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産品特色

內容簡介

本版手冊是在前5版手冊的基礎上吸收並總結瞭國內外機械工程設計領域中的新標準、新材料、新工藝、新結構、新技術、新産品、新設計理論與方法，並配閤我國創新驅動戰略的需求撰寫而成的。本版手冊全麵係統地介紹瞭常規設計、機電一體化設計、機電係統控製、現代設計與創新設計方法及其應用等內容，具有體係新穎、內容現代、凸顯創新、係統全麵、信息量大、實用可靠及簡明便查等特點。

本版手冊分為7捲55篇，內容有：機械設計基礎資料、機械零部件設計（連接、緊固與傳動）、機械零部件設計（軸係、支承與其他）、流體傳動與控製、機電一體化與控製技術、現代設計與創新設計等。

本捲為第5捲，主要內容有：機電一體化技術及設計，機電係統控製，機器人與機器人裝備，數控技術，微機電係統及設計，機械狀態監測與故障診斷技術，激光及其在機械工程中的應用，電動機、電器與常用傳感器等。

本版手冊可供從事機械設計、製造、維修及相關工程技術人員作為工具書使用，也可供大專院校的相關專業師生使用和參考。

目錄

目 錄

第24篇 機電一體化技術及設計

第1章 機電一體化概述

1 機電一體化概念 24-3

1.1 機電一體化的基本概念 24-3

1.2 機電一體化技術的發展 24-3

1.3 機電一體化係統的構成 24-4

1.4 機電一體化的意義 24-5

2 機電一體化技術的分類 24-5

2.1 機電一體化技術的分類依據 24-5

2.2 機械製造過程的機電一體化 24-6

2.3 機電産品的機電一體化 24-7

3 機電一體化的相關技術 24-7

4 機電一體化設計方法 24-8

4.1 模塊化設計方法 24-8

4.2 柔性化設計方法 24-8

4.3 取代設計方法 24-8

4.4 融閤設計方法 24-9

4.5 優化設計方法 24-9

4.5.1 機械技術和電子技術的綜閤與優化 24-9

4.5.2 硬件和軟件的交叉與優化 24-9

4.5.3 機電一體化産品的整體優化 24-10

5 機電一體化係統的設計流程 24-10

第2章 基於工業控製機的控製器及其設計

1 工業控製機的種類與選擇 24-12

1.1 工業控製機概述 24-12

1.2 工業控製機的分類 24-12

1.2.1 按工業控製機的總綫分類 24-12

1.2.2 按工業控製機結構型式分類 24-13

1.3 工業控製機的選擇 24-13

2 工業控製機的總綫 24-14

2.1 總綫概述 24-14

2.2 STD總綫 24-14

2.3 ISA總綫 24-15

2.4 PCI總綫 24-16

2.5 cPCI總綫 24-17

2.6 PCI-E總綫 24-18

2.7 現場總綫 24-20

3 工業控製機常用的功能模塊 24-22

3.1 數據采集卡 24-22

3.2 遠程I/O模塊 24-23

3.3 通信模闆 24-24

3.4 信號調理模闆 24-24

3.5 運動控製器 24-25

第3章 可編程序控製器

1 可編程序控製器概述 24-28

1.1 可編程序控製器的發展概況 24-28

1.2 可編程序控製器的特點和應用 24-28

1.2.1 PLC的主要特點 24-28

1.2.2 可編程序控製器與其他工業控製係統的比較 24-29

1.2.3 PLC的應用範圍 24-29

1.3 可編程序控製器的發展趨勢 24-30

2 可編程序控製器的基本組成和工作原理 24-30

2.1 可編程序控製器的基本組成 24-30

2.1.1 中央處理單元（CPU） 24-31

2.1.2 存儲器 24-31

2.1.3 輸入/輸齣模塊 24-32

2.1.4 編程器 24-32

2.1.5 人機界麵 24-32

2.2 可編程序控製器的工作原理 24-32

2.2.1 循環掃描工作方式 24-32

2.2.2 可編程序控製器的工作過程 24-33

2.3 輸入/輸齣接口模塊 24-33

2.3.1 數字量輸入、輸齣模塊 24-33

2.3.2 模擬量輸入、輸齣模塊 24-34

2.4 智能模塊 24-36

2.5 遠程I/O 24-37

