机械设计制造及其自动化专业本科系列规划教材：机电一体化基础 pdf epub mobi txt 电子书 下载 2025

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向中凡，肖继学，曾宇丹 等 编

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• 机电一体化
• 机械设计
• 机械制造
• 自动化
• 本科教材
• 专业规划教材
• 基础课程
• 工程教育
• 控制工程
• 智能制造

出版社： 重庆大学出版社

ISBN：9787562472001

版次：1

商品编码：11241215

包装：平装

丛书名： 机械设计制造及其自动化专业本科系列规划教材

开本：16开

出版时间：2013-04-01

用纸：胶版纸

页数：320

正文语种：中文

内容简介

　　《机械设计制造及其自动化专业本科系列规划教材：机电一体化基础》共分六章来阐述这些基础。第1章绪论，主要讲述机电一体化的基本概念、主要特征、关键技术、功能构成与组成要素、分类与发展趋势、机电一体化产品分类等；第2章机电传动系统的运动学基础，主要介绍机电传动的动力学分析基本方法、机电传动系统的稳定运行分析方法等；第3章机械学基础，主要讲述机电一体化系统中机械部件的基本功能及其影响，以及支撑、传动、导向、执行等基本机械机构；第4章电学基础，主要介绍机电一体化系统中测量、常用传感器、传感信号调理电路、电力电子器件等；第5章，控制与计算机基础，主要简要讲述机电一体化系统中控制的功效、性能指标，典型控制环节以及集成电路与常用芯片、计算机接口等；第6章伺服系统，比较详尽地介绍了伺服系统基本结构、性能指标，步进伺服驱动、直流伺服驱动、交流伺服驱动三种基本伺服系统以及脉冲比较进给伺服系统、相位比较进给伺服系统、幅值比较进给伺服系统。
　　《机电一体化基础》可作为本科院校机械电子工程专业及其相关专业的教材，也可供研究生及从事机电一体化产品设计、制造与研究工程技术人员作参考书。

目录

第1章 绪论
1.1 机电一体化概念
1.1.1 我国对机电一体化的理解
1.1.2 机电一体化技术的主要特征
1.1.3 机电一体化技术与其他技术的区别
1.2 机电一体化的共性关键技术
1.3 机电一体化的功能构成原理及其组成要素
1.3.1 机电一体化的功能构成原理
1.3.2 机电一体化的功能构成要素
1.4 机电一体化系统设计、广义接口和控制软件的作用
1.4.1 机电一体化系统设计
1.4.2 广义接口和控制软件的作用
1.4.3 机电一体化系统的技术评价
1.5 机电一体化产品的分类
1.6 机电一体化的特点及发展趋势
1.7 本课程的目的和要求
习题与思考题

第2章 机电传动系统的运动学基础
2.1 机电传动系统的运动方程式
2.2 转矩、转动惯量和飞轮转矩的折算
2.2.1 负载转矩的折算
2.2.2 转动惯量和飞轮转矩的折算
2.3 生产机械的机械特性
2.3.1 恒转矩型机械特性
2.3.2 离心式通风型机械特性
2.3.3 直线型机械特性
2.3.4 恒功率型机械特性
2.4 机电传动系统稳定运行的条件
习题与思考题

第3章 机械学基础
3.1 基本功能与要求
3.2 机械参数对伺服系统性能的影响
3.2.1 摩擦的影响
3.2.2 传动间隙的影响
3.2.3 系统固有频率鵱和系统阻尼比？
3.3 传动机构
3.3.1 传动机构的主要功能与分类
3.3.2 几种典型传动机构
3.4 导向支承机构
3.4.1 主要功能与分类
3.4.2 几种典型导轨
3.5 执行机构
3.5.1 主要功能与分类
3.5.2 几种典型执行机构
3.6 机座或机架
3.6.1 机座或机架的作用及基本要求
3.6.2 机座或机架的结构设计要点
习题与思考题

