机械电子学

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出版者:西安交通大学出版社
作者:
出品人:
页数:204
译者:
出版时间:1995-04
价格:12.00
装帧:平装
isbn号码:9787560506432
丛书系列:
图书标签:
  • 机械电子学
  • 机械电子学
  • 机电一体化
  • 传感器
  • 执行器
  • 电路
  • 控制系统
  • 自动化
  • 电子技术
  • 机械工程
  • 智能制造
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具体描述

内容提要

本书比较系统地阐述了机械控制与检测系统中常用一些模拟电路与数字电路的组成及

工作原理。介绍了各种电路的设计方法。全书共六章,主要有四部分内容:1.集成模拟电路

与集成数字电路的基础知识;2.机械控制与检测系统中信号的运算及处理;3.机械参数电测

量过程中常用的典型线路分析;4.CNC控制系统中实用电路的设计与分析。编写内容深入

浅出,注意实际应用。

本书可供机电一体化工程专业,机械电子工程专业的师生使用,也可供从事机电一体化

产品设计和技术改造的工程技术人员阅读。

《机械设计制造及其自动化》 一、 概述 《机械设计制造及其自动化》是一本旨在为读者构建扎实机械工程基础知识体系,并深入探索现代制造业核心技术的综合性教材。本书面向机械工程、自动化、机器人技术、工业工程等相关专业的学生及从业人员,力图连接理论与实践,揭示机械与电子信息技术融合发展的强大动力,并引领读者理解和掌握智能制造时代下的关键能力。本书内容涵盖了从传统的机械设计原理到前沿的自动化控制系统、嵌入式技术以及数字化制造的方方面面,旨在培养具备综合解决复杂工程问题能力的创新型人才。 二、 内容详解 本书结构清晰,逻辑严谨,主要分为以下几个核心部分: 1. 机械设计基础与现代制造技术 机械工程基础原理: 本部分深入阐述了机械系统运行的根本物理规律,包括静力学、动力学、材料力学、流体力学等基础理论。读者将学习到如何运用这些原理分析和设计各种机械零件和构件,理解应力、应变、刚度、强度、振动、疲劳等概念,并掌握优化设计的方法。 机械零件与传动设计: 详细介绍了轴、齿轮、轴承、联轴器、制动器等常用机械零件的设计计算、选型原则以及制造工艺。特别关注了各种机械传动装置,如齿轮传动、带传动、链传动、蜗杆传动等,分析其传动特性、效率、承载能力和可靠性,并教授如何根据具体应用场景进行合理的传动方案设计。 现代制造工艺与装备: 重点介绍了现代制造业中的关键加工技术,包括切削加工(车削、铣削、磨削等)、特种加工(电火花加工、激光加工、超声波加工等)、铸造、锻压、焊接、表面处理等。同时,将详细介绍各种先进制造装备,如数控机床(CNC)、加工中心(MC)、柔性制造系统(FMS)等,以及它们的工作原理、操作方法和在生产中的应用。 检测技术与质量控制: 涵盖了机械产品的尺寸、形状、表面粗糙度、材料性能等关键参数的检测方法和仪器。包括游标卡尺、千分尺、高度规、三坐标测量机(CMM)、表面粗糙度仪等常用量具和测量设备的原理与使用。同时,介绍了统计过程控制(SPC)、六西格玛等质量管理工具和方法,确保产品质量的稳定性和可靠性。 2. 