2.6 可編程序控製器的編程語言 24-39

2.6.1 梯形圖語言 24-39

2.6.2 順序功能圖語言 24-39

2.6.3 功能塊圖 24-42

2.6.4 指令錶 24-42

2.6.5 結構化文本 24-42

3 可編程序控製器的生産廠傢及産品介紹 24-42

3.1 德國西門子（SIEMENS）公司 24-42

3.2 美國羅剋韋爾公司的AB PLC 24-42

3.3 日本立石（OMRON，歐姆龍）公司 24-43

3.4 其他PLC公司 24-43

4 可編程序控製器應用係統設計的內容和步驟 24-43

4.1 PLC應用係統設計的內容和步驟 24-43

4.2 PLC應用係統的硬件設計 24-43

4.2.1 PLC的型號選擇 24-43

4.2.2 I/O模塊的選擇 24-43

4.2.3 電源選擇 24-44

4.3 PLC的應用軟件設計 24-44

4.4 PLC的應用實例———自動搬運機械手 24-44

第4章 基於單片機的控製器及其設計

1 單片機的硬件結構 24-46

1.1 單片機的基本結構 24-46

1.2 單片機的微處理器 24-46

1.3 MCS-51的存儲器 24-47

1.3.1 程序存儲器 24-47

1.3.2 數據存儲器 24-47

1.4 MCS-51的並行口和串行口 24-48

1.4.1 並行口 24-48

1.4.2 串行口 24-48

1.5 MCS-51的定時器 24-48

1.5.1 方式控製寄存器TMOD 24-48

1.5.2 定時器控製寄存器TCON 24-49

1.6 MCS-51的中斷係統及其控製 24-49

2 常用單片機的廠傢及産品介紹 24-50

2.1 4位單片機 24-50

2.2 8位單片機 24-50

2.3 16位單片機 24-52

2.4 32位單片機 24-52

3 單片機的編程語言 24-52

3.1 單片機編程語言的分類 24-52

3.2 MCS-51單片機指令係統 24-53

3.3 PIC單片機指令係統簡介 24-54

4 控製器的硬件係統設計 24-56

4.1 單片機存儲器的擴展 24-56

4.1.1 擴展程序存儲器的設計 24-56

4.1.2 擴展數據存儲器的設計 24-57

4.2 單片機常用並行接口電路 24-59

4.3 單片機的人機接口設計 24-61

4.3.1 單片機係統的輸入裝置 24-61

4.3.2 單片機係統的顯示裝置 24-63

4.4 D/A轉換器及其接口電路 24-64

4.5 A/D轉換器及其接口電路 24-65

4.6 MCS-51單片機與外圍電路的匹配技術 24-67

4.6.1 集成邏輯門的負載能力 24-68

4.6.2 單片機係統常用集成電路的驅動能力 24-68

4.6.3 單片機控製係統電平匹配舉例 24-68

第5章 傳感器及其接口設計

1 傳感器概述 24-70

1.1 傳感器的概念 24-70

1.2 傳感器的特性和技術指標 24-70

1.2.1 傳感器的靜態特性 24-70

1.2.2 傳感器的動態特性 24-71

1.2.3 傳感器的性能指標 24-71

2 幾類傳感器的主要性能及優缺點 24-72

3 機電一體化中常用傳感器 24-75

3.1 電位器 24-75

3.2 光柵 24-75

3.3 編碼器 24-76

3.4 測速發電機 24-76

3.5 壓電加速度傳感器 24-77

3.6 超聲波距離傳感器 24-77

4 傳感器的選用原則及注意事項 24-78

5 傳感器與計算機的接口設計 24-79

第6章 常用的傳動部件與執行機構

1 機械傳動部件及其功能要求 24-83

1.1 齒輪傳動 24-84

1.1.1 齒輪傳動分類及選用 24-84

1.1.2 齒輪傳動形式及其傳動比的最佳匹配選擇 24-84

1.1.3 齒輪傳動間隙的調整方法 24-86

1.1.4 諧波齒輪傳動 24-87

1.2 滾珠螺鏇傳動 24-88

1.2.1 滾珠螺鏇的傳動原理 24-88

1.2.2 滾動螺鏇副支承方式的選擇 24-91

1.2.3 滾動螺鏇副的密封與潤滑 24-91

1.2.4 滾動螺鏇副的選擇方法 24-92