第4章 电学基础
4.1 测量
4.1.1 测量系统概述
4.1.2 测量系统的组成
4.1.3 测量方法
4.2 传感器及其基本特征
4.2.1 传感器及其组成
4.2.2 传感器分类
4.2.3 传感器的静态特性
4.2.4 传感器的动态特性
4.3 位移传感器
4.3.1 电感式传感器
4.3.2 电容式位移传感器
4.3.3 光栅
4.3.4 感应同步器
4.4 速度、加速度传感器
4.4.1 直流测速机
4.4.2 光电式转速传感器
4.4.3 磁电式转速传感器
4.4.4 加速度传感器
4.5 力、压力和转矩传感器
4.5.1 测力传感器
4.5.2 压力传感器
4.5.3 转矩传感器
4.6 位置传感器
4.6.1 接触式位置传感器
4.6.2 接近式位置传感器
4.7 温度传感器
4.7.1 热电偶传感器
4.7.2 热电阻传感器
4.7.3 半导体PN结
4.8 其他传感器
4.8.1 霍尔式传感器
4.8.2 光纤传感器
4.8.3 超声波传感器
4.9 测试信号调理电路
4.9.1 滤波电路
4.9.2 比例电路
4.9.3 积分电路
4.9.4 微分电路
4.9.5 信号隔离
4.9.6 几种典型传感器的信号调理电路
4.10 电力电子器件
4.10.1 电力电子器件的特点
4.10.2 电力电子器件的分类
4.10.3 结型功率二极管
4.10.4 晶闸管
4.10.5 门极可关断晶闸管
4.10.6 电力晶体管
4.10.7 功率场效应晶体管
4.10.8 绝缘栅双极型晶体管
习题与思考题

第5章 控制与计算机基础
5.1 控制的基本功效与要求
5.2 控制系统的性能指标
5.3 控制系统中的典型环节
5.3.1 一阶环节
5.3.2 二阶环节
5.4 集成电路与计算机
5.4.1 集成电路与常用芯片
5.4.2 处理器
5.5 计算机接口
5.5.1 数据缓冲接口
5.5.2 CPU命令接口
5.5.3 信号转换接口
5.5.4 设备选择接口
5.5.5 中断管理接口
5.5.6 数据宽度变换接口
5.5.7 功能可编程接口
习题与思考题

第6章 伺服系统基础
6.1 基本结构、性能指标
6.1.1 伺服系统及其分类
6.1.2 伺服系统的结构
6.1.3 伺服系统的性能指标
6.2 步进伺服驱动
6.2.1 步进电动机结构
6.2.2 步进电动机工作原理
6.2.3 环形分配器
6.2.4 驱动电路
6.2.5 工程中需要注意的问题
6.3 直流伺服驱动
6.3.1 直流电动机结构
6.3.2 直流电动机工作原理
6.3.3 直流电动机机械特性
6.3.4 直流电动机的启动
6.3.5 直流电动机的调速
6.3.6 直流电动机的制动
6.3.7 ACR有静差直流调速系统
6.3.8 ACR无静差直流调速系统
6.3.9 PWM直流调速系统
6.4 交流伺服驱动
6.4.1 感应电动机结构
6.4.2 感应电动机工作原理
6.4.3 感应电动机的旋转磁场
6.4.4 定子绕组线端连接方式
6.4.5 感应电动机的定子电路和转子电路
6.4.6 感应电动机的转矩与机械特性
6.4.7 感应电动机的调速方式
6.4.8 感应电动机的矢量变换变频调速系统
6.5 伺服系统
6.5.1 系统性能分析
6.5.2 位置指令信号分析
6.5.3 位置指令值的修正
6.5.4 脉冲比较的进给伺服系统
6.5.5 相位比较的进给伺服系统
6.5.6 幅值比较的进给伺服系统
习题与思考题
参考文献

