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刘宏新 编

图书标签:

• 机电一体化
• 自动化
• 控制工程
• 机械工程
• 电气工程
• 传感器技术
• 驱动技术
• 单片机
• PLC
• 工业机器人

出版社： 机械工业出版社

ISBN：9787111510284

版次：1

商品编码：11771398

品牌：机工出版

包装：平装

开本：16开

出版时间：2015-09-01

用纸：胶版纸

页数：366

编辑推荐

适读人群 ：机电一体化相关专业人员及师生

　　《机电一体化技术》一书以机电一体化共性关键技术为基础，围绕各种技术的融合与综合应用撰写知识体系，使读者了解和掌握机电一体化的实质、理论和基本方法，从而能够综合运用共性关键技术进行机电一体化产品乃至系统的分析、设计与开发。
　　作为规范教材，我们在编写过程中着重考虑了以下几点：一是着重体现机电一体化领域中多学科的融合与交叉，避免相关知识的简单堆砌；二是在保证教材内容丰富的同时，突出侧重点，帮助读者有针对性地阅读与学习；三是注重读者动手能力的培养，从不同的层面和角度介绍、讲解了大量的技术示例和工程实例，锻炼与培养其实践能力；四是强调机电一体化的技术体系认知、机电一体化思维以及知识结构和相关能力的同步发展。
　　本书以机电一体化共性关键技术为基本框架，结合教材宜学宜教的一般结构体系设置了总论、精密机械技术、电子技术应用基础、传感与检测技术、计算机控制基础、伺服控制、接口技术、系统总体设计和应用实例9章，力求系统和全面地表述机电一体化技术精髓与工程实践。

内容简介

　　机电一体化是微电子技术向机械工业渗透过程中逐渐形成并发展起来的一门新兴的综合性技术学科，并正日益得到普遍重视和广泛应用，已成为现代工业化生产和经济发展中不可或缺的一项高新技术。机电一体化技术的应用而生产出来的机电一体化产品已遍及人们日常生活和国民经济的各个领域。为了在当今国际范围内激烈的技术、经济竞争中占据优势，世界各国纷纷将机电一体化的研究和发展作为一项重要内容而列入本国的发展计划。该教材和课程能够使学生了解和掌握机电一体化的知识体系以及机电一体化设计的理论和方法，从而能够灵活地综合运用共性关键基础知识进行机电一体化产品的分析、设计与开发，达到知识结构、能力的机电一体化。

