機械設計手冊單行本：機電係統設計（單行本 第5版） epub pdf mobi txt 電子書 下載 2024

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編輯推薦

　　《機械設計手冊第5版單行本》係列圖書是以曾榮獲中國齣版政府奬提名奬，中國機械工業科學技術奬一等奬等國傢及行業重量級奬項的《機械設計手冊第5版》為基礎，本著方便讀者查閱、降低讀者購買成本為宗旨而齣版的經典再版圖書。本套叢書共36分冊，內容涵蓋機械常規設計、機電一體化設計與機電控製、現代設計方法及其應用等內容，具有係統全麵、信息量大、內容現代、凸顯創新、實用可靠、簡明便查、便於攜帶和翻閱等特色。

　　《機械設計手冊單行本：機電係統設計（第5版）》供從事機械設計、製造、維修及有關工程技術人員作為工具書使用，也可供大專院校的有關專業師生使用和參考。

內容簡介

　　《機械設計手冊單行本：機電係統設計（第5版）》單行本為《機電係統設計》，主要介紹機電一體化係統的分類、相關技術、設計方法、設計流程，基於工業控製機的控製器及其設計，可編程序控製器，基於單片機的控製器及其設計，傳感器及其接口設計，常用傳動部件及執行機構，常用控製用電動機及其驅動，機電一體化設計實例；機電控製係統的基本組成、分類、基本要求、性能指標、設計的基本原則，控製係統的數學模型，控製係統分析方法，控製係統設計方法，先進控製理論基礎，機械運動控製係統等；常用交流電動機的特點及用途，電動機的工作製、安裝型式和外殼防護代號，常用電動機的計算選擇，常用交流電動機産品的技術數據、安裝尺寸和外形尺寸等；控製電動機（交流伺服電動機、步進電動機）的特點、用途、規格、技術參數、外形及安裝尺寸等；電器與常用傳感器（行程開關、接近開關、光電傳感器、光電編碼器、光電尺等）的特點、用途及型號、技術參數及外形尺寸等。

目錄

第25篇機電一體化技術及設計

第1章機電一體化概述

1機電一體化概念25-3

1.1機電一體化的基本概念25-3

1.2機電一體化技術的發展25-3

1.3機電一體化係統的構成25-4

1.4機電一體化的意義25-5

2機電一體化技術的分類25-6

2.1機電一體化技術的分類依據25-6

2.2機械製造過程的機電一體化25-6

2.3機電産品的機電一體化25-7

3機電一體化的相關技術25-7

4機電一體化設計方法25-8

4.1模塊化設計方法25-9

4.2柔性化設計方法25-9

4.3取代設計方法25-9

4.4融閤設計方法25-9

4.5優化設計方法25-10

4.5.1機械技術和電子技術的綜閤與優化25-10

4.5.2硬件和軟件的交叉與優化25-10

4.5.3機電一體化産品的整體優化25-10

5機電一體化係統的設計流程25-10

第2章基於工業控製機的控製器及其設計

1工業控製機的種類與選擇25-12

1.1工業控製機概述25-12

1.2工業控製機的分類25-13

1.2.1按工業控製機的總綫分類25-13

1.2.2按工業控製機結構形式分類25-13

1.3工業控製機的選擇25-14

2工業控製機的總綫25-14

2.1總綫概述25-14

2.2STD總綫25-15

2.3ISA總綫25-16

2.4PCI總綫25-17

2.5cPCI總綫25-19

2.6現場總綫25-19

2.6.1現場總綫的特點25-19

2.6.2幾種有影響的現場總綫技術25-21

3工業控製機常用I/O模闆及選擇25-22

3.1模擬量輸入輸齣模闆25-23

3.2數字量輸入輸齣模闆25-25

3.3遠程I/O模塊25-26

3.4通信模闆25-27

3.5信號調理模闆25-27

3.6其他功能模闆25-27

精彩書摘

　　齣版說明 ◆

　　《機械設計手冊》（6捲本），自1991年麵世發行，已四次更新，2010年第5版已經齣版發行。截止2014年，手冊纍計發行35萬套。作為國傢級重點科技圖書的《機械設計手冊》，深受廣大讀者的歡迎和好評，在全國具有很大的影響力。該書曾獲得中國齣版政府奬提名奬（2013年）、中國機械工業科學技術奬一等奬（2011年）、全國優秀圖書奬二等奬（1995年）、機械工業部科技進步奬二等奬（1997年），並多次獲得全國優秀暢銷書奬等奬項。1994年《機械設計手冊》曾在颱灣建宏齣版社齣版發行，在海外産生廣泛影響。《機械設計手冊》已成為機械設計領域的一種品牌大型工具書，已成為機械工程領域最具權威和最具影響力的大型工具書。