自动化控制系统与嵌入式技术 自动控制理论基础: 本部分是连接机械与电子信息的核心。读者将系统学习自动控制的基本概念,如反馈控制、开环控制、闭环控制,掌握传递函数、系统框图、稳定性分析、根轨迹、频率响应等关键工具。理解PID控制器的工作原理及其在提高系统性能中的作用。 传感器与执行器技术: 详细介绍了各类传感器(如温度传感器、压力传感器、位移传感器、力传感器、接近传感器、视觉传感器等)的工作原理、性能指标和选型依据,以及各类执行器(如电机、液压缸、气动元件、伺服机构等)的驱动方式、控制特点和应用。 可编程逻辑控制器(PLC): 深入讲解PLC的硬件结构、指令系统、编程语言(梯形图、指令表、结构化文本等)以及在工业自动化过程控制中的实际应用。通过丰富的案例分析,展示如何利用PLC实现对生产线的监控和自动化操作。 嵌入式系统与微控制器: 介绍嵌入式系统的基本架构、实时操作系统(RTOS)的概念,以及微控制器(MCU)的内部结构、指令集和外围接口(如GPIO、ADC、DAC、UART、SPI、I2C等)。学习如何使用C/C++等语言进行嵌入式程序开发,为实现智能化机械系统奠定基础。 运动控制与伺服系统: 探讨直流电机、交流电机、步进电机、伺服电机等驱动原理,以及相关的伺服控制技术。讲解如何构建闭环伺服系统,实现精确的位置、速度和力矩控制,这在机器人、数控机床等领域至关重要。 3. 数字化制造与智能系统 计算机辅助设计(CAD)与计算机辅助制造(CAM): 介绍CAD软件在三维建模、工程图绘制、装配设计中的应用,以及CAM软件如何将设计模型转化为机床可执行的加工指令(G代码)。 计算机辅助工程(CAE): 阐述CAE在结构分析、热分析、流体分析、模态分析等方面的应用,例如有限元分析(FEA),帮助工程师在虚拟环境中优化产品设计,降低开发成本和周期。 工业机器人与自动化生产线: 介绍工业机器人的基本类型、运动学和动力学模型,以及其在装配、焊接、搬运、喷涂等工业场景中的应用。探讨自动化生产线的规划、设计、集成与优化,实现高效、柔性的生产。 物联网(IoT)与工业互联网: 介绍物联网技术在工业领域的应用,如何通过传感器、网络设备连接物理世界的设备,收集生产数据,并上传至云平台进行分析。讲解工业互联网平台的作用,实现设备监控、远程诊断、预测性维护等功能。 大数据与人工智能在制造中的应用: 探讨如何利用大数据分析技术优化生产过程、提高产品质量,以及人工智能(如机器学习、深度学习)在故障诊断、质量检测、工艺参数优化、自主决策等方面的潜在价值。 三、 学习目标与价值 通过学习《机械设计制造及其自动化》,读者将能够: 掌握机械设计的基本原理和方法,能够独立进行机械零件和系统的设计与计算。 熟悉现代制造工艺和先进制造装备,理解其工作原理和应用。 理解自动控制系统的基本理论,能够设计和调试简单的控制系统。 掌握PLC、嵌入式系统等自动化技术,具备开发和应用自动化解决方案的能力。 了解数字化制造技术,如CAD/CAM/CAE,并能将其应用于工程实践。 认知工业机器人、自动化生产线等先进制造模式,并理解其在现代工业中的作用。 初步认识物联网、大数据、人工智能等新兴技术在制造业中的应用前景。 本书致力于培养学生将机械工程的坚实基础与现代电子信息技术、自动化控制理论以及数字化制造方法相结合的能力,使其能够适应瞬息万变的工业发展需求,成为推动制造业转型升级的优秀工程师和技术人才。