目录

前言
第1章总论1
1.1机电一体化的基本概念1
1.1.1机电一体化的定义1
1.1.2机电一体化产品的分类2
1.1.3机电一体化的技术特点3
1.2机电一体化的发展历程4
1.2.1理论形成阶段4
1.2.2技术现状5
1.2.3发展趋势9
1.3机电一体化系统要素与组成10
1.4机电一体化共性关键技术12
1.5机电一体化技术的运用流程14
1.5.1可行性研究14
1.5.2技术设计15
1.5.3试验运行15
思考题18
第2章精密机械技术19
2.1概述19
2.2传动机构19
2.2.1传动机构的性能要求19
2.2.2丝杠螺母传动20
2.2.3齿轮传动24
2.2.4挠性传动29
2.2.5间歇传动30
2.3导向机构31
2.3.1导向机构的性能要求与分类31
2.3.2滚动直线导轨32
2.3.3塑料导轨34
2.3.4流体静压导轨35
2.4执行机构36
2.4.1执行机构的基本要求36
2.4.2电磁执行机构36
2.4.3微动执行机构38
2.4.4工业机械手末端执行器40
2.5轴系42
2.5.1轴系的性能要求与分类42
2.5.2滚动轴承43
2.5.3流体静压轴承44
2.5.4磁悬浮轴承45
2.6机座和机架46
2.7机构简图的绘制47
思考题48
机电一体化技术目录第3章电子技术应用基础49
3.1集成运算放大器49
3.1.1基本知识49
3.1.2信号运算52
3.1.3信号处理57
3.2直流稳压电源62
3.2.1工作原理63
3.2.2串联型稳压电路64
3.2.3辅助电源电路65
3.2.4串联型稳压电路的保护电路66
3.3组合逻辑电路67
3.3.1组合逻辑电路的分析与设计67
3.3.2编码器69
3.3.3译码器71
3.3.4加法器73
3.4时序逻辑电路75
3.4.1时序逻辑电路的分析77
3.4.2时序逻辑电路的设计81
3.4.3移位寄存器90
思考题93
第4章传感与检测技术95
4.1概述95
4.2传感器分类及特性96
4.2.1传感器的定义及作用96
4.2.2传感器的构成与分类96
4.2.3传感器的静态特性98
4.2.4传感器的动态特性99
4.3常用传感器与传感元件100
4.3.1位移传感器100
4.3.2力传感器105
4.3.3速度和加速度传感器107
4.3.4其他工程量检测108
4.3.5其他重要传感元件110
4.3.6传感器的选用原则111
4.4信号预处理112
4.4.1信号放大112
4.4.2调制与解调114
4.4.3滤波115
4.4.4信号的采样与保持118
4.5传感器的非线性补偿119
4.5.1计算法119
4.5.2查表法119
4.5.3插值法119
思考题120
第5章计算机控制基础121
5.1概述121
5.1.1计算机控制系统的组成121
5.1.2计算机控制系统的特点122
5.1.3计算机控制系统的分类123
5.1.4计算机控制系统的发展126
5.2被控对象数学模型128
5.2.1机械移动系统128
5.2.2机械转动系统131
5.2.3电路网络133
5.2.4机械系统与电系统的模型相似138
5.3单片机143
5.3.1单片机基本知识144
5.3.2MCS��51系列单片机硬件和原理145
5.3.3C51语言的编程基础152
5.3.4单片机应用系统开发的基本方法177
5.4可编程序控制器（PLC）185
5.4.1PLC的硬件系统组成186
5.4.2PLC的输入/输出模块187
5.4.3PLC的编程语言189
5.4.4PLC的基本指令190
5.4.5状态转移图及编程方法194
思考题202
第6章伺服控制205
6.1概述205
6.1.1伺服控制的基本概念205
6.1.2伺服系统的分类206
6.1.3伺服系统的总体要求208
6.2执行元件209
6.2.1执行元件的分类209
6.2.2电气式执行元件211
6.3控制与驱动225
6.3.1步进电动机的控制驱动225
6.3.2直流伺服电动机的控制驱动231
6.3.3交流伺服电动机的控制驱动235
6.4技术示例238
6.4.1天线控制系统的构成238
6.4.2组成环节的单元239
6.4.3系统的数学模型239
6.4.4方框图和传递函数240
6.4.5控制指标241
6.4.6速度控制系统的设计242
6.4.7天线位置控制系统的设计244
思考题250
第7章接口技术251
7.1概述251
7.2地址译码器与CPU接口252
7.2.1地址译码器的结构和工作原理252
7.2.2输出接口254
7.2.3输入接口255
7.3人机接口255
7.3.1人机接口的特点255
7.3.2人机输入接口设计255
7.3.3人机交互输出设备工作原理及接口设计258
7.3.4输出接口电路示例260
7.4机电接口263
7.4.1机电接口类型及特点263
7.4.2D/A转换264
7.4.3A/D转换268
7.4.4功率接口277
7.5总线接口283
7.5.1串行通信283
7.5.2串行通信标准总线285
思考题288
第8章系统总体设计290
8.1总体设计的概念及内容290
8.1.1总体设计的概念290
8.1.2总体设计的主要内容290
8.2性能指标与优化方法295
8.2.1产品的使用要求295
8.2.2系统的性能指标297
8.2.3系统的优化指标298
8.2.4系统优化方法301
8.3产品结构优化设计301
8.3.1结构方案的确定302
8.3.2优化指标的处理304
8.3.3精度指标分配305
8.3.4功能指标分配307
8.3.5优化设计示例310
8.4系统干扰与抑制312
8.4.1干扰源313
8.4.2电源抗干扰设计314
8.4.3地线干扰抑制315
8.4.4屏蔽技术318
8.4.5感性负载瞬态噪声抑制及触点保护318
8.4.6软件抗干扰320
思考题321
第9章应用实例323
9.1工业机器人323
9.1.1工业机器人的发展历程323
9.1.2技术特点与性能要素324
9.1.3工业机器人的组成325
9.1.4机械本体常见构型326
9.1.5控制系统328
9.1.6工业机器人的应用330
9.1.7技术示例332
9.2数控机床335
9.2.1概述335
9.2.2数控机床的构成336
9.2.3应用及分类338
9.2.4加工中心（MC）339
9.2.5电火花数控机床343
9.3微机电系统346
9.3.1概述346
9.3.2MEMS基础研究内容347
9.3.3MEMS的基本组成349
9.3.4微机电系统热点应用349
9.3.5工程示例351
9.4智能农业装备356
9.4.1智能施药机器人356
9.4.2田间锄草机器人357
9.4.3果蔬采摘机器人358
9.4.4技术示例360
思考题364
参考文献365