1.3 撓性傳動 24-92

1.3.1 平帶傳動 24-92

1.3.2 繩傳動 24-92

1.3.3 鏈傳動 24-93

1.3.4 同步帶傳動 24-94

2 導嚮支承部件的結構型式選擇 24-94

2.1 導軌副的組成、種類 24-94

2.2 滑動導軌 24-96

2.3 靜壓導軌 24-99

2.4 滾動導軌 24-101

3 鏇轉支承的類型與選擇 24-103

3.1 鏇轉支承的種類及基本要求 24-103

3.2 圓柱支承 24-103

3.3 圓錐支承 24-103

3.4 填入式滾動支承 24-104

4 軸係部件的設計與選擇 24-105

4.1 軸係設計的基本要求 24-105

4.2 軸（主軸）係用軸承的類型與選擇 24-105

4.3 提高軸係性能的措施 24-107

5 常用執行機構 24-108

5.1 連杆機構 24-108

5.2 凸輪機構 24-108

5.3 間歇機構 24-109

第7章 常用控製用電動機及其驅動

1 對控製用電動機的基本要求 24-112

2 控製用電動機的種類、特點及選用 24-112

3 直流伺服（DC）電動機與驅動 24-113

3.1 直流電動機調速原理及調速特性 24-113

3.2 永磁直流電動機伺服係統 24-113

3.3 直流伺服電動機驅動 24-114

4 交流伺服電動機與驅動 24-116

4.1 交流異步電動機 24-116

4.1.1 工作原理 24-116

4.1.2 異步電動機的運行特性 24-117

4.1.3 性能指標 24-117

4.1.4 交流異步伺服電動機的驅動與控製 24-117

4.2 交流同步電動機 24-119

4.2.1 同步電動機工作原理 24-119

4.2.2 等效電路 24-120

4.2.3 交流同步電動機的運行特性 24-121

4.2.4 同步電動機的控製 24-121

4.3 交流伺服電動機常用電力電子器件 24-123

5 步進電動機與驅動 24-124

5.1 步進電動機分類 24-124

5.2 步進電動機工作原理 24-125

5.3 步進電動機驅動與控製 24-125

5.3.1 脈衝分配器 24-125

5.3.2 功率放大器 24-126

第8章 機電一體化設計實例

1 振幅定值控製電磁振動給料機 24-129

1.1 電磁振動給料機的工作原理 24-129

1.2 溜槽式固體流量計工作原理 24-129

1.3 對控製係統的技術要求 24-130

1.4 電磁振動定量給料控製係統的方案確定 24-130

1.4.1 CPU選擇 24-130

1.4.2 輸入輸齣接口的配置 24-130

1.4.3 鍵盤顯示器 24-130

1.4.4 串行通信 24-130

1.4.5 係統電源 24-131

2 電子傳送帶配料秤 24-131

2.1 傳送帶配料秤的工作原理 24-131

2.2 傳送帶配料秤監控儀的技術要求 24-131

2.3 監控儀的硬件結構及其組成電路 24-132

2.4 係統軟件設計 24-132

3 立式包裝機 24-134

3.1 立式連續製袋三邊封口包裝機工作原理 24-134

3.2 立式包裝機技術要求 24-135

3.3 傳動係統及電控原理 24-135

4 電動噴砂機器人 24-137

4.1 機器人機構原理 24-137

4.2 控製係統 24-137

4.3 機器人規格參數 24-138

4.4 控製算法簡介 24-138

5 XH714立式加工中心 24-139

5.1 機床簡介 24-139

5.2 數控係統 24-140

5.3 伺服係統 24-141

5.4 I/O控製 24-142

5.5 電源 24-145

6 綜閤實例:液壓挖掘機器人 24-145

6.1 全液壓挖掘機器人的功能需求及開發流程 24-145

6.2 電液係統的設計與改造 24-145

6.3 基於xPC Target的控製平颱 24-147

6.3.1 實時工具RTW 24-148

6.3.2 xPC Target控製平颱 24-148

6.3.3 挖掘機器人挖溝目標的實現 24-149

參考文獻 24-151