　　《機械設計手冊》第5版是一部6捲本、共52篇的大型工具書。它與前4版相比，無論在體係上還是內容方麵都有很大的變化。《機械設計手冊》第5版在前4版的基礎上，編入瞭國內外機械工程領域中的新標準、新材料、新工藝、新結構、新技術、新産品、新設計理論與方法，並重點充實瞭機電一體化係統設計、機電控製與信息技術、現代機械設計理論與方法等現代機械設計的最新內容。該版手冊體現瞭國內外機械設計發展的最新水平，它精心詮釋瞭常規與現代機械設計的內涵、全麵薈萃瞭常規與現代機械設計的精華，它將引領現代機械設計創新潮流、成就新一代機械設計大師，為我國實現裝備製造強國夢做齣重大貢獻。

　　《機械設計手冊》第5版的主要特色是：體係新穎、係統全麵、信息量大、內容現代、突顯創新、實用可靠，簡明便查。應該特彆指齣的是第5版手冊具有高的科技含量和大量技術創新性的內容。手冊中的許多內容都是編著者多年研究成果的科學總結。這些內容中有不少是國傢863、973、985、科研重大專項，國傢自然科學基金重大、重點和麵上資助項目，有不少成果曾獲得國際、國傢、部委、省市科技奬勵、技術專利，充分體現瞭手冊內容的重大科學價值與創新性。如聞邦椿院士經過數十年研究創建的振動利用工程新學科，手冊中編入瞭該類機械設計理論和方法。又如産品綜閤設計理論與方法是聞邦椿院士在國際上首先提齣並依據八本專著綜閤後首次編入手冊。該方法已經在高鐵、動車及離心壓縮機等機械工程中成功應用，獲得瞭巨大的社會效益和經濟效益。以綜閤設計方法作為手冊的收尾篇是對所有設計容的係統化綜閤和運用，並對現代化大型機械産品的設計起到引領作用。聞邦椿院士在國際上首次按係統工程的觀點對現代設計方法進行瞭分類，並由此選編瞭21種現代設計方法，構成瞭科學地論述和編纂現代設計理論與方法的專捲（手冊第6捲），可謂之現代設計方法之大全。創新設計是提高機械産品競爭力的重要手段和方法，本版手冊編入瞭29種創新思維方法、30種創新技術、40條發明創造原理。列舉瞭大量的應用實例，為引領機械創新設計作齣瞭示範。

　　在《機械設計手冊》曆次修訂的過程中，齣版社和作者都廣泛徵求和聽取各方麵的意見，廣大讀者在對《機械設計手冊》給予充分肯定的同時，也指齣《機械設計手冊》版本厚重，不便翻閱和攜帶，希望能齣版篇幅較小、針對性強、便查便攜的更加實用的單行本。為滿足讀者的需要，齣版社於2007年首次推齣瞭《機械設計手冊》第4版單行本。該單行本齣版後很快受到讀者的歡迎和好評。《機械設計手冊》第5版已經麵市，為瞭使讀者能按需要、有針對性地選用《機械設計手冊》第5版中的相關內容並降低購書費用，機械工業齣版在總結《機械設計手冊》第4版單行本經驗的基礎上推齣瞭《機械設計手冊》第5版單行本。

　　《機械設計手冊》第5版單行本保持瞭《機械設計手冊》第5版（6捲本）的優勢和特色，依據機械設計的實際情況和機械設計專業的具體情況以及手冊各篇內容的相關性，將原手冊的6捲52篇進行精選、閤並、重新整閤為22個分冊，分彆為：《常用設計資料與零件結構設計工藝性》、《機械工程材料》、《零部件設計常用基礎標準》《連接、緊固與彈簧》、《帶、鏈、摩擦輪與螺鏇傳動》、《齒輪傳動》、《減速器和變速器》、《機構、機架與箱體》、《軸及其連接件》、《軸承》、《起重運輸零部件和操作件》、《潤滑與密封》、《液壓傳動與控製》、《氣壓傳動與控製》、《機電係統設計》、《工業機器人與數控技術》、《微機電係統設計與激光》、《創新設計與綠色設計》、《機械係統的振動設計》、《數字化設計》、《疲勞強度與可靠性設計》、《機械係統概念設計與綜閤設計》。各分冊內容針對性強、篇幅適中、查閱和攜帶方便，讀者可根據需要靈活選用。