前言/序言

　　机电一体化是微电子技术向机械工业渗透过程中逐渐形成并发展起来的一门新兴的综合性技术学科，正日益得到普遍重视和广泛应用，已成为现代工业化生产和经济发展中不可或缺的一项高新技术。机电一体化技术系统理论的形成最早起源于20世纪60年代，经过几十年的发展，已经由早期的机械产品与电子技术的简单组合过渡至高度融合且智能化的阶段。机电一体化将机械、电工、电子、信息处理、伺服驱动、传感检测、自动控制等技术进行有机结合，用系统的观点在工程的构思、规划、设计等方面优化组织“物质、能量、信息”现代工业三要素，从而制造出具有多种集成功能、高性能、高可靠性并在市场中具有竞争力的产品。目前机电一体化产品已遍及人们日常生活和国民经济的各个领域。
　　随着科学技术的发展，机电一体化产品的概念不再局限于某一具体产品的范围，已扩大到控制系统和被控制系统相结合的产品制造和过程控制。为了在当今国际范围内激烈的技术、经济竞争中占据优势，世界各国纷纷将机电一体化的研究和发展作为一项重要内容而列入本国的发展计划，而我国也正处于由“制造大国”向“制造强国”的转变过程中，需要能够掌握核心与关键技术的人才进行自主创新，增强核心竞争力。目前，我国很多高校和高职高专院校在机械工程类专业中设立了机电一体化技术方向；企业及研究院所也有相当多的工程技术人员从事机电一体化技术方面的研究与开发工作。
　　本书以机电一体化共性关键技术为基础，围绕各种技术的融合与综合应用撰写知识体系，使读者了解和掌握机电一体化的实质、理论和基本方法，从而能够综合运用共性关键技术进行机电一体化产品乃至系统的分析、设计与开发。
　　作为规范教材，我们在编写过程中着重考虑了以下几点：一是着重体现机电一体化领域中多学科的融合与交叉，避免相关知识的简单堆砌；二是在保证教材内容丰富的同时，突出侧重点，帮助读者有针对性地阅读与学习；三是注重读者动手能力的培养，从不同的层面和角度介绍、讲解了大量的技术示例和工程实例，锻炼与培养其实践能力；四是强调机电一体化的技术体系认知、机电一体化思维以及知识结构和相关能力的同步发展。
　　本书以机电一体化共性关键技术为基本框架，结合教材宜学宜教的一般结构体系设置了总论、精密机械技术、电子技术应用基础、传感与检测技术、计算机控制基础、伺服控制、接口技术、系统总体设计和应用实例9章，力求系统和全面地表述机电一体化技术精髓与工程实践。
　　由于时间及水平所限，编者虽认真谨慎，但书中纰漏与不当之处在所难免，恳请读者能够谅解并予以指正。
　　编者

