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内容简介

　　《现代机械设计手册·单行本：机电系统设计》主要介绍了光电一体化系统设计基储传感检测系统设计、伺服系统设计、机械系统设计、微机控制系统设计、接口设计、光电一体化系统设计实例；低压电器、单片机、可编程控制器、变频器、工控机、数控程序；常用驱动电动机、控制电动机、信号电动机与微型电动机等。
　　《现代机械设计手册·单行本：机电系统设计》可作为机械设计人员和有关工程技术人员的工具书，也可供高等院校有关专业师生参考。

目录

第1章光机电一体化系统设计基础

1．1光机电一体化的定义、特点和发展趋势3

1．2光机电一体化基本构成要素4

1．2．1系统构成4

1．2．2技术构成5

1．2．3系统分类及特征7

1．3光机电一体化产品的设计方法8

1．3．1光机电一体化系统主要的分析方法8

1．3．1．1系统的解耦与耦合8

1．3．1．2系统设计公理9

1．3．1．3单元化设计原理12

1．3．1．4光机电一体化系统的结构层次12

1．3．1．5光机电一体化系统的基本分析14

1．3．2模块化设计方法17

1．3．3柔性化设计方法17

1．3．4取代设计方法18

1．3．5融合设计方法18

1．3．6优化设计方法18

1．3．7人�不�系统设计方法19

1．3．8光机电一体化系统艺术造型设计方法19

1．3．9可靠性设计方法20

1．3．10系统安全性设计方法22

1．4光机电一体化系统总体设计23

1．4．1光机电一体化产品的需求分析23

1．4．2光机电一体化系统设计技术参数与技术指标制定方法24

1．4．3光机电一体化系统原理方案设计24

1．4．4光机电一体化系统结构方案设计26

1．4．4．1系统结构方案设计的程序26

1．4．4．2系统结构方案设计的基本原则27

1．4．5光机电一体化系统总体布局设计28

1．4．6总体准确度分析与设计28

1．5光机电一体化系统设计流程28

第2章传感检测系统设计

2．1传感检测系统31

2．1．1传感检测系统的概念与特点31

2．1．2传感检测系统的结构与组成31

2．1．2．1非电量的特征31

2．1．2．2传感检测系统的结构32

2．1．2．3传感检测系统的硬件组成34

2．1．2．4传感检测系统的软件组成34

2．1．3传感器信号的处理35

2．1．4信号传输35

2．2传感器及其应用36

2．2．1传感器的组成与分类36

2．2．2传感器的主要性能指标36

2．2．3各种用途的常用传感器37

2．2．4基于各种工作原理的常用传感器41

2．2．4．1电阻式传感器41

2．2．4．2电容式传感器46

2．2．4．3电感传感器49

2．2．4．4压电传感器56

2．2．4．5磁电传感器61

2．2．4．6霍尔式传感器62

2．2．4．7光纤传感器66

2．2．4．8激光式传感器71

2．2．4．9数字式传感器76

2．2．5传感器的选用80

2．3模拟信号检测系统设计81

2．3．1模拟信号检测系统的组成81

2．3．2基本转换电路82

2．3．3信号放大电路84

2．3．4信号调制与解调87

2．3．5滤波电路88

2．3．6电平转换电路90

2．3．7采样�脖３值缏�90

2．3．8运算电路90

2．3．9A/D转换电路93

2．3．10数字信号的预处理94

2．3．11抗干扰设计99

2．4数字信号检测系统设计101

2．4．1数字信号检测系统的组成101

2．4．2编码器及光栅信号的电子细分方法102

2．5现代传感检测技术的新发展107

2．6典型传感系统设计应用实例和检测装置109

2．6．1CX300型数控车铣加工中心传感检测系统设计实例109

2．6．2飞锯检测系统设计实例110

第3章伺服系统设计

3．1伺服系统113

3．2伺服系统的基本要求和设计方法113

3．2．1伺服系统的基本要求113

3．2．2伺服系统的设计步骤114

3．3伺服系统执行元件及其控制114

3．3．1执行元件种类和特点114

3．3．2电气执行元件115

3．3．2．1直流伺服电动机及其驱动115

3．3．2．2交流伺服电动机及其驱动117

3．3．2．3松下MINAS A4伺服型号意义及参数119

3．3．2．4步进电动机127

3．3．2．5步进电动机驱动装置设计129

