體化系統設計》是2019年清華大學出版社出版的圖書。
基本介紹
- 中文名：機電一體化系統設計
- 作者：丁金華、王學俊、魏鴻磊
- 出版時間：2019年
- 出版社：清華大學出版社
- ISBN：9787302511205
內容簡介,圖書目錄,
內容簡介
《機電一體化系統設計》講解機電一體化系統設計的基本概念、基本原理、方法和套用，為遼寧省精品資源共享課“機電系統設計”的配套教材。全書共分8章，前6章介紹機電一體化系統設計的基本原理與套用，包括機電一體化系統概論、位置控制的數學方法、機械系統部件的選擇與設計、感測檢測系統、執行元件和機電參數的相互匹配；後兩章為機電一體化系統的典型套用案例，包括自動糾偏及其控制系統、XY數控工作檯，內容涉及系統說明及控制系統軟、硬體設計等。
《機電一體化系統設計》可作為高等院校機械、機電、自動化、測控等專業的教材，也可作為相關專業的研究生和工程技術人員的專業參考書。
圖書目錄
目 錄
第1章 機電一體化系統概論 1
1.1 機電一體化系統基礎知識 1
1.2 機電一體化系統的組成及功能 2
1.3 機電一體化技術與其他技術關係 3
1.3.1 與傳統機電技術的區別 3
1.3.2 與自動控制技術的區別 3
1.3.3 與計算機套用技術的區別 3
1.3.4 對應的共性關鍵技術 3
1.4 機電一體化系統的分類及套用 5
1.4.1 生產用機電一體化產品和
系統 5
1.4.2 運輸、包裝及工程用機電
一體化產品 6
1.4.3 儲存、銷售用機電一體化
產品 6
1.4.4 社會服務及家庭用機電一體化
產品 7
1.4.5 科研及民用機電一體化產品 7
1.5 機電一體化系統各要素之間的關係 7
1.5.1 機電一體化系統的功能構成 8
1.5.2 機電一體化系統中接口的
定義 9
1.6 機電一體化的發展 10
1.6.1 智慧型化 11
1.6.2 系統化 12
1.6.3 微型化 12
1.6.4 模組化 12
1.6.5 網路化 13
1.6.6 綠色化 13
複習思考題 13
第2章 位置控制的數學方法 15
2.1 概述 15
2.2 插補運算 15
2.3 逐點比較法的直線和圓弧的插補
原理 15
2.3.1 逐點比較法插補原理 16
2.3.2 圓弧插補原理 19
2.3.3 逐點比較法圓弧插補舉例 21
2.3.4 多段組合位置控制說明 22
2.4 輪廓步長法插補 22
2.4.1 輪廓步長法直線插補 23
2.4.2 輪廓步長法圓弧插補
(逆時針) 23
複習思考題 25
第3章 機械系統部件的選擇與設計 28
3.1 概述 28
3.2 機械傳動部件的設計要求和原則 28
3.3 齒輪副傳動 29
3.3.1 齒輪副等效慣量計算和傳動比
分配 29
3.3.2 齒輪副間隙的調整 30
3.4 滾珠絲槓副傳動部件 32
3.4.1 滾珠絲槓副的組成 32
3.4.2 滾珠絲槓副的典型結構類型
和尺寸 32
3.5 同步齒形帶傳動 39
3.5.1 同步齒形帶傳動的特點 39
3.5.2 帶和帶輪結構 39
3.6 諧波齒輪傳動 40
3.6.1 特點 40
3.6.2 組成和工作原理 40
3.7 導軌副的設計與選擇 41
3.7.1 導軌副的組成、分類及其應
滿足的條件 41
3.7.2 滾動導軌副的結構及其選擇 46
3.8 導軌的潤滑與防護 51
3.8.1 導軌的潤滑 51
3.8.2 導軌的防護 52
複習思考題 52
第4章 感測檢測系統 55
4.1 感測器與檢測技術基礎知識 55
4.1.1 感測器的概念 55
4.1.2 檢測系統 55
4.1.3 感測與檢測系統的基本特性 56
4.2 行程開關 58
4.2.1 行程開關的功能和作用 59
4.2.2 行程開關的工作原理及接口
電路 59
4.3 光電感測器 60
4.3.1 光電管 60
4.3.2 光敏電阻 61
4.3.3 光敏二極體 61
4.3.4 光敏三極體 61
4.4 電阻應變感測器 62
4.5 電感感測器 64
4.6 電容感測器 66
4.7 磁電感測器 66
4.8 磁敏感測器 67
4.8.1 霍爾元件 67
4.8.2 磁敏電阻、磁敏二極體和磁敏
三極體 68
4.9 光柵感測器 69
4.10 光電編碼器 69
4.10.1 絕對式編碼器 70
4.10.2 增量式編碼器 70
4.11 旋轉變壓器 71
4.12 檢測變換基本電路 71
4.12.1 發光二極體基本電路 71
4.12.2 電壓跟隨電路 72
4.12.3 同相放大器 74
4.12.4 反相放大器 74
4.12.5 差動放大電路 75
4.13 儀器儀表放大器 76
4.14 恆壓恆流電路 77
4.14.1 恆壓恆流電路的套用 77