好的，这是一本关于古代建筑艺术与工程的专业书籍的详细简介，完全不涉及“机电一体化技术”的内容。 --- 《穹宇之筑：中国古代建筑的结构、美学与智慧》 内容简介 本书是一部深度剖析中国古代建筑体系的综合性学术专著，旨在系统梳理并解读自新石器时代晚期至清末数千年中，中华大地涌现出的殿堂、宫阙、园林、陵墓及宗教建筑的工程原理、艺术风格、材料科学与文化内涵。本书突破了传统仅侧重于平面布局或断代史的局限，着重探讨了建筑作为“凝固的音乐”与“立体的史诗”所蕴含的独特技术逻辑和哲学思想。 第一部分：基石与形制——工程的底层逻辑 本部分深入探讨了中国古代建筑得以屹立千年的核心技术基础——木构架体系。不同于西方石材为主的承重墙结构，中国建筑的精妙之处在于其灵活、抗震且可拆卸的榫卯连接艺术。 第一章：基础营建与地基处理 详细介绍了古代工匠对场地选择（风水与地理勘测）、夯土技术的发展，以及不同地质条件下台基（如须弥座、覆盆式台基）的建造工艺。重点分析了“三合土”的配比奥秘与耐久性原理。 第二章：模数与尺度——《营造法式》的科学解读 以宋代李诫的《营造法式》为核心文献，详细阐释了“材分制”与“斗口”的模数系统。这一系统不仅是尺寸的规范，更是结构力的精确分配标准。书中将运用现代力学分析方法，复原性地解读了如“出跳”、“铺作”等复杂构件在传递屋顶荷载中的作用，揭示其对大跨度结构稳定性的贡献。 第三章：榫卯的几何学与韧性 聚焦于斗栱（斗拱）这一中国建筑的标志性构件。不同于将其简单视为装饰，本书将其视为“弹性耗能装置”。详尽对比了唐宋、辽金、元明清时期斗栱的演变路径，分析了“五铺”、“七铺”在不同等级建筑中的结构需求匹配。特别是对“昂”和“栱”的相互咬合，如何将屋顶的垂直压力转化为水平推力，并在水平推力达到临界时，通过其自身的复杂形变来吸收地震能量的机制进行了详尽的模拟与阐释。 第二部分：屋顶的艺术与科学——力的平衡之巅 屋顶是中国古建筑中最具视觉冲击力和技术挑战性的部分。本部分着重于屋顶的结构设计、覆层材料与排水系统。 第四章：梁架的类型学与跨越 系统梳理了从早期的人字桄（梁）到成熟的穿斗、抬梁、减柱造等多种梁架体系。对金龙宝殿常用的“重檐庑殿顶”的层间结构解析尤为深入，剖析了如何在保证开阔视野的同时，通过层层叠架的结构逻辑确保了屋顶的自重平衡。书中辅以大量构件的剖面图，清晰展示了椽子、望山、檩条之间的精确嵌入关系。 第五章：瓦作的轻量化与防水 探讨了陶瓦烧制工艺的进步，从板瓦到筒瓦的组合方式。重点分析了屋脊的堆塑艺术——特别是“吻兽”、“垂兽”等脊兽的设置，不仅是装饰，更是通过其自身的重量和形状，有效压制屋顶瓦片的位移，增强整体结构的抗风性。并对比了“硫璃瓦”与“灰瓦”在热工性能和耐久性上的差异。 第三部分：空间哲学与环境调适 中国建筑不仅仅是技术的堆砌，更是对人居环境、宇宙观念和礼制秩序的物化表达。 第六章：院落的组织与序列 分析了宫殿、府邸、寺庙在空间序列上的差异化处理。以北京故宫的“前朝后寝”为例，解析了轴线对称、等级递进的空间语言。讨论了“院落”作为最小的、可自我循环的生态单元，如何通过围墙、廊道、花木形成内向型的、防御性的居住环境，实现了人与自然的和谐共处。 第七章：园林的“虽为人作，宛自天开” 区别于建筑的规整，本章集中于江南私家园林（如苏州园林）。探讨了叠石、理水、植物配置的技术。核心在于“移步换景”的空间叙事手法。解析了漏窗、月洞门在视觉控制中的作用——它们并非阻碍，而是引导视线、裁剪景色的“光栅”，使有限的空间产生了无限的延伸感。 第八章：色彩与光影的语汇 从材料学的角度审视建筑的色彩运用。青砖、黛瓦、朱红的墙体、梁枋上的彩画——这些色彩并非随意涂抹，而是服务于建筑等级和功能。例如，梁枋上的“和玺彩画”与“旋子彩画”在图案复杂度与色彩饱和度上的区别，直接反映了所处空间的礼制地位。同时，探讨了室内采光技术，如高窗、天窗在不同季节对室内光照强度的精确控制。 结语：永恒的传承与现代的对话 本书最后部分总结了中国古代建筑技艺在面对现代灾害、材料替代和城市化挑战时的价值重估。古代匠人对木材的理解、对环境的尊重，以及其所建立的标准化系统，为当代可持续建筑和文化遗产保护提供了宝贵的思想资源。全书配有大量高清测绘图、结构剖面图及历史遗存照片，力求为读者构建一个立体、可感、可操作的古代工程技术图景。 适用读者： 建筑史学家、结构工程师、文化遗产保护工作者、艺术设计专业师生及所有对东方传统智慧抱有浓厚兴趣的读者。