　　《機械設計手冊》第5版單行本是為瞭適應實現裝備製造強國夢和廣大讀者的需要而編輯齣版的，它將與《機械設計手冊》第5版（6捲本）一起，成為機械設計人員、工程技術人員得心應手的工具書，成為廣大讀者的良師益友。

　　由於工作量大、水平有限，難免有一些錯誤和不妥之處，殷切希望廣大讀者給予指正。

　　機械工業齣版社

前言/序言

　　人類社會正邁入知識經濟時代，以知識為依托的科學技術在當今社會發展過程中正在發揮著越來越重要的作用。科學技術成果的研究與開發及其廣泛應用是當今，也是未來推動經濟發展和社會進步的至關重要的因素。依靠科技進步振興裝備製造業是使我國由製造大國過渡到製造強國的核心因素和關鍵。

　　發展裝備製造業離不開産品的研究與開發及設計。機械産品設計正由傳統設計模式嚮現代設計模式轉變，現代設計的特點是廣泛采用計算機技術，著力應用智能化設計、數字化設計、網絡化設計、綠色化設計及係統化設計的綜閤技術。機械設計手冊的編輯與齣版，充分地展現瞭現代設計的特點，是現代設計不可缺少的工具和手段。

　　本版手冊在科學發展觀和自主創新設計的理念引領下，進行瞭較大篇幅的修改和補充，為我國現代機械産品自主創新設計提供瞭保障。例如，在手冊中重點介紹瞭産品綠色設計、和諧設計與係統化設計，也介紹瞭産品的創新設計等內容，這有利於産品設計師們采用手冊中介紹的內容和方法開展産品開發。

　　本版手冊匯總瞭大量的原始數據和設計資料，以及在産品設計時必須采用技術標準，同時還介紹瞭設計中許多不可缺少的相關設計知識。因此，可以說手冊是設計師們在産品設計過程中所必需的數據庫和知識庫，目前它已成為産品研究與開發的“利器”及其他設計器具無法取代的重要的設計工具，這不僅在現在，而且在將來也會發揮其積極的作用。

　　本版手冊係統地敘述瞭機械設計各專業的主要技術內容，歸納和總結瞭新中國成立以來我國機械領域取得的成就和經驗，不少新內容是本手冊編者們研究得到的，此外，還吸取瞭國外的若乾先進科學技術，其內容豐富，實用性強，前4版齣版後，受到瞭社會各界的重視和好評，作為國傢級重點科技圖書和機械工程方麵的最具權威的大型工具書，曾獲得全國優秀圖書二等奬、機電部科技進步二等奬、全國優秀科技暢銷書奬，1994年曾在颱灣建宏齣版社齣版發行，它在機械産品設計中起著十分重要的作用，目前已成為各行業，尤其是機械行業各技術部門必備的工具書。

　　在本版手冊的修訂過程中，我們努力貫徹瞭“科學性、先進性、實用性、可靠性”的指導思想。廣泛調研瞭廠礦企業、設計院、科研院所、高等院校等多方麵的使用情況和意見。對機械設計的基礎內容、經典內容和傳統內容，從取材、産品及其零部件的設計方法與計算流程、設計實例等多方麵進行瞭深入係統的整閤，同時，還全麵總結瞭當前國內外機械設計的新理論、新方法、新材料、新工藝、新結構、新産品、新技術，特彆是在産品的綜閤設計理論與方法、機電一體化及機械係統自動控製技術等方麵作瞭係統和全麵的論述和凝煉。相信本手冊會以嶄新的麵貌展現在廣大讀者麵前，她對提高我國機械産品的設計水平，推進新産品的研究與開發、老産品的改造，以及産品的引進、消化、吸收和再創新，進而促進我國由製造大國嚮製造強國轉變，發揮其積極的作用。

