机电一体化系统设计及应用 pdf epub mobi txt 电子书 下载 2025

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祁文军，姜宏 著

图书标签:

• 机电一体化
• 系统设计
• 自动化
• 控制工程
• 机械工程
• 电气工程
• 传感器技术
• 驱动技术
• 工业控制
• 嵌入式系统

出版社： 华东师范大学出版社

ISBN：9787567566415

版次：1

商品编码：12302497

包装：平装

开本：16

出版时间：2018-02-01

用纸：胶版纸

页数：392

字数：632000

正文语种：中文（简体）

编辑推荐

《机电一体化系统设计及应用》内容呈现方式为：以知识应用为目的，以工作任务为驱动，建立学习情境—项目—任务三级结构框架，共分六个学习情境，从机电一体化系统、整体的角度出发，重点培养学生分析、设计和应用典型机电一体化产品的能力。

内容简介

《机电一体化系统设计及应用》内容呈现方式为：以知识应用为目的，以工作任务为驱动，建立学习情境—项目—任务三级结构框架，共分六个学习情境，从机电一体化系统、整体的角度出发，重点培养学生分析、设计和应用典型机电一体化产品的能力。

作者简介

2012年10-12月负责新疆大学首期焊接专业国培班从教学计划、课程教学、实践环节到职业资格证考核整个环节的组织实施。2013年至今作为教育部、财政部“职教师资本科机电工程专业培养标准、培养方案、核心课程和特色教材开发项目”负责人，目前已经完成项目的所有工作。

目录

学习情境一 概论
任务1 了解机电一体化系统
任务2 了解机电一体化系统的设计
任务3 了解机电一体化的发展趋势
综合训练 机电一体化产品拆装
学习情景一小结
习题与思考题

学习情境二 机电一体化机械系统设计
子情境1 认识机电一体化机械系统
任务1 了解机电一体化机械系统的组成
任务2 了解机械系统的设计思想
任务3 了解机械传动设计的原则
任务4 了解机械系统性能的仿真分析
同步训练 数控机床传动机构仿真分析
子情境2 传动机构
任务1 认识机械传动机构
任务2 常用单一传动机构设计
任务3 复合传动机构设计
同步训练 数控机床机械传动系统方案选择
子情境3 支承部件
任务1 认识支承部件
任务2 导轨
任务3 直线滚动导轨副的选型与计算
同步训练 数控机床导向机构设计
子情境4 执行机构
任务1 微动机构应用
任务2 末端执行机构应用
任务3 其他执行机构应用
子情境5 机械系统的运动控制
任务1 机械传动系统建模
任务2 机械系统的制动控制
任务3 机械系统的加速控制
子情境6 机械系统的可靠性设计
任务1 了解可靠性指标
任务2 可靠性设计
综合训练 CNC齿轮测量中心机械系统设计
学习情境二小结
习题与思考题

学习情境三 机电一体化检测系统设计
子情境1 认识机电一体化检测系统
任务1 了解检测系统在机电一体化中的应用
子情境2 位移和位置测量
任务1 位移测量
任务2 位置测量
同步训练 应用光电编码器进行定位控制
子情境3 速度与加速度检测
任务1 速度检测
任务2 加速度检测
同步训练 加速度传感器在水平度测量中的应用
子情境4 力、扭矩和流体压强检测
任务1 力和力矩的测量
任务2 流体压强检测
同步训练 压力传感器在数控机床中的应用
子情境5 温度检测
同步训练 DS1820数字温度传感器测量恒温箱温度
子情境6 传感器信号的处理
任务1 认识测量放大器
任务2 认识程控增益放大器
任务3 认识隔离放大器
同步训练 了解隔离放大器ISO一124P
子情境7 传感器接口技术
综合训练 数控车床自动回转刀架转位控制
学习情境三小结
习题与思考题