4.14.2 TL431可控精密穩壓源 78
4.14.3 恆流電路 80
4.15 DC 4～20mA電路 81
4.15.1 非共地的可控DC 4～20mA
電路 81
4.15.2 共地可控DC 4～20mA
電路 82
4.16 電源電路 83
4.16.1 三端穩壓電路 83
4.16.2 LM2575開關穩壓電路 84
4.16.3 3.3V微處理器所用電源 85
4.17 IO口的隔離輸入、輸出 86
4.17.1 輸入光電隔離電路 86
4.17.2 輸出光電隔離電路 87
4.17.3 採用光電隔離電路驅動感性
負載 87
4.18 Pt100溫度測量 88
4.18.1 基本原理 88
4.18.2 測量電路 89
複習思考題 91
第5章 執行元件 95
5.1 執行元件的分類及特點 95
5.1.1 執行元件介紹 95
5.1.2 執行元件的分類 96
5.1.3 執行元件的特點 97
5.2 機電一體化系統常用的控制電動機 99
5.2.1 常用控制電動機 99
5.2.2 伺服的概念 99
5.2.3 伺服電動機控制方式的基本
形式 100
5.2.4 對控制用電動機的基本
要求 101
5.3 步進電動機及其驅動 102
5.3.1 步進電動機的特點、種類 102
5.3.2 步進電動機的工作原理 103
5.4 步進電動機的運行特性及性能
指標 110
5.4.1 解析度 110
5.4.2 靜態特性 110
5.4.3 動態特性 113
5.5 步進電動機的控制電路及驅動
控制器 115
5.5.1 步進電動機的控制電路 115
5.5.2 功率放大器 116
5.5.3 細分驅動 118
5.5.4 步進電動機的微機控制 119
5.5.5 步進電動機的加、減速
控制 120
5.6 伺服電動機及其驅動 121
5.6.1 直流(DC)伺服電動機的工作
原理 121
5.6.2 直流(DC)伺服電動機的
驅動 123
5.6.3 常用交流伺服電動機 124
複習思考題 125
第6章 機電參數的相互匹配 129
6.1 機電一體化系統裝備對伺服系統的
要求 129
6.2 慣量分析 130
6.2.1 聯動迴轉體的等效轉動慣量的
折算 130
6.2.2 直線運動的慣量折算 131
6.2.3 慣量的合理匹配 133
6.3 容量匹配和速度匹配 135
6.3.1 一般說明 135
6.3.2 等效負載轉矩的計算 135
6.3.3 轉動等效負載轉矩的計算 135
6.3.4 直線移動等效負載轉矩的
計算 136
6.3.5 等效摩擦轉矩的計算 136
6.3.6 等效慣性轉矩的計算 136
6.3.7 容量匹配的建議 137
6.3.8 速度匹配的建議 137
複習思考題 137
第7章 自動糾偏及其控制系統 139
7.1 自動糾偏的套用、分類、組成 139
7.2 自動糾偏的工作原理說明 140
7.2.1 邊緣位置控制型 141
7.2.2 線條位置控制型 142
7.3 自動糾偏機械執行機構 144
7.4 自動糾偏控制接口電路 144
7.4.1 光電感測器及其接口電路 145
7.4.2 同步電動機及其接口電路 147
7.4.3 自動糾偏上、下位機接口
電路 151
7.5 自動糾偏控制電路原理 152
7.5.1 自動糾偏控制器所用微處理器
晶片 152
7.5.2 自動糾偏控制系統的接口電路
原理圖 152
7.6 上位機觸控螢幕軟體MCGS介紹 155
7.6.1 人機界面觸控螢幕的選用 155
7.6.2 人機界面的功能 155
7.6.3 生產人機界面的廠家 155
7.6.4 TPC1062KX觸控螢幕 155
7.6.5 開發環境 156
7.6.6 MCGS軟體構成 157
7.6.7 MODBUS協定說明 158
7.6.8 自動糾偏控制系統上位機監控
界面設計 170
7.7 自動糾偏控制器軟體設計 173
7.7.1 自動糾偏控制系統的RS-232
通信說明 174
7.7.2 電動機糾偏速度的調整 178
7.7.3 糾偏工作檯移動程式說明 180
7.7.4 自動糾偏控制程式流程 183
複習思考題 184
第8章 XY數控工作檯 187
8.1 XY數控工作檯的結構及工作原理 187
8.1.1 XY數控工作檯的結構 187
8.1.2 XY數控工作檯的工作原理 188
8.1.3 XY數控工作檯的構成 189
8.2 直線插補程式說明 192
8.2.1 第一象限直線插補原理簡要
說明 192
8.2.2 第一象限直線插補程式 194
8.3 圓弧插補程式說明 196
8.3.1 第一象限圓弧插補原理簡要
說明 196
8.3.2 第一象限圓弧插補程式 198
複習思考題 199
複習思考題參考答案 201
參考文獻 217