3．3．3液压执行机构131

3．3．4气动执行装置131

3．3．5新型执行装置132

3．3．6电液伺服阀132

3．3．7电液比例阀133

3．3．8电液数字阀133

3．4执行电机的选择及设计134

3．4．1交流电动机调速方式134

3．4．2交流变频调速器135

3．5开环控制伺服系统及其设计136

3．6闭环伺服系统设计137

3．7数字伺服系统的设计138

第4章机械系统设计

4．1光机电一体化机械系统的基本要求和组成140

4．2机械传动机构设计141

4．2．1机械传动机构的分类及选用141

4．2．1．1机械传动机构的分类141

4．2．1．2机械传动机构的选用142

4．2．2传动因素分析143

4．2．3 滚珠丝杠传动设计与选用144

4．2．3．1滚珠丝杠副基础资料144

4．2．3．2滚珠丝杠副的主要尺寸和精度等级151

4．2．3．3滚珠丝杠副的选择设计计算及典型产品155

4．2．4其他传动机构166

4．2．4．1齿轮传动166

4．2．4．2挠性传动171

4．2．4．3间歇传动172

4．3机械导向机构设计174

4．4机械执行机构设计179

4．4．1执行机构分析179

4．4．1．1主要性能指标179

4．4．1．2系统的品质182

4．4．1．3能量转换接口185

4．4．2微动机构187

4．4．3误差补偿机构191

4．4．4定位机构193

4．4．5设计实例194

4．4．5．1数控机床动力卡盘与回转刀架194

4．4．5．2工业机器人末端执行器197

4．5支撑系统和机架设计199

4．5．1轴系设计的基本要求及类型199

4．5．2机架的基本要求及结构设计要点201

第5章微机控制系统设计

5．1微机控制系统的基本组成与分类205

5．1．1微机控制系统的基本组成205

5．1．1．1微机控制系统的硬件组成205

5．1．1．2微机控制系统的软件组成206

5．1．2微机控制系统的分类206

5．2微机控制系统设计的方法和步骤207

5．2．1模拟化设计方法和步骤207

5．2．1．1模拟化设计思想207

5．2．1．2香农采样定理207

5．2．1．3模拟化设计步骤208

5．2．1．4数字PID控制系统设计209

5．2．2离散化设计方法和步骤212

5．3微机控制系统的数学模型212

5．3．1差分方程212

5．3．1．1差分的概念和差分方程212

5．3．1．2差分方程的求解方法213

5．3．2Z传递函数213

5．3．2．1基本概念213

5．3．2．2开环系统的脉冲传递函数213

5．4微机控制系统分析215

5．4．1线性离散系统的时域响应分析215

5．4．2离散系统的稳定性分析216

5．4．2．1Z平面内的稳定条件216

5．4．2．2S平面与Z平面之间的映射关系216

5．4．2．3稳定判据217

5．4．3离散系统的稳态误差217

5．4．4离散系统的暂态性能218

5．4．4．1闭环极点与暂态分量的关系218

5．4．4．2离散系统暂态性能的估算219

5．4．5离散系统的根轨迹分析法220

5．4．5．1Z平面上的根轨迹220

5．4．5．2用根轨迹法分析离散系统222

5．4．6离散系统的频率法222

5．5典型微机控制系统及设计应用实例223

5．5．1基于工业控制计算机的微机控制系统223

5．5．1．1系统结构和特点223

5．5．1．2工控组态软件223

5．5．2基于单片机的微机控制系统223

5．5．3基于可编程控制器的微机控制系统223

第6章接 口 设 计

6．1接口设计基本方法和接口芯片225

6．1．1接口设计与分析的基本方法225

6．1．2常用的接口芯片225

6．2人机接口电路设计225

6．2．1人机接口电路类型与特点225

6．2．2输入接口电路设计226

6．2．3输出接口电路设计227

6．3机电接口电路设计237

6．3．1机电接口电路类型与特点237

6．3．2信号采集通道接口中的A／D转换接口电路设计237

6．3．3控制量输出通道中的D／A转换接口电路设计239

6．3．4控制量输出通道中的功率接口电路设计241

6．3．4．1PWM整流电路241

6．3．4．2光耦合器驱动接口设计243

6．3．4．3继电器245

第7章设 计 实 例

7．1数控车床的改造249

7．1．1数控车床的改造方案组成框图249