　　本版手冊分6捲52篇。第1捲：常用設計資料；第2捲：機械零部件設計（連接、緊固與傳動）；第3捲：機械零部件設計（軸係、支承與其他）；第4捲：流體傳動與控製；第5捲：機電一體化及控製技術；第6捲：現代設計理論與方法。在撰寫過程中，貫徹和采用最新技術標準和國際新標準，最大限度地充實和更新技術內容，凝煉和總結機械設計的最新成就和經驗，盡力地吸取國外的先進科學技術，努力反映當代機械設計的最新水平，更好地為現代機械設計服務；在取材和選材過程中，盡量壓縮對基本原理的介紹，避免在手冊中齣現教科書的敘述方式，特彆強調要采用手冊化、錶格化的設計流程。刪除一些可要可不要的內容，以及應用麵相對較窄和尚未用於實際的研究性內容。力求使各篇章內容構成有機的整體，既要考慮到各篇的係統性，又要照顧全書的統一性，盡量避免不必要的重復；在各類零部件設計計算中，要增加結構圖和應用實例口在部件設計選用中，應適當提供可選用的産品的結構及其安裝尺寸、主要技術參數等，給設計和選用創造方便的條件；所有計算方法和數據都要準確、可靠、無誤，重要的要注明來源；對相近標準的數據和錶格盡量予以閤並、采用雙欄排版、摘其所要等形式予以編寫，以使該手冊采用較少的篇幅而編入較多的內容。

　　手冊的第5版是在前4版的基礎上，著力在以下幾個方麵作瞭修訂：

　　一、在貫徹落實推廣標準化技術方麵

　　手冊全部內容貫徹和采用瞭2010年1月以前頒發的最新國傢標準、行業標準和相關的國際新標準，最大限度地充實和更新標準化技術的內容。本次修訂為曆次修訂中標準更新規模最大的一次，例如：機械工程材料部分更新的標準達162個，流體傳動與控製部分更新的標準有150多個。更換的標準中有許多是機械行業的重要標準，如GB/T 786.1—2009流體傳動係統及元件圖形符號和迴路，GB/T 10095.1～2—2008圓柱齒輪精度製，GB/Z 18620.1～4—2008圓柱齒輪檢驗實施規範等。

　　二、在新的設計計算方法方麵

　　按照GB/T 3480.1～5—1997漸開綫圓柱齒輪承載能力計算方法、GB/T 10300.1～3—2003錐齒輪承載能力計算方法重新構建瞭實用、閤理的齒輪設計體係。對圓柱齒輪和錐齒輪均按照初步確定尺寸的簡化計算、簡化疲勞強度校核計算和一般疲勞強度校核計算編排設計計算方法，以滿足不同場閤不同要求的齒輪設計需求。增加瞭齒輪齒廓修形和齒頂修緣的內容，給齣瞭修形計算公式和確定修形量的方法。

　　在滾動螺鏇傳動中按最新的國傢標準GB/T 17587.4～5—2008滾珠絲杠副軸嚮靜剛度、軸嚮靜載荷與動載荷，整理更新瞭滾珠絲杠傳動選用和評估計算方法。

　　根據機構學的最新發展，考慮到近年來並聯機器人和並聯機床的快速發展和應用，特地另闢一章，編入並聯機器人和並聯機床的運動學和動力學分析、典型並聯機器人和並聯機床的類型和應用選型，這是在大型工具書中首次載入。增加瞭機構係統方案的構思與擬定並例舉瞭典型實例，對機構設計與選用起到綜閤和運用的作用。

　　三、在新材料、新元器件、新産品等方麵

　　在新材料方麵，編入瞭新型工程材料——鈦及鈦閤金，該種材料具有低密度、高熔點、高比強度、耐腐蝕性好、高低溫特性好、生物相容性好、具有形狀記憶特性等優點，在航空航天、海洋開發、化工、冶金、生物技術、汽車工程、食品、輕工等工業技術領域的裝備製造中有重要用途。編入瞭有“21世紀綠色材料”之稱的鎂及鎂閤金，該種材料在輕量性、比強度、導熱性、減振性、儲能性、切削性、尺寸穩定性以及可迴收性等方麵具有獨特的優點。編入瞭GB/T 20878—2007不銹鋼和耐熱鋼牌號及化學成分，該標準是一個全新標準，它規定瞭143個牌號的化學成分及部分牌號的物理性能參數與國內外標準牌號的對照，在各種手冊中未見編入。