作者简介

目录信息

目录
第一章 模拟集成电路基础
§1.1 线性集成电路
1.1.1 线性集成电路组成
1.1.2 线性集成组件的基本技术指标
1.1.3 线性集成组件的低频等效电路
§1.2 具有负反馈的基本电路
1.2.1 比例放大器
1.2.2 加减法器
1.2.3 差动放大器
1.2.4 电压―电流变换器
§1.3 比较器
1.3.1 零电平比较器
1.3.2 电平比较器
1.3.3 具有滞后回环特性的比较器
§1.4 信号发生器
1.4.1 文氏电桥正弦波发生器
1.4.2 方波、三角波发生器
§1.5 相敏放大器
1.5.1 差动式相敏放大器
1.5.2 相敏整流器
§1.6 机械控制中的伺服放大器
1.6.1 最简单的小功率伺服放大器
1.6.2 提高电源利用效率的小功率伺服放大器
1.6.3 输出电压超过组件电源电压的伺服放大器
第二章 数字集成电路基础
§2.1 逻辑代数
2.1.1 基本逻辑运算
2.1.2 逻辑代数定理
2.1.3 逻辑函数及表示方法
§2.2 组合逻辑电路
2.2.1 概述
2.2.2 组合逻辑电路的分析
2.2.3 组合逻辑电路的设计
§2.3 集成触成器
2.3.1 主从JK触发器
2.3.2 T触发器
2.3.3 维持―阻塞型D触发器
2.3.4 脉冲产生和整形电路
§2.4 时序逻辑电路
2.4.1 概述
2.4.2 常用时序逻辑电路
§2.5 数/模和模/数转换
2.5.1 概述
2.5.2 D/A转换器
2.5.3 火/D转换器
第三章 信号检测电路
§3.1 应变式电阻传感器测量电路
3.1.1 振荡器
3.1.2 交流电桥
3.1.3 放大器
3.1.4 相敏解调器
3.1.5 滤波电路
§3.2 差动变压器及位移测量电路
3.2.1 差动变压器
3.2.2 差动变压器用测量电路
§3.3 计量光栅
3.3.1 莫尔条纹形成原理及其特点
3.3.2 辨向原理
3.3.3 细分方法
3.3.4 光栅测量系统原理
3.3.5 光栅测量仪电路实例
第四章 信号运算和处理电路
§4.1 PID运算电路
4.1.1 比例、积分、微分调节的作用
4.1.2 PID运算电路
4.1.3 PID调节器的一个实例
4.1.4 PID运算电路的其它形式
§4.2 有源滤波器
4.2.1 有源滤波器的分类
4.2.2 一阶、二阶有源滤波器传递函数的分析
4.2.3 一阶有源滤波器实现
4.2.4 二阶有源滤波器的设计
4.2.5 开关电容滤波器
§4.3 线性检波电路
4.3.1 负输入线性检波电路
4.3.2 全波线性检波电路
§4.4 峰值检测和保持电路
第五章 单片计算机系统
§5.1 概述
§5.2 MCS―51单片机的结构及特性
5.2.1 MCS―51系列单片机的基本特性
5.2.2 8031单片机引脚功能及应用特性
5.2.3 单片机的存贮器结构
5.2.4 CPU时序
5.2.5 定时器、计数器
§5.3 MCS―51单片机系统设计
5.3.1 单片机的时钟电路
5.3.2 单片机的复位电路
5.3.3 MCS―51单片机应用系统中的地址译码
5.3.4 MCS―51单片机最小应用系统设计
§5.4 MCS―51系列单片机系统的扩展
5.4.1  存贮器扩展
5.4.2 单片机应用系统的I/O口扩展
5.4.3 A/D、D/A的扩展
第六章 机械电子学应用实例
§6.1 步进电机的工作原理
6.1.1 步进电机的工作原理
6.1.2 步进电机驱动电路
6.1.3 微计算机对步进电机开环控制系统
§6.2 晶体管脉宽调制直流调速系统
6.2.1 晶体管脉宽调制放大器的工作原理
6.2.2 脉宽调制放大器的组成
6.2.3 脉宽调制放大器实用电路
6.2.4 双极式脉宽调制放大器的几个主要参数
6.2.5 双闭环直流脉宽调速系统分析
§6.3 微型计算机控制的闭环直流伺服系统
6.3.1 系统工作原理
6.3.2 数字式单闭环直流脉宽调速系统分析
6.3.3 直流伺服系统的位置检测
参考文献
· · · · · · (收起)

读后感

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用户评价

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天呐,最近拿到一本叫做《机械电子学》的书,刚翻了两页就深深地吸引住了。我一直对那些精密的机械装置如何通过电子信号变得“智能”而着迷,这本书简直就是为我量身定做的。它没有像我之前读过的那些理论堆砌的书一样,上来就丢一堆公式和晦涩的概念。相反,它用非常生动形象的方式,将那些看似高深莫定的原理一点点剖析开来。我特别喜欢它举的例子,比如一个简单的自动贩卖机,在作者的笔下,它不再是一个冰冷的机器,而是拥有“眼睛”(传感器)、“大脑”(微控制器)和“手”(执行器)的有机整体。我能想象出它的工作流程,每一个环节都衔接得如此自然。而且,书中对一些实际应用场景的描述也极其到位,像是工业机器人臂的运动控制,如何让它精准地抓取和放置物品,减少误差,提高效率。读着读着,我甚至开始跃跃欲试,想去拆解一下家里的某个小电器,看看它内部究竟是怎么运作的。这本书真的让我对“机械”和“电子”这两个词有了全新的认识,它们不再是独立的领域,而是紧密相连,相互成就。我迫不及待地想继续深入阅读,去探索更多令人惊叹的机械电子世界。

