《機電一體化技術/普通高等教育“十一五”國家級規(guī)劃教材》兼顧課堂教學和自學的特點和需要,各章附有一定數(shù)量的習題與思考題,以加深讀者對《機電一體化技術/普通高等教育“十一五”國家級規(guī)劃教材》內容的理解。《機電一體化技術/普通高等教育“十一五”國家級規(guī)劃教材》可作為高等農(nóng)業(yè)院校農(nóng)業(yè)工程類本科專業(yè)的教學用書,也適用于從事機電一體化技術工作的工程技術人員參考。
《機電一體化技術》自2001年11月出版以來,在高等農(nóng)業(yè)院校農(nóng)業(yè)工程學科有關專業(yè)的教學過程中得到了普遍的應用,對于推動農(nóng)業(yè)工程類本科專業(yè)教學內容和課程體系的改革起到了積極的促進作用。在過去6年的使用過程中,讀者和授課教師對教材的內容和結構提出了許多寶貴的修改意見和建議,本書編者對此表示衷心的感謝。
為全面貫徹落實科學發(fā)展觀,切實提高高等教育的質量,教育部于2006年制定了普通高等教育“十一五”國家級教材規(guī)劃。經(jīng)沈陽農(nóng)業(yè)大學推薦,中國農(nóng)業(yè)大學出版社申報,專家評審和公示,《機電一體化技術》人選“十一五”國家級教材規(guī)劃。根據(jù)教育部“十一五”國家級規(guī)劃教材編寫要求,在中國農(nóng)業(yè)大學出版社的組織協(xié)調下,我們對《機電一體化技術》第1版進行了修訂。
《機電一體化技術》教材修訂的指導思想是體現(xiàn)課程的科學性、系統(tǒng)性和新穎性,以適應課程教學改革和發(fā)展的需要,在組織結構上繼續(xù)體現(xiàn)注重基礎和立足應用的特點,在內容上以機電一體化技術各組成部分的特征和選型為重點,為學生掌握機電一體化技術的基本理論和具備機電一體化產(chǎn)品系統(tǒng)設計基本能力奠定基礎。
參加本教材修訂的人員有:李成華(沈陽理工大學),田素博、李永奎、蔡雨付、王強(沈陽農(nóng)業(yè)大學),楊世鳳(天津科技大學),袁洪印、趙清來(吉林農(nóng)業(yè)大學),房俊龍、劉宏新(東北農(nóng)業(yè)大學),高昌珍、左月明、范鐵林(山西農(nóng)業(yè)大學),聶宜茂、王計元(山東農(nóng)業(yè)大學),李海軍(內蒙古農(nóng)業(yè)大學),王熙、車剛(黑龍江八一農(nóng)墾大學),崔巖(河南農(nóng)業(yè)大學)。全書由李成華教授統(tǒng)稿,田素博副教授承擔了大部分內容的修訂和審校。紀建偉教授(沈陽農(nóng)業(yè)大學)繼續(xù)擔任本書的主審。
本書在編寫和修訂過程中參考了已有機電一體化技術方面的教材和資料,并在書后的參考文獻中列出。本書編者對參考文獻的作者表示衷心的感謝。
本書在修訂過程中,得到了沈陽農(nóng)業(yè)大學和中國農(nóng)業(yè)大學出版社的熱情支持和幫助,謹此一并表示衷心的感謝。
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李成華,男,漢族,1958年10月生,九三學社社員。1982年1月畢業(yè)于沈陽農(nóng)業(yè)大學農(nóng)業(yè)機械化及其自動化專業(yè),F(xiàn)任沈陽農(nóng)業(yè)大學工程學院院長、教授研究方向為農(nóng)業(yè)生產(chǎn)機械化及其自動化。
1 概論
1.1 機電一體化的基本概念
1.2 機電一體化產(chǎn)品的構成及特點
1.3 機電一體化設計的關鍵技術
1.4 機電一體化產(chǎn)品設計的方法
習題與思考題
2 機械系統(tǒng)
2.1 傳動機構
2.2 導向機構
2.3 執(zhí)行機構
習題與思考題
3 檢測系統(tǒng)
3.1 檢測系統(tǒng)的功能與特性
3.2 常用傳感器
3.3 檢測系統(tǒng)組成及檢測原理
3.4 檢測信號的預處理
習題與思考題
4 伺服系統(tǒng)
4.1 伺服系統(tǒng)的基本結構型式及特點
4.2 伺服系統(tǒng)的執(zhí)行元件
4.3 執(zhí)行元件的控制與驅動
4.4 伺服系統(tǒng)設計
習題與思考題
5 控制系統(tǒng)
5.1 概述
5.2 控制對象數(shù)學模型的建立
5.3 計算機控制基礎
習題與思考題
6 接口技術
6.1 概述
6.2 地址譯碼器、I/O口與CPU的接口
6.3 人機接口
6.4 機電接口
6.5 系統(tǒng)干擾與抑制
習題與思考題
7 機電一體化總體設計
7.1 機電一體化總體設計的含義及內容
7.2 產(chǎn)品的使用要求及性能指標
7.3 產(chǎn)品優(yōu)化設計
7.4 功能及精度指標分配
習題與思考題
8 機電一體化系統(tǒng)典型實例
8.1 機器人
8.2 數(shù)控機床
習題與思考題
參考文獻
2 機械系統(tǒng)
機電一體化系統(tǒng)中的機械系統(tǒng)與一般的機械系統(tǒng)相比,除要求具有較高的定位精度外,還應具備體積小、質量輕、剛度大、動態(tài)性能好等特點。
概括地講,機電一體化機械系統(tǒng)應包括以下3大部分機構。
(1)傳動機構機電一體化系統(tǒng)中的傳動機構的主要功能是傳遞轉矩和轉速,因此,它實際上是一種轉矩、轉速變換器。機械傳動部件對伺服系統(tǒng)的伺服特性有很大影響,特別是其傳動類型、傳動方式、傳動剛性以及傳動的可靠性對系統(tǒng)的精度、穩(wěn)定性和快速響應性有重大影響。
(2)導向機構其作用是支承和限制運動部件按給定的運動要求和規(guī)定的運動方向運動。該機構應能保證安全、準確。
(3)執(zhí)行機構用來完成操作任務。執(zhí)行機構根據(jù)操作指令的要求在動力源的帶動下,完成預定的操作。一般要求它具有較高的靈敏度、精確度,良好的重復性和可靠性等。
2.1 傳動機構
2.1.1 傳動機構的種類及特點
機電一體化系統(tǒng)中所用的傳動機構主要有滑動絲杠副、滾珠絲杠副、齒輪傳動副、同步帶傳動副、間歇機構、撓性傳動機構等。對于工作機中的傳動機構,既要求能夠實現(xiàn)運動的轉換,又要求能夠實現(xiàn)動力的轉換;對于信息機中的傳動機構,主要要求運動的轉換。對于動力,則只需要克服慣性力(力矩)和各種摩擦力(力矩)以及較小的工作負載即可。
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