7．1．2机械结构改造设计方案249

7．1．3数控车床计算机控制系统改造硬件设计252

7．1．4数控车床计算机控制系统改造软件设计257

7．2工业机器人的机电一体化设计257

7．2．1工业机器人的组成与分类257

7．2．2SCARA型装配机器人系统设计257

7．2．3BJDP��1型机器人设计262

7．2．4缆索并联机器人设计266

7．3无人搬运车（AGV）系统设计270

7．3．1无人搬运车系统（AGVS）270

7．3．2无人搬运车的引导方式和结构273

7．3．2．1无人搬运车的引导方式273

7．3．2．2无人搬运车的结构274

7．3．3典型的无人搬运车276

7．3．3．1瑞典AGV电子有限公司的产品276

7．3．3．2美国AGV产品有限公司的产品278

7．4信函连续作业自动处理系统设计281

7．4．1信函自动处理流水线282

7．4．1．1信函自动处理流水线的组成282

7．4．1．2信函自动处理的前提条件283

7．4．2信函分类机283

7．4．3缓冲储存器285

7．4．4理信盖销机287

7．4．5信函分拣机290

7．4．5．1信函分拣的同步入格控制290

7．4．5．2条形码及光学条码自动识别290

7．4．5．3光学文字自动识别293



参考文献298

第1章低 压 电 器

1．1低压电器分类及型号说明303

1．1．1低压电器的分类303

1．1．2低压电器型号表示方法303

1．1．3低压电器选型的一般原则304

1．2熔断器304

1．2．1熔断器的分类及结构原理304

1．2．2熔断器的主要技术参数304

1．2．3常用熔断器的型号及适用场合304

1．2．4常用熔断器的主要技术参数306

1．2．5熔断器的选用原则及应用场合313

1．3接触器313

1．3．1接触器的分类及结构原理313

1．3．1．1分类313

1．3．1．2结构原理313

1．3．2接触器的主要技术参数313

1．3．3常用接触器型号及应用场合314

1．3．4常用接触器的主要技术参数319

1．3．4．1NC系列接触器性能参数319

1．3．4．2CJX系列性能参数322

1．3．4．3CJ系列323

1．3．4．4LC1、LC2性能参数325

1．3．4．53TF、3TS、3TD主要技术参数327

1．3．4．6CZ0性能参数329

1．3．4．7接触器附件330

1．3．5接触器的选用原则及应用场合333

1．3．5．1接触器的使用类别333

1．3．5．2接触器的选用333

1．4继电器334

1．4．1分类及用途334

1．4．2主要技术参数334

1．4．3常用控制继电器的型号及应用场合335

1．4．4常用控制继电器的主要技术参数337

1．4．4．1DY系列主要性能参数337

1．4．4．2JY、JL系列主要性能参数338

1．4．4．3DL系列主要性能参数339

1．4．4．4MY1JAC、MY2JAC主要性能参数340

1．4．4．5MY1JDC、MY2JDC主要性能参数340

1．4．4．6LYJ系列性能指标341

1．4．4．7LY1JDC、LY2JDC主要性能参数343

1．4．4．8中间继电器345

1．4．5热过载继电器345

1．4．5．1热继电器的主要技术参数345

1．4．5．2常用热继电器的型号及适用场合345

1．4．5．3主要技术参数346

1．4．6时间继电器352

1．4．6．1常用时间继电器型号及适用场合352

1．4．6．2晶体管式、数显式、数字式、电子式时间继电器主要技术参数355

1．4．7其他形式的继电器359

1．4．7．1其他形式继电器的型号及适用场合359

1．4．7．2温度监控继电器360

1．4．7．33UG46速度监控继电器360

1．4．7．4闭锁式继电器362

1．4．7．5G2R功率继电器363

1．4．7．6G4Q棘轮继电器364

1．4．7．7G9B步进继电器单元364

1．4．7．8JGC系列固态继电器365

1．4．8继电器的选用366

1．5开关366

1．5．1自动开关（断路器）366

1．5．1．1自动开关的类型366

1．5．1．2自动开关的主要技术参数366

1．5．1．3自动开关的型号及适用场合367

1．5．1．4常用框架式自动开关的主要技术参数372

