機電一體化系統設計（簡體書）

本書介紹了機電一體化系統的基本原理、機電一體化系統的構成、常用傳感器、常用執行元件以及相關檢測控制電路設計，力求貼近工程實用。全書共7章，內容包括：概論、機械系統部件及其設計、檢測傳感器及其接口電路、執行元件及控制、單片機及接口電路設計、機電一體化系統的抗干擾設計、機電一體化系統設計實例。本書注意理論與實際的結合，重視解決工程實際問題，並力求做到突出重點，層次分明，語言易懂，以便於讀者自學。

張旭輝，博士，教授，博士生導師。2009年獲西安交通大學工學博士學位。現任西安科技大學機械工程學院院長，陝西省中青年科技創新領軍人才，陝西煤礦機電設備智能檢測與控制重點科技創新團隊帶頭人，陝西省礦山機電裝備智能監測重點實驗室常務副主任。兼任中國工程機械學會煤礦機械分會副秘書長，陝西機器人技術創新戰略聯盟常務理事，陝西省振動工程學會常務理事，中國力學學會會員，擔任IEEE ACCESS、振動工程學報、振動與衝擊、煤炭科學技術、工況自動化等國內外期刊審稿人。主要從事礦山設備狀態監測與故障診斷、工業設備虛擬仿真與遠程控制、機電耦合建模與非線性動力學、新型能量收集技術及應用、機電產品綠色設計技術與評價等方面研究。承擔省部級以上項目近20項，企業科技合作項目30多項。先後獲省部級科技獎勵9項，陝西省教學成果獎2項；參編規劃教材5部，獲陝西省優秀教材二等獎3項；授權國家專利80余項，其中發明專利近40項，獲得軟件著作權14項，發表學術論文130餘篇。

本書基於機電一體化系統要素和功能組織知識體系，以項目或產品分析設計為主線展示現代設計中機電一體化系統設計技術及理論。全書聯繫典型機電產品的設計和發展，向學生展示現代化工業生產中機電一體化系統的設計過程，特別是以高檔數控機床、工業機器人和智能化礦山機電裝備作為案例，貫穿各章內容。

第1章 概述1



1.1 機電一體化的基本概念1



1.2 機電一體化系統的組成要素3



1.3 機電一體化系統的共性技術6



1.4 機電一體化系統的設計類型和設計方法9



1.5 機電一體化的現狀與發展趨勢13







第2章 機電一體化系統總體設計16



2.1 機電一體化系統設計依據及評價標準16



2.2 機電一體化系統總體設計方法23



2.3 機電有機結合設計34







第3章 機電一體化機械系統設計45



3.1 概述45



3.2 機電一體化系統機械特性分析46



3.3 機械傳動系統設計55



3.4 執行系統設計74



3.5 導向與支承系統設計89







第4章 機電一體化動力系統設計98



4.1 動力元件的分類98



4.2 電動機的主要特性99



4.3 液壓馬達與氣動馬達的主要特性114



4.4 伺服動力元件及驅動116



4.5 動力元件建模140



4.6 動力元件的選擇與計算142



4.7電機一體化動力系統設計實例148







第5章 機電一體化檢測系統設計153



5.1 概述153



5.2 機械量控制常用的傳感器及檢測技術157



5.3 機器人常用的傳感器及檢測技術168



5.4 設備健康監測常用傳感器及檢測技術176



5.5 智能傳感器及相關技術185



5.6 無線傳感器網絡技術187



5.7 檢測系統的設計193



5.8 檢測系統中的信息處理技術200







第6章 機電一體化控制系統設計215



6.1 概述215



6.2 機電一體化控制系統設計基礎223



6.3 機電一體化控制系統數學建模與仿真227



6.4 常用控制單元及接口技術235



6.5 常用控制算法255



6.6 智能控制算法259







第7章 機電一體化典型系統設計267



7.1 機電有機結合系統設計267



7.2 數控機床系統設計286



7.3 四擺臂六履帶機器人系統設計305



7.4 礦用帶式輸送機系統設計316