学习情境四 机电一体化接口设计
子情境1 认识接口
子情境2 认识控制微机
任务1 认识单片机
任务2 认识可编程序控制器
任务3 认识工控机
任务4 常用工业控制机性能对比
子情境3 人机接口设计
任务1 人机输入接口设计
任务2 人机输出接口设计
同步训练 数控机床人机接口设计
子情境4 机电接口设计
任务1 D／A转换器接口设计
任务2 A／D转换器接口设计
任务3 功率接口设计
任务4 常用存储器与I／O接口芯片的应用电路设计
同步训练 机电接口设计
子情境5 机电接口的可靠性设计与抗干扰设计
任务1 机电接口的可靠性设计
任务2 电源抗干扰设计
任务3 控制微机抗干扰设计
综合训练 CNC数控车床控制系统设计
学习情境四小结
习题与思考题

学习情境五 机电一体化伺服系统设计
子情境1 认识伺服系统
任务1 认识伺服系统的组成和结构
任务2 了解进给伺服系统的分类
任务3 了解伺服系统的要求
任务4 了解伺服系统的发展趋势
子情境2 执行元件的控制与驱动
任务1 步进电动机的控制与驱动
任务2 直流伺服电动机的控制与驱动
任务3 交流伺服电动机的控制与驱动
任务4 直线电机的应用
任务5 液压执行装置的设计
任务6 认识气动执行装置
任务7 开环控制的伺服系统设计
同步训练 执行元件的选择
子情境3 应用变频器
任务1 认识变频器
任务2 变频器基本功能及参数设定
同步训练 变频调速系统的应用实例及解析一风机的变频调速
子情境4 上位机组态监控技术及其应用
任务1 认识上位机组态监控技术
任务2 MCGS组态软件应用实例
学习情境五小结
习题与思考题

学习情境六 机电一体化系统综合设计实例
任务1 3D打印机设计
任务2 自动化立体仓库设计
任务3 焊接机器人的设计
任务4 普通机床的数控化改造设计
任务5 基于PLC的智能洗衣机控制系统设计
参考文献