　　在新元件、新産品方麵，在減速器和變速器篇中，增加瞭平麵二次包絡蝸杆減速器（GB/T 16444—2008）、新型的錐盤環盤式無級變速器、XZW型行星錐輪無級變速器，在大型工具書中首次編入瞭用於高檔轎車的新型金屬帶式無級變速器，以及其他相關的設計資料。

　　流體傳動與控製捲在內容和産品方麵作瞭大幅度的更新，編入瞭液壓氣動領域中的最新開發的各類元器件，為流體傳動與控製係統的設計、運行和維護提供全麵的技術支撐。為滿足不同層次用戶的需要，分彆引入瞭國內主流品牌（含颱灣知名品牌HP）以及國際知名品牌的産品，如液壓傳動中的德國（Rexroth）、美國（Vickers）、日本（Yuken）、意大利（Atos）等品牌産品；液壓控製係統中的德國（Fosto）、美國（Moog、Vickers、Dowry）等品牌産品；氣壓傳動中的德國（Fosto）、日本（SMC）等品牌産品。

　　編入瞭最新齣現的具有廣泛應用前景的液壓元件——螺紋插裝閥係列産品，增加瞭液壓伺服油缸等相關新産品，大幅度增加瞭最新齣現的適應性強的各類液壓輔件。增加瞭以氣流引射原理製造的真空發生器等氣動係統常用的真空元器件。

　　四、在機電一體化設計與控製技術方麵

　　機械技術與電子技術相結閤已經成為當前裝備製造業的主流和發展趨嚮，機電一體化是現代機械和技術的重要典型特徵之一，為適應機電一體化技術的應用，本版手冊對該方麵的內容作瞭重新編排和大量充實，專闢一捲為機電一體化及控製技術等內容進行較係統和全麵的敘述。

　　在機電一體化技術及設計篇中，以典型機電一體化産品的五大組成部分的技術要點作主綫進行編寫，並以産品設計為背景組織內容，並編入瞭多個綜閤性設計實例。

　　機器人是機電一體化特徵最為顯著的現代機械係統，從實用性的角度介紹瞭工業機器人技術中的本體、驅動、控製、傳感等共性技術，結閤噴塗、搬運、電焊、衝壓、壓鑄等工藝，介紹瞭機器人的典型應用。另外對視覺機器人、智能機器人等作瞭實用性的介紹。

　　微機電係統（MEMS）是20世紀80年代中後期齣現的微電子技術與機械技術及生物、物理、化學等學科相交叉的一種新技術，它不僅是機械學科發展的前沿方嚮之一，也逐漸形成瞭産業。順應高新技術發展潮流，設專篇撰寫微機電係統，這在大型工具書中尚屬首次。本篇重點編入瞭MEMS製造技術和設計技術。

　　激光加工目前已經成為一種有效的重要先進製造技術。手冊以激光加工技術的最新成果為素材，編寫瞭各種激光加工的原理、工藝及其應用，其中包括在打孔、切割、焊接、淬火、熔覆與閤金化中的應用和激光加工中的安全防護等。

　　同時，對機電係統控製、數控技術、機械狀態監測與故障診斷技術和電動機、電器與常用傳感器等內容，簡化原理、突齣應用、擴充實例、引用最新成果作瞭編寫。

　　五、在凝煉和推廣現代設計理論與方法方麵

　　針對現代機械産品設計的新方法和新技術存在的多樣性和復雜性問題，本版手冊以現代機械産品設計的總目標和建立其設計方法新體係為主旨，從先進性、係統性和實用性的角度，對産品的設計理論與方法作瞭係統總結和介紹。本版手冊按新的分類共編入瞭21種現代設計方法，可以說是集現代設計方法之大全。

　　在現代設計理論與方法綜述篇中，介紹瞭機械及機械製造技術發展總趨勢，國際上有影響的主要設計理論與方法，産品研究和開發的一般過程和關鍵問題，現代設計理論的發展和根據不同的設計目標對設計理論與方法的選用。首次采用係統工程的方法對産品設計理論與方法做瞭分類，剋服瞭目前對産品設計理論與方法的敘述缺乏係統性的不足。

　　創新設計是現代機電産品提高競爭力的重要技術和方法。該

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