机电一体化基础 内容梗概 本书系统地介绍了机电一体化技术的核心概念、关键理论和典型应用。作为机械设计制造及其自动化专业本科系列规划教材的重要组成部分，本书旨在为学生构建扎实的机电一体化知识体系，培养其综合运用机械、电子、信息、控制等学科知识解决实际工程问题的能力。 本书内容涵盖了机电一体化系统的基本构成、工作原理、设计方法以及在现代工业生产中的实际应用。我们深入剖析了机电一体化系统从感知、决策到执行的整个流程，重点讲解了各个环节的关键技术。 核心内容详解 第一部分：机电一体化系统概述与基础 机电一体化技术的概念与发展： 本章首先阐述了机电一体化技术的定义，即机械技术与电子技术、信息技术、控制技术等深度融合，形成一体化系统，实现功能优化与性能提升。我们将追溯机电一体化技术的发展历程，从早期的机械自动化到现代的智能化、网络化系统，让读者了解其演进脉络和发展趋势。 机电一体化系统的组成与功能： 详细介绍构成机电一体化系统的基本要素，包括传感器（感知单元）、微处理器（信息处理与决策单元）、执行器（驱动单元）以及它们的连接与协调。我们将分析各组成部分在系统中扮演的角色和实现的功能，例如传感器如何采集环境信息，微处理器如何进行数据处理和逻辑判断，以及执行器如何响应指令完成实际动作。 机电一体化系统的基本原理： 深入探讨机电一体化系统的工作流程，从输入信号的获取，到信号的处理与分析，再到输出指令的生成，最终驱动执行器完成任务。我们将引入闭环控制与开环控制的概念，并解释它们在机电一体化系统中的应用场景及优缺点。 第二部分：机电一体化系统的关键技术 传感器技术： 传感器分类与原理： 详细介绍各类常用传感器的原理，如位置传感器（编码器、电位计）、速度传感器（测速发电机、霍尔传感器）、力/压力传感器、温度传感器、光电传感器等。我们将分析不同传感器的技术特点、量程、精度、响应时间等关键参数，并指导读者如何根据具体应用需求选择合适的传感器。 传感器信号的获取与处理： 讲解传感器输出信号（模拟信号、数字信号）的采集方法，以及信号的调理、滤波、放大等预处理技术，确保信号的准确性和可靠性，为后续的微处理器处理奠定基础。 执行器技术： 电动机驱动： 重点介绍直流电动机、交流电动机（同步、异步）、步进电动机、伺服电动机等不同类型电动机的工作原理、性能特点及控制方法。我们将深入分析电动机的驱动电路设计，包括PWM（脉冲宽度调制）技术在电动机调速中的应用。 液压与气动执行器： 介绍液压缸、液压马达、气缸、气动马达等执行器的结构、工作原理、性能参数以及相关的控制阀（如方向控制阀、流量控制阀、压力控制阀）。我们将分析液压与气动系统在工业自动化中的优势与应用。 其他执行器： 简要介绍电磁铁、压电陶瓷执行器等特种执行器的原理与应用。 微控制器与嵌入式系统： 微控制器的基本结构与工作原理： 介绍微控制器的核心组成（CPU、存储器、I/O接口、定时器/计数器等），以及指令集、寻址方式、中断系统等基本概念。 嵌入式系统开发： 讲解嵌入式系统的软件开发流程，包括硬件选型、系统设计、程序编写（C/C++语言）、调试与测试。我们将重点介绍单片机、ARM等主流嵌入式处理器平台的开发方法。 人机交互技术： 探讨用户界面设计，包括显示器、按键、触摸屏等输入输出设备的连接与编程，实现人与机电一体化系统之间的有效交互。 控制理论与应用： 经典控制理论： 回顾PID（比例-积分-微分）控制原理，并深入分析其在机电一体化系统中的应用，包括参数整定方法（手动整定、自整定）和实际应用中的注意事项。 现代控制理论基础： 简要介绍状态空间方法、模糊控制、神经网络控制等现代控制理论的基本思想，为读者进一步学习提供导引。 PLC（可编程逻辑控制器）： 介绍PLC的结构、工作原理、梯形图、指令表等编程语言，以及在工业自动化控制中的应用。 第三部分：机电一体化系统的设计与应用 机电一体化系统设计流程： 详细阐述一个完整的机电一体化系统设计过程，包括需求分析、方案设计、详细设计（机械、电气、软件）、样机制作、测试与验证、优化改进等阶段。 机电一体化系统的建模与仿真： 介绍使用MATLAB/Simulink等仿真软件对机电一体化系统进行建模和仿真分析的方法，通过仿真预测系统性能，优化设计参数，降低实际开发成本。 机电一体化技术的典型应用： 工业机器人： 介绍工业机器人的结构、运动学与动力学、轨迹规划、路径控制等关键技术，以及在焊接、搬运、装配等领域的广泛应用。 数控机床（CNC）： 阐述数控机床的工作原理，G代码、M代码的含义，以及在精密加工中的重要作用。 自动化生产线： 分析自动化生产线的构成要素、协同工作方式，以及其在提高生产效率、降低成本方面的优势。 智能家居与消费电子： 介绍机电一体化技术在智能家电、智能穿戴设备、无人机等领域的应用，展示技术如何提升生活品质。 医疗设备与航空航天： 简要介绍机电一体化技术在精密医疗器械（如手术机器人）、航空航天（如飞行控制系统）等高技术领域的应用，体现技术的广度和深度。 学习目标与实践导向 本书不仅注重理论知识的传授，更强调实践能力的培养。每一章节都力求结合实际工程案例，引导读者理解理论的实际意义。部分章节会提供相应的实验或项目建议，鼓励学生动手实践，通过模拟或搭建简单的机电一体化系统，加深对所学知识的理解和掌握。 通过学习本书，读者将能够： 清晰地理解机电一体化技术的内涵、范畴和发展趋势。 掌握机电一体化系统的基本构成、工作原理和设计方法。 熟练运用传感器、执行器、微控制器等关键技术。 初步掌握机电一体化系统的建模、仿真与控制设计。 了解机电一体化技术在各个工业领域的典型应用，并具备分析和解决相关工程问题的能力。 本书适合机械设计制造及其自动化、自动化、电气工程及其自动化等相关专业的本科生作为教材使用，也可供从事相关领域研究和开发的工程技术人员参考。