《精密切削加工工艺与设备》 本书深入探讨了现代机械制造领域的核心——精密切削加工的理论、技术与实践。全书围绕“精度”这一关键要素展开，系统阐述了影响加工精度的各类因素，并提出了相应的控制和优化方法。 第一部分：精密切削加工基础理论 本部分首先从微观层面剖析了切削过程中的物理现象，包括切削力、切削热、刀具磨损机理等。在此基础上，详细介绍了不同材料（如各类金属合金、工程塑料、陶瓷等）在切削过程中的表现特性，如塑性变形、切屑形成、表面生成层等，并分析了这些特性对加工精度的影响。接着，本书重点阐述了切削过程中误差的来源及其传递规律，包括加工误差、测量误差、设备误差、环境误差等，并引入了误差补偿和误差综合的理论框架，为实现高精度加工奠定理论基础。 第二部分：先进精密切削加工技术 本部分聚焦于当前主流的精密切削加工技术。首先，对数控（NC）加工技术进行了深入解析，详细介绍了G代码和M代码的编程原理、刀具路径规划、进给与速度优化等内容，并结合实例讲解了如何利用数控技术实现复杂曲面和微细结构的精密加工。其次，本书系统介绍了磨削加工的原理、类型（如外圆磨、内圆磨、平面磨、无心磨等）以及各种磨削方式（如周边磨削、端面磨削、斜度磨削等）在不同精度要求下的应用。特别地，对超精密磨削技术（如纳米级磨削、化学机械抛光 CMP）进行了详细的介绍，包括其工作原理、关键设备与技术要点。 此外，本书还重点介绍了高效、高精度的特种加工技术，如电火花加工（EDM）、激光加工（Laser Machining）、离子束加工（Ion Beam Machining）等。对于每种技术，都详细阐述了其基本原理、加工特点、适用范围、设备构成以及在微纳制造、复杂材料加工等领域的应用案例。 第三部分：精密加工设备与测量 本部分关注支撑精密切削加工的硬件基础——精密加工设备。本书详细介绍了各类精密机床的结构特点、传动系统、主轴精度、导轨精度等关键性能参数，以及这些参数如何影响最终的加工精度。内容涵盖了高精度数控车床、铣床、磨床、以及专用的微细加工设备。在设备选型方面，结合不同加工对象和精度要求，提供了详细的指导建议。 与此同时，高精度的测量技术是保证和验证加工精度的关键。本部分系统介绍了各类精密测量仪器和测量方法，包括三坐标测量机（CMM）、光学测量仪、轮廓仪、表面粗糙度仪等。本书不仅讲解了这些设备的测量原理、操作方法，更侧重于测量误差的分析与控制，以及如何建立有效的测量与反馈系统，实现加工过程的闭环控制。 第四部分：实际应用与案例分析 本部分将理论与实践相结合，通过多个典型案例，展示了精密切削加工技术在各行业的实际应用。其中包括： 航空航天领域： 精密涡轮叶片、发动机零部件的加工，对材料强度、耐高温和精度有着极其严苛的要求。 汽车制造领域： 缸体、曲轴、齿轮等关键部件的精密加工，涉及材料的硬度、加工效率和成本控制。 电子信息领域： 半导体芯片制造中的微纳结构加工、精密模具的制造、以及高精度光学元件的加工。 医疗器械领域： 精密手术器械、植入式医疗设备的生物相容性材料加工，对精度和表面质量要求极高。 每一个案例都详细分析了具体的加工对象、所采用的加工技术、设备配置、工艺参数设置、以及最终的精度与性能指标，旨在帮助读者理解理论知识在实际生产中的应用价值。 第五部分：面向未来的发展趋势 最后，本部分展望了精密切削加工技术的发展趋势。重点介绍了智能制造、工业互联网在精密加工领域的应用，包括基于大数据和人工智能的工艺优化、故障预测与诊断；以及新型材料（如超高强度钢、陶瓷基复合材料）的加工挑战与解决方案；纳米制造、增材制造与减材制造的融合发展等前沿方向。 本书内容翔实，理论与实践并重，旨在为从事机械设计、制造、工艺、测量等领域的工程师、技术人员和相关专业的学生提供一本全面、实用的参考书。通过学习本书，读者将能深刻理解精密切削加工的原理，掌握先进的加工技术和设备，并能有效解决实际生产中的精度控制问题。

评分☆☆☆☆☆

当我拿到这本书的时候，我便被它沉甸甸的知识分量所吸引。我一直对那些能够将物理世界的规律与数字世界的逻辑巧妙结合的技术充满好奇，而机电一体化正是这种结合的典范。我希望这本书能够为我打开一扇理解现代工业自动化核心的窗户。我尤其期待书中关于机器人技术及其在工业自动化中的应用。无论是工业机器人手臂的精准抓取，还是AGV（自动导引车）的智能搬运，亦或是协作机器人的安全互动，都离不开机电一体化技术的支撑。我希望能从中了解到不同类型机器人的结构特点、运动学与动力学分析，以及它们在各种生产场景下的具体应用案例。此外，我也非常关注书中关于智能制造和工业物联网（IIoT）的内容。随着工业4.0时代的到来，机电一体化系统正朝着更加智能化、网络化的方向发展。我希望书中能够探讨如何将传感器、控制器、执行器等设备连接到物联网，实现数据的采集、传输和分析，从而为生产过程的优化和决策提供支持。如果书中还能包含一些关于虚拟现实（VR）或增强现实（AR）在机电一体化系统设计、操作和维护中的应用，那就更具前瞻性了，因为它预示着人机交互的新模式。