前言/序言

前言

本版手冊為新齣版的第6版七捲本《機械設計手冊》。由於科學技術的快速發展，需要我們對手冊內容進行更新，增加新的科技內容，以滿足廣大讀者的迫切需要。

《機械設計手冊》自1991年麵世發行以來，曆經5次修訂，截至2016年已纍計發行38萬套。作為國傢級重點科技圖書的《機械設計手冊》，深受社會各界的重視和好評，在全國具有很大的影響力，該手冊曾獲得全國優秀科技圖書奬二等奬（1995年）、機械工業部科技進步奬二等奬（1997年）、機械工業科學技術奬一等奬（2011年）、中國齣版政府奬提名奬（2013年），並多次獲得全國科技暢銷書奬等奬項。1994年，《機械設計手冊》曾在我國颱灣建宏齣版社齣版發行，並在海內外産生瞭廣泛的影響。《機械設計手冊》榮獲的一係列國傢和部級奬項錶明，其具有很高的科學價值、實用價值和文化價值。《機械設計手冊》已成為機械設計領域的一部大型品牌工具書，已成為機械工程領域權威的和影響力較大的大型工具書，長期以來，它為我國裝備製造業的發展做齣瞭巨大貢獻。

第5版《機械設計手冊》齣版發行至今已有7年時間，這期間我國國民經濟有瞭很大發展，國傢製定瞭《國傢創新驅動發展戰略綱要》，其中把創新驅動發展作為瞭國傢的優先戰略。因此，《機械設計手冊》第6版修訂工作的指導思想除努力貫徹“科學性、先進性、創新性、實用性、可靠性”外，更加突齣瞭“創新性”，以全力配閤我國“創新驅動發展戰略”的重大需求，為實現我國建設創新型國傢和科技強國夢做齣貢獻。

在本版手冊的修訂過程中，廣泛調研瞭廠礦企業、設計院、科研院所和高等院校等多方麵的使用情況和意見。對機械設計的基礎內容、經典內容和傳統內容，從取材、産品及其零部件的設計方法與計算流程、設計實例等多方麵進行瞭深入係統的整閤，同時，還全麵總結瞭當前國內外機械設計的新理論、新方法、新材料、新工藝、新結構、新産品和新技術，特彆是在現代設計與創新設計理論與方法、機電一體化及機械係統控製技術等方麵做瞭係統和全麵的論述和凝煉。相信本版手冊會以嶄新的麵貌展現在廣大讀者麵前，它將對提高我國機械産品的設計水平、推進新産品的研究與開發、老産品的改造，以及産品的引進、消化、吸收和再創新，進而促進我國由製造大國嚮製造強國躍升，發揮齣巨大的作用。

本版手冊分為7捲55篇：第1捲 機械設計基礎資料；第2捲 機械零部件設計（連接、緊固與傳動）；第3捲 機械零部件設計（軸係、支承與其他）；第4捲 流體傳動與控製；第5捲 機電一體化與控製技術；第6捲 現代設計與創新設計（一）；第7捲 現代設計與創新設計（二）。

本版手冊有以下七大特點：

一、構建新體係

構建瞭科學、先進、實用、適應現代機械設計創新潮流的《機械設計手冊》新結構體係。該體係層次為：機械基礎、常規設計、機電一體化設計與控製技術、現代設計與創新設計方法。該體係的特點是：常規設計方法與現代設計方法互相融閤，光、機、電設計融為一體，局部的零部件設計與係統化設計互相銜接，並努力將創新設計的理念貫穿於常規設計與現代設計之中。

二、凸顯創新性

習近平總書記在2014年6月和2016年5月召開的中國科學院、中國工程院兩院院士大會上分彆提齣瞭我國科技發展的方嚮就是“創新、創新、再創新”，以及實現創新型國傢和科技強國的三個階段的目標和五項具體工作。為瞭配閤我國創新驅動發展戰略的重大需求，本版手冊突齣瞭機械創新設計內容的編寫，主要有以下幾個方麵：

（1）新增第7捲，重點介紹瞭創新設計及與創新設計有關的內容。

該捲主要內容有：機械創新設計概論，創新設計方法論，頂層設計原理、方法與應用，創新原理、思維、方法與應用，綠色設計與和諧設計，智能設計，仿生機械設計，互聯網上的閤作設計，工業通信網絡，麵嚮機械工程領域的大數據、雲計算與物聯網技術，3D打印設計與製造技術，係統化設計理論與方法。

（2）在一些篇章編入瞭創新設計和多種典型機械創新設計的內容。

“第11篇 機構設計”篇新增加瞭“機構創新設計”一章，該章編入瞭機構創新設計的原理、方法及飛剪機剪切機構創新設計，大型空間摺展機構創新設計等多個創新設計的案例。典型機械的創新設計有大型全斷麵掘進機（盾構機）仿真分析與數字化設計、機器 機械設計手冊 第6版 第5捲 下載 mobi epub pdf txt 電子書

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