评分☆☆☆☆☆

说实话，我一直对声学和振动分析领域感到敬畏，总觉得那是物理学中最“玄乎”的部分之一。然而，这本《机械系统动力学分析》彻底颠覆了我的认知。这本书的叙事方式非常具有引导性，它从最简单的单自由度系统开始，逐步引入阻尼、激励、多自由度和连续系统。作者的功力体现在他对数学工具的运用上，他不会让你在繁琐的代数运算中迷失方向，而是总能把复杂的微分方程转化成清晰的物理图像。比如，在讲解模态分析时，书中配的动态仿真图简直是教科书级别的展示，你可以清晰地看到结构在不同固有频率下的振动形态，这种视觉上的冲击力远胜于干巴巴的数值表格。更让我称赞的是，本书非常重视实际工程中的“非线性”问题。它没有回避那些难以求解的滞后阻尼、间隙碰撞等现实情况，并提供了一套成熟的数值求解方法，这对于我们处理实际设备故障时遇到的复杂振动信号至关重要。读完这本书，我感觉自己不再是单纯地用仪器测量振动，而是真正理解了这些振动背后的能量转换和传递过程，它为我后续深入研究机器故障诊断打下了无比坚实的基础。

评分☆☆☆☆☆

我最近开始尝试自己设计一些小型自动化控制系统，买了很多关于传感器和执行器的书籍，但唯独这本《高级嵌入式系统编程》让我感觉醍醐灌顶。这本书的视角非常独特，它完全避开了那些高深的计算机科学理论，而是聚焦于如何用最“接地气”的方式，让硬件和软件完美地融合在一起。作者对实时操作系统（RTOS）的讲解简直是一绝，他没有直接抛出复杂的内核调度算法，而是通过模拟一个繁忙的工厂车间来解释任务优先级和中断处理，这种比喻非常生动形象，让人很快就能抓住核心要点。书中大量的C语言代码示例都是可以直接在实际开发板上运行的，而且代码风格规范到令人发指，注释详细到几乎不需要额外的参考资料。我尤其喜欢它关于I/O端口操作和低功耗设计的章节，里面提到了一些我在其他“大部头”书籍中从未见过的“黑科技”技巧，比如如何通过巧妙的时序控制来延长电池寿命。对于那些动手能力强，但又苦于找不到从理论到实践的桥梁的工程师们来说，这本书无疑是打通任督二脉的“秘籍”。它教会我的不是如何写出漂亮的程序，而是如何写出稳定、可靠、高效运行在硬件上的程序，这才是嵌入式世界真正的王道。