评分☆☆☆☆☆

这本书，在我看来，是一本集理论与实践于一体的工业科技百科全书。我一直对那些能够将复杂问题简化，并实现高效解决方案的技术领域充满敬意，而机电一体化恰恰是其中的佼佼者。我希望书中能够深入讲解关于系统可靠性工程和寿命预测的内容。一个成功的机电一体化系统，不仅要在设计阶段就考虑到各种潜在的失效模式，还要能够在实际运行中保证其稳定性和耐久性。我希望能从书中学习到一些可靠性分析方法，比如FTA（故障树分析）、FMEA（失效模式与影响分析）等，以及如何根据这些分析结果来优化设计，提高系统的可靠性。同时，我也非常关注书中关于产品生命周期管理（PLM）和数字化转型的内容。在当今快速发展的工业环境中，如何对产品从设计、制造、使用到维护的整个生命周期进行有效的管理，以及如何利用数字化技术来提升机电一体化系统的智能化水平和竞争力，这已经成为企业必须面对的挑战。我希望书中能够提供一些关于PLM系统在机电一体化领域的应用案例，以及数字化转型带来的机遇和挑战。总而言之，我期待这本书能够帮助我从更长远的视角来理解和设计机电一体化系统，使其不仅满足当前的需求，更能适应未来的发展。

评分☆☆☆☆☆

这本书，对我而言，就像是一本通往精密制造和智能控制殿堂的指南。我一直对那些能够实现高精度运动和复杂任务的机械装置着迷，而机电一体化正是实现这一切的关键。我特别希望书中能够深入讲解精密传动系统和伺服控制技术。我理解，在很多高性能的机电一体化系统中，比如机器人、数控机床等，对运动的精度、速度和响应速度都有着极其苛刻的要求。这离不开高效可靠的传动装置，比如滚珠丝杠、谐波减速器等，以及精确的伺服电机和先进的伺服驱动技术。我希望书中能够详细介绍这些关键部件的工作原理、设计要点和选型依据。同时，我也非常期待书中关于嵌入式系统设计和实时操作系统的内容。机电一体化系统通常需要一个强大的“大脑”来协调各个部件的工作，而嵌入式系统和实时操作系统正是实现这一功能的基石。我希望能从中学习到如何选择合适的微控制器，如何进行嵌入式软件的开发，以及如何利用实时操作系统来保证系统的实时性和可靠性。如果书中还能包含一些关于工业通信协议，比如CAN、Ethernet/IP等的介绍，那就更全面了，因为这些是连接不同设备和系统的重要桥梁。

评分☆☆☆☆☆

这本书，我拿到手的时候，就被它厚实的封面和沉甸甸的质感所吸引，感觉像捧着一本沉睡的智慧。我一直对机械与电子的完美结合充满好奇，也知道在现代工业中，机电一体化扮演着越来越重要的角色，从生产线上精密的机器人手臂，到我们日常生活中智能家电的操控，背后都有它的身影。所以，这本书对我来说，简直就像是一扇通往未知世界的窗口，充满了探索的价值。我期待它能深入浅出地解析那些复杂的原理，让我这个对机电一体化领域还处于入门阶段的读者，能够理清脉络，构建起扎实的理论基础。我希望书中不仅能介绍到一些经典的机电一体化系统，比如工业机器人、数控机床等，还能分享一些实际的应用案例，让我看到理论是如何在实践中落地生根的。更重要的是，我希望作者能够用清晰易懂的语言，讲解那些抽象的概念，避免过多的专业术语堆砌，让学习过程变得更加顺畅和有趣。我对那些关于系统建模、仿真以及故障诊断方面的章节尤为期待，因为这些往往是决定一个机电一体化系统能否成功运行的关键。同时，我也希望能从中学习到一些关于系统集成和优化设计的思路，为我未来可能参与到的项目中提供宝贵的借鉴。总而言之，这本书在我心中承载着我对于深入理解现代工业技术核心的殷切期望，我迫不及待地想翻开它，开始我的学习之旅。