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说实话,当我拿到这本书时,并没有抱太大的期望。毕竟“机械电子学”听起来就不是那种能让人兴奋的主题。但出乎意料的是,它成功地勾起了我的好奇心。作者的写作风格非常接地气,他没有使用那些华而不实的辞藻,而是用最朴实、最直接的语言,将复杂的概念讲解清楚。我最喜欢的部分是关于“反馈控制”的章节。他用一个非常形象的比喻,比如骑自行车,身体的倾斜和手臂的摆动,就是一个实时的反馈过程,不断调整以保持平衡。这个比喻让我瞬间明白了反馈控制的精髓,比我之前看过的任何教材都要清晰。书中的很多例子都来源于我们生活中的常见事物,比如空调的温度调节,洗衣机的程序控制等等,这些都让我觉得机械电子学离我们并不遥远,它就在我们身边,默默地为我们提供便利。读完这本书,我感觉自己对很多日常用品的运作原理都有了更深入的了解,这种“顿悟”的感觉真的非常棒。

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这本书,我必须要给个大大的赞!作为一个对精密仪器和自动化设备一直充满好奇的人,我在这本书里找到了太多惊喜。作者的文笔非常流畅,而且对细节的处理十分到位。他并没有仅仅停留在介绍原理,而是深入到每一个组件的构成、工作方式以及它们之间是如何协同工作的。我印象特别深刻的是关于伺服电机控制的部分。书中详细讲解了编码器、驱动器以及电机本体之间的配合,如何通过精确的角度和速度控制,实现复杂的运动轨迹。我甚至在脑海里模拟出了一个机器人手臂的运动过程,每一个关节的转动,每一个动作的衔接,都显得那么浑然天成。此外,书中还对一些新兴的机械电子技术,比如MEMS(微机电系统)的原理和应用进行了初步的介绍,这让我看到了这个领域的未来发展方向。总而言之,这是一本既有深度又不失趣味的书,它为我打开了一扇通往全新技术世界的大门。

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我一直觉得,理论知识如果脱离了实践,就像是空中楼阁,无法真正发挥其价值。而这本《机械电子学》,在这方面做得相当出色。我特别欣赏它对每一个理论概念都提供了非常详实的案例分析。例如,在介绍传感器的工作原理时,书中不仅解释了光学传感器、触觉传感器等不同类型传感器的物理基础,还详细描述了它们在不同工业场景下的具体应用,比如在汽车制造中的质量检测,或者在航空航天领域的姿态感知。这些具体的例子,让我能够清晰地看到理论是如何转化为实际功能的。我之前在学校学过一些相关的课程,但总感觉缺少一些“实感”,这本书恰好弥补了这一点。它让那些抽象的概念变得触手可及,我仿佛能亲手操作那些设备,去感受它们带来的变化。而且,书中还对一些常见故障的排除方法进行了探讨,这一点对于我这样的实践者来说,非常有价值。总而言之,这是一本能够激发学习兴趣,并且真正学以致用的好书。

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这本书,我只能说,它完全颠覆了我对“技术手册”的刻板印象。本来以为会是一本枯燥乏味的读物,结果却意外地精彩!作者的叙事方式非常独特,仿佛在和我进行一场深入的交流。他没有直接灌输知识,而是通过引导,让我自己去思考,去发现问题的本质。我尤其赞赏他在讲解过程中穿插的那些历史故事和行业发展脉络,这让整个学习过程变得非常有趣,也让我对机械电子学的发展有了更宏观的理解。我了解到,很多我们现在习以为常的技术,背后都经历了漫长而艰难的探索过程。比如,书中提到的早期自动化控制系统,那些笨重的机械装置,以及工程师们如何一步步克服技术瓶颈,最终才有了今天我们看到的各种智能设备。这些内容,不仅让我增长了见识,也让我对那些默默奉献的工程师们充满了敬意。而且,这本书在排版上也下了不少功夫,图文并茂,重点突出,阅读起来非常轻松。我不是科班出身,但读这本书,我丝毫没有感到吃力,反而像是在听一位经验丰富的老师傅讲故事。

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