评分☆☆☆☆☆

我是一名对自动化和机器人技术充满兴趣的学生，在学习《机电一体化基础》的过程中，我最大的感受是这本书在理论知识的深度和广度上都做得相当不错。它很好地连接了机械工程的硬实力和电子信息工程的软实力，展现了机电一体化工程的魅力。其中，关于各种驱动方式的原理和优缺点分析，以及控制系统的发展历程，都让我受益匪浅。然而，作为一个实践导向的学习者，我总觉得书中的某些章节，比如关于嵌入式系统开发和软件编程的部分，虽然提及了必要性，但对具体实现的指导略显不足。我们知道，一个完整的机电一体化系统离不开软件的支持，而这恰恰是我们很多学生在初学阶段比较薄弱的环节。我非常希望书中能够提供更多关于主流嵌入式开发平台（如ARM、Arduino等）的应用示例，以及一些基础的C/C++、Python等编程语言在机电控制方面的实践代码片段。此外，对于不同通信协议（如CAN、Ethernet/IP等）在机电一体化系统中的应用，以及如何进行高效的数据传输和协同工作，如果能有更详细的介绍和实操指导，那将极大地提升本书的实践价值。

评分☆☆☆☆☆

坦白讲，《机电一体化基础》这本书在理论框架的搭建上确实无可挑剔，它像一个百科全书，为我们系统地梳理了机电一体化领域的知识体系。我尤其欣赏书中在介绍各种执行机构（如电机、液压、气动）时，对工作原理、性能特点以及应用范围的全面论述，这为我们理解“力”与“电”的协同工作打下了坚实的基础。但是，随着学习的深入，我越来越感觉到，在实际的系统设计和集成过程中，很多挑战并非仅仅来自于理论知识的掌握，更多的是来自于经验和细节的处理。这本书在“如何做”的指导上，我认为还有很大的提升空间。例如，在进行系统可靠性设计和失效模式分析的部分，虽然提到了其重要性，但具体的分析方法、评价指标以及如何通过设计来规避潜在的风险，这方面的内容相对比较抽象，缺乏具体的案例和工具的支撑。我渴望看到书中能提供更多关于产品生命周期管理、故障树分析（FTA）、失效模式与影响及危害性分析（FMEA）等方面的实际应用案例，或者推荐一些相关的工程实践指南。这些内容将能帮助我们从更宏观的工程角度去看待机电一体化系统的设计，培养更成熟的工程判断能力。