评分☆☆☆☆☆

拿到这本书，我感觉就像是找到了一个可以深入探索现代工程技术奥秘的宝藏。我一直对那些能够将精密的机械结构与智能的电子控制完美结合的系统充满向往，而机电一体化正是这种集大成的体现。我希望这本书能够为我提供一个系统性的学习框架，让我能够从根源上理解机电一体化系统的设计原则和实现方法。我尤其关注书中关于系统建模与仿真的部分。我深知，在实际建造复杂的机电一体化系统之前，能够通过数学模型来精确地描述其行为，并通过计算机仿真来预测其性能、优化设计方案、甚至发现潜在的缺陷，是多么重要的一环。我希望书中能详细介绍各种常用的建模技术，比如拉格朗日方程、牛顿-欧拉方程等，并且能够提供一些实际的仿真案例，让我能够亲手操作，加深对理论知识的理解。同时，我也非常期待书中关于故障诊断与容错控制的内容。任何复杂的系统在运行过程中都可能出现故障，如何及时有效地诊断出问题，并采取相应的措施来保证系统的安全运行，这对于提高机电一体化系统的鲁棒性和可靠性至关重要。我希望能从中学习到一些先进的故障诊断技术，以及如何设计容错控制策略，让系统在面对突发状况时依然能够维持基本功能或安全停机。这本书在我心中，不仅仅是一本教科书，更是一把开启智能制造和先进工业技术大门的钥匙。

评分☆☆☆☆☆

这本书，就我目前的阅读体验而言，它像是一本浓缩了工业界前沿智慧的宝典。我之所以选择它，是因为我深知机电一体化技术是推动现代工业发展的核心驱动力之一。从我所见的智能制造、自动化生产线，到精密医疗器械、航空航天设备，无处不见其身影。我对书中关于系统建模和仿真的部分充满了浓厚的兴趣。我总觉得，在真正构建一个复杂的机电一体化系统之前，能够通过数学模型进行精确的描述和虚拟的仿真，对于预测系统性能、优化设计方案、规避潜在风险至关重要。我希望这本书能详细介绍各种常用的建模方法，比如状态空间法、传递函数法等，并且能够提供一些实际的仿真实例，让我能够亲手操作，加深理解。此外，我也非常期待书中关于故障诊断与容错控制的内容。任何系统在运行过程中都可能出现故障，如何及时有效地诊断出问题，并采取相应的措施来保证系统的安全性、可靠性，这对于机电一体化系统的鲁棒性至关重要。我希望能从中学习到一些先进的故障诊断技术，以及如何设计容错控制策略，使得系统在部分组件失效的情况下，仍能维持基本功能或安全停机。总而言之，这本书在我看来，不仅是一本知识的载体，更是一把开启工业智能化大门的钥匙，我期待它能为我打开更广阔的视野。

评分☆☆☆☆☆

我必须说，拿到这本书的时候，我内心是既激动又有点忐忑的。激动是因为终于找到了我一直想深入了解的领域，忐忑是因为我总担心自己基础不够扎实，看不懂太高深的内容。机电一体化，这个词本身就带着一种科技感和未来感，我脑海里常常浮现出那些在工厂里高效运转的自动化设备，还有在航空航天领域扮演关键角色的精密仪器。我希望这本书能够为我揭开这些神秘面纱，让我明白它们是如何从最初的设计理念，一步步演变成触手可及的现实。我特别关注的是书中关于传感器技术、执行器原理以及控制算法的部分。我理解，这些是构成机电一体化系统的“三要素”，缺一不可。我希望能从中了解到不同类型传感器的优缺点，以及它们在不同应用场景下的选择依据；我也想知道各种执行器，比如电机、液压缸等，是如何将电信号转化为机械运动的，以及它们的控制策略。更重要的是，我对书中关于系统整体设计方法的介绍非常感兴趣。一个优秀的机电一体化系统，绝不仅仅是各个部件的简单堆砌，而是需要考虑整体的协同工作、效率优化以及可靠性保障。我希望这本书能提供一些系统性的设计框架和方法论，引导我从宏观层面思考问题，而不是仅仅停留在对局部技术的理解上。如果书中还能包含一些实际项目开发的流程和经验分享，那更是锦上添花了，因为理论学习最终还是要服务于实践。