1．5．1．5常用塑料外壳式自动开关的主要技术参数378

1．5．1．6常用真空式断路器自动开关的主要技术参数384

1．5．1．7常用限流式断路器自动开关的主要技术参数385

1．5．1．8常用漏电保护式断路器自动开关的主要技术参数387

1．5．1．9常用小型断路器自动开关的主要技术参数390

1．5．1．10自动开关的选用原则392

1．5．2刀开关392

1．5．2．1刀开关的类型、用途及特点392

1．5．2．2常用开启式刀开关技术参数393

1．5．2．3电动式大电流刀开关技术参数394

1．5．2．4熔断器式刀开关技术参数395

1．5．2．5低压户外刀开关技术参数395

1．5．2．6刀开关的选用原则395

1．5．3隔离开关396

1．5．3．1隔离开关的类型、用途及主要技术参数396

1．5．3．2常用隔离开关的主要技术参数397

1．5．3．3隔离开关的选用原则400

1．5．4负荷开关400

1．5．4．1负荷开关的种类特点及主要技术参数400

1．5．4．2常用负荷开关的主要技术参数401

1．5．4．3负荷开关的选用原则401

1．5．5组合开关402

1．5．5．1组合开关的类型特点及主要技术参数402

1．5．5．2常用组合开关的主要参数403

1．5．5．3组合开关选用原则406

1．5．6转换开关406

1．5．6．1转换开关的类型特点及技术参数406

1．5．6．2常用转换开关的主要技术参数409

1．5．6．3转换开关的选用414

1．5．7行程开关414

1．5．7．1行程开关的类型、特点及技术参数414<

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一个机电一体化系统中一般由结构组成要素、动力组成要素、运动组成要素、感知组成要素、职能组成要素五大组成要素有机结合而成。机械本体（结构组成要素）是系统的所有功能要素的机械支持结构，一般包括有机身、框架、支撑、联接等。动力驱动部分（动力组成要素）依据系统控制要求，为系统提供能量和动力以使系统正常运行。测试传感部分（感知组成要素）对系统的运行所需要的本身和外部环境的各种参数和状态进行检测，并变成可识别的信号，传输给信息处理单元，经过分析、处理后产生相应的控制信息。控制及信息处理部分（职能组成要素）将来之测试传感部分的信息及外部直接输入的指令进行集中、存储、分析、加工处理后，按照信息处理结果和规定的程序与节奏发出相应的指令，控制整个系统有目的的运行。执行机构（运动组成要素）；根据控制及信息处理部分发出的指令，完成规定的动作和功能。

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两个需要进行传输和交换的环节之间，由于模式不同而无法直接进行能量的转换和交流，必须进行能量的转换，能量的转换包括执行器，驱动器和他们的不同类型能量的最优转换方法及原理。

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信息控制：在系统中，所谓智能组成要素的系统控制单元，在软、硬件的保证下，完成信息的采集、传输、储存、分析、运算、判断、决策，以达到信息控制的目的。对于智能化程度高的信息控制系统还包含了知识获得、推理机制以及自学习功能等知识驱动功能。

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五大组成要素

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两个需要进行传输和交换的环节之间，由于模式不同而无法直接进行能量的转换和交流，必须进行能量的转换，能量的转换包括执行器，驱动器和他们的不同类型能量的最优转换方法及原理。

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信息控制：在系统中，所谓智能组成要素的系统控制单元，在软、硬件的保证下，完成信息的采集、传输、储存、分析、运算、判断、决策，以达到信息控制的目的。对于智能化程度高的信息控制系统还包含了知识获得、推理机制以及自学习功能等知识驱动功能。

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印刷质量实在太差了，看这面都能看到背面，看的头都晕了

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