评分☆☆☆☆☆

初拿到这本《机电一体化基础》的时候，我抱着非常大的期待。毕竟“机械设计制造及其自动化专业本科系列规划教材”的头衔就足以说明它的分量。我一直觉得，机电一体化是将机械、电子、控制、信息等多个学科高度融合的领域，是未来工业发展的核心驱动力之一。因此，一本扎实的入门教材至关重要。在学习过程中，我发现这本书在对机电一体化技术的基本概念、发展历程以及核心组成部分的介绍上，可以说是详尽入微，但我也发现了一些我在实际操作和理解上遇到的瓶颈，比如在某些复杂系统的建模和仿真部分，虽然书中给出了理论框架，但具体的代码实现和参数调整的指导相对较少，这对于希望能够迅速上手进行实践操作的学生来说，可能会觉得有些不够过瘾。此外，在一些最新的技术应用案例分析上，感觉还可以更加深入一些，比如在工业机器人、智能制造装备等前沿领域，虽然有提及，但具体的技术细节和发展趋势的探讨，似乎可以再扩展一下，这样能更好地帮助我们把握行业脉搏，为未来的学习和职业发展打下更坚实的基础。总的来说，这本书为我们搭建了一个扎实的理论基础，为进一步深入学习提供了方向，但如何在理论与实践之间架起更宽的桥梁，是我在这本书的学习过程中不断思考的问题。

评分☆☆☆☆☆

坦白说，《机电一体化基础》这本书给了我很多启发，也让我对这个学科有了更深刻的认识。我尤其欣赏书中关于机电一体化系统设计流程的讲解，从需求分析到方案设计，再到详细设计和测试验证，整个过程条理清晰，逻辑性很强，这对于我们建立系统化的工程思维非常有帮助。它就像一张蓝图，指引着我们如何一步一步地构建一个复杂的机电一体化产品。但是，在具体实施层面，我感觉有些地方还可以更加细致。例如，在传感器选型这一章节，书中列举了很多不同类型的传感器，以及它们的基本性能指标，但对于如何在实际应用中根据具体的工况（比如环境温度、湿度、负载变化等）进行精确的参数匹配和补偿，以及如何评估不同传感器的综合性价比，这方面的指导相对来说比较笼统。我希望能看到更多针对具体应用场景的传感器选型指南，甚至是一些软件工具的推荐，能够帮助我们更有效地完成这一关键步骤。另外，在集成测试和系统调试部分，虽然强调了其重要性，但缺乏一些具体的调试技巧和常见问题的解决方法。很多时候，我们遇到的问题往往是在细节之处，如果书中能提供一些“过来人”的经验之谈，那将非常有价值。

评分☆☆☆☆☆

读完《机电一体化基础》这本书，我深感其内容之丰富，体系之严谨。作为一本规划教材，它确实在理论体系的构建上做得非常出色，从最基础的传感器原理，到执行器的工作方式，再到微控制器的数据处理和控制算法，几乎囊括了机电一体化系统的各个关键环节。尤其是其中对PID控制算法的详细讲解，配以清晰的数学推导和图示，对于我这样初次接触自动控制理论的学生来说，无疑是一场及时雨。然而，在阅读过程中，我发现书中的一些实验设计环节，虽然在理论上非常到位，但对于实际操作的可行性和成本效益的考虑，似乎可以再优化一些。举例为例，书中提到的某些实验设备，在一般的教学实验室中可能并不常见，这对于很多高校来说，在资源投入上存在一定的门槛。我个人非常希望能看到一些更贴近实际生产环境、或者可以通过更廉价易得的组件来实现的替代性实验方案，这样不仅能降低学习成本，更能帮助我们更好地将理论知识转化为解决实际工程问题的能力。同时，在一些关于系统集成和故障诊断的部分，如果能多一些具体的案例分析，比如分析某个典型机电一体化产品在运行过程中可能出现的故障，以及相应的排查步骤和解决方案，那将极大地提升本书的实用性和指导意义。