评分☆☆☆☆☆

我之所以对这本书如此期待，是因为我一直相信，机电一体化技术是推动社会进步的重要力量，它正在深刻地改变着我们的生活和工作方式。我希望这本书能够为我打开一扇了解其精髓的窗户，让我能够从更宏观的视角理解机电一体化系统的设计理念和应用前景。我尤其关注书中关于系统集成与协同工作的内容。我理解，一个优秀的机电一体化系统，绝不仅仅是各个部件的简单组合，而是需要所有模块能够高效、和谐地协同工作，才能发挥出最大的效能。我希望书中能够详细介绍系统集成过程中可能遇到的挑战，比如接口匹配、数据通信、时序同步等，以及相应的解决方案。同时，我也非常期待书中关于系统性能评估和优化设计的部分。如何对一个机电一体化系统的性能进行客观的评价，如何通过分析找出系统存在的瓶颈，并采取有效的措施进行优化，这是决定产品竞争力的关键。我希望能从中学习到一些常用的性能评估指标，以及一些系统优化设计的策略，比如参数整定、结构改进等。如果书中还能包含一些跨学科的知识，比如机械设计、电子技术、计算机科学、控制理论等方面的交叉融合，那就更有价值了，因为它能帮助我构建一个更加全面的知识体系。

评分☆☆☆☆☆

我之所以对这本书充满期待，是因为我一直认为，机电一体化是现代工程技术中最具魅力的交叉学科之一。它将机械工程的严谨与电子工程的灵活性完美融合，创造出无数令人惊叹的智能设备和自动化系统。我尤其关注书中关于产品开发流程和设计方法的介绍。一个成功的机电一体化产品，绝非一蹴而就，而是需要经过严谨的需求分析、概念设计、详细设计、原型制作、测试验证等一系列复杂的流程。我希望这本书能够为我描绘出一条清晰的开发路径，让我理解在不同阶段需要关注的重点，以及应该采用的设计方法和工具。例如，我希望能了解到如何进行系统需求分析，如何进行功能分解，如何选择合适的元器件，以及如何进行模块化设计。此外，我也对书中关于用户体验和人机交互的探讨抱有极大的兴趣。随着技术的不断发展，机电一体化产品越来越注重与用户的互动，如何设计出既高效又易于使用的界面，如何让用户更直观地理解和控制设备，这已经成为产品设计中不可忽视的一环。如果书中能分享一些优秀的人机交互设计原则和实践案例，那将对我非常有启发。总而言之，我期待这本书不仅能教授我技术知识，更能引导我掌握系统性、工程化的设计思维。

评分☆☆☆☆☆

说实话，这本书的厚度一开始让我有点望而却步，但当我真正翻开它之后，我才意识到，这完全是一次关于智慧的深度探索。我一直对那些能够将物理世界与数字世界无缝连接的技术深深着迷，而机电一体化恰恰是其中的翘楚。我希望这本书能够为我提供一个清晰的框架，让我能够理解机电一体化系统的整体架构，从传感器到控制器，再到执行器，以及它们之间是如何相互作用，协同工作的。我特别期待书中关于控制理论和算法的章节。我知道，一个优秀的控制算法是机电一体化系统的“大脑”，它能够根据传感器反馈的信号，做出精准的决策，并控制执行器实现预期的动作。我希望书中能够介绍一些经典的控制方法，比如PID控制、模糊控制、神经网络控制等，并且能够结合实际的应用场景，讲解它们的原理和实现方式。同时，我也非常关注书中关于系统集成与调试的内容。一个精心设计的系统，最终还需要通过细致的集成和严格的调试才能真正投入使用。我希望这本书能够分享一些在系统集成过程中可能遇到的问题，以及相应的解决方案，让我能够提前做好准备，少走弯路。如果书中还能包含一些案例研究，展示不同领域的机电一体化系统是如何开发的，那就更好了。