评分☆☆☆☆☆

我一直苦于寻找一本能够系统梳理控制理论中“鲁棒性”概念的书籍，很多教材要么过于理论化，要么只停留在PID控制的简单扩展上。这本《自适应与鲁棒控制系统设计》则完全填补了我的知识空白。这本书的亮点在于其清晰的逻辑层次，它将控制系统的设计从“理想环境”逐步推进到“不确定性环境”。作者在讲解经典鲁棒控制（如H∞方法）时，非常擅长将抽象的数学范式转化为可操作的工程设计步骤。我最欣赏的是它对“模型不确定性”和“外部扰动”的严格区分和处理方法，这在实际的机器人或航空控制中至关重要。书中用大量的案例来展示，当系统参数发生微小漂移时，一个设计良好的鲁棒控制器如何依然能保持系统的稳定性和性能，而传统的控制器则可能迅速失效。此外，它对滑模变结构控制的深入探讨，尤其是对“抖振”现象的分析与抑制策略，提供了非常实用的解决方案。这本书的深度和广度都非常适合有一定基础，希望将控制系统推向更高可靠性要求的工程师和研究生，它真正教会了我如何在“不完美”的世界里设计出“完美”的控制策略。

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这本《现代制造工艺与设备》的内容广度令人咋舌，它简直像是一部浓缩的现代工业百科全书。我原本以为这是一本枯燥的设备说明书汇编，但事实证明，我大错特错。作者的叙述重点不在于罗列参数，而在于剖析“为什么”采用这种工艺或这种设备。例如，在讲解五轴联动数控加工时，它不仅展示了刀具轨迹的复杂性，更深入探讨了如何通过优化刀具路径来解决五轴加工中特有的“刀具干涉”和“表面质量不均”两大难题。书中对先进制造技术的介绍，如增材制造（3D打印）和激光加工，更是紧跟前沿，而且对每种技术的适用范围、优缺点进行了极其客观的对比分析，为我们选择最佳的制造方案提供了极具价值的参考。我特别留意了其中关于材料切削过程中的热力耦合模型，这部分内容将材料学、热力学和机械加工完美地结合起来，展示了现代制造的复杂性与精密度。对于正在规划生产线布局或负责工艺流程优化的工程师来说，这本书提供了宏观的视野和微观的技术细节支撑，是不可多得的宝贵资料。

评分☆☆☆☆☆

这本《流体力学基础》简直是为我这种对空气动力学和水利工程充满好奇的初学者量身定做的。书的结构清晰得令人赞叹，从最基本的流体静力学原理，到复杂的粘性流体运动，每一步的推导都详尽无比，即便是初次接触这些概念的人也能跟上节奏。我尤其欣赏作者在引入每一个公式时，都会配上一个非常贴近实际应用的例子。比如在讲解伯努利原理时，它没有停留在抽象的数学推导上，而是立刻联系到飞机机翼的设计和管道中的压力损失，这种“理论指导实践”的方式，极大地增强了我的学习兴趣和理解深度。书中的图示质量非常高，那些流线图和压力分布图清晰明了，比起教科书上常见的模糊线条，这里的插图简直是艺术品，能让人一眼就看出流体运动的精妙之处。我花了大量时间在第三章的边界层理论上，原本以为会是一团乱麻，但作者巧妙地运用类比和分步解析，将复杂的数学模型拆解成了易于消化的部分。读完这部分，我对湍流和层流的认识上升到了一个新的高度，不再是死记硬背公式，而是真正理解了流体在不同条件下的“脾气”。对于任何想在航空航天、土木工程或者化工领域有所建树的人来说，这本书绝对是案头必备的经典之作，它不仅仅是一本教材，更像一位耐心且博学的导师在身旁细细讲解。

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