Electromechanical Devices and Components Illustrated Sourcebook pdf epub mobi txt 电子书 下载 2026

简体网页||繁体网页

☆☆☆☆☆

出版者:McGraw-Hill

作者:Elliott, Brian

出品人:

页数:311

译者:

出版时间:2007-4

价格:$ 101.70

装帧:HRD

isbn号码:9780071477529

丛书系列:

图书标签:

• Electromechanical Devices
• Components
• Electrical Engineering
• Mechanical Engineering
• Sourcebook
• Illustrated
• Technology
• Reference
• DIY
• Electronics

机械与电气系统设计手册：集成化解决方案的深入探索 第一章：基础理论与系统概述 本书旨在为工程师、技术人员和高级学生提供一个全面的参考框架，专注于现代机械系统与电气元件的集成设计、分析与优化。我们不再将机械设计与电气控制视为孤立的学科，而是将其视为一个相互依赖的整体。 1.1 跨学科工程的兴起 深入探讨机电一体化（Mechatronics）的演进历史及其在工业自动化、机器人技术和智能制造中的核心地位。分析经典控制理论（如PID控制、状态空间分析）如何与机械系统的动力学特性相结合，实现精确的运动控制。讨论软件仿真工具（如MATLAB/Simulink, ANSYS, ABAQUS）在建立集成化模型中的关键作用。 1.2 信号采集与传感器技术精要 本章详细阐述了用于监测机械状态的各类传感器的工作原理、选型标准与误差分析。重点介绍以下内容： 位移与位置测量： 详述激光位移传感器、超声波传感器、电涡流传感器及高精度编码器的分辨率、响应时间和抗干扰能力。 力与扭矩传感： 探讨应变计（Strain Gauge）的布设、信号调理技术，以及压电传感器在瞬态测量中的应用。 环境与状态监测： 涵盖温度、振动（加速度计）和流速（皮托管、热线风速仪）的测量方法，并探讨工业物联网（IIoT）对数据采集速率和可靠性的要求。 1.3 执行器技术与驱动系统 执行器是连接控制信号与物理运动的桥梁。本章对不同类型的驱动元件进行深入剖析： 旋转电机系统： 详细比较了永磁同步电机（PMSM）、无刷直流电机（BLDC）和交流感应电机（AC Induction Motor）的拓扑结构、效率曲线及适用场景。特别关注伺服驱动器的矢量控制（Field-Oriented Control, FOC）算法及其对动态性能的提升。 线性执行器： 分析了滚珠丝杠、直线电机（Linear Motor）的工作原理、摩擦损失和负载能力。讨论了液压与气动系统的设计考量，包括阀门响应时间、流量控制与能量回收潜力。 变速与减速机构： 探讨了精密齿轮箱（如谐波减速器、行星齿轮组）的传动精度、背隙（Backlash）对控制回路的影响，以及润滑与散热的工程实践。 第二章：系统建模与动态仿真 成功的机电系统设计依赖于准确的数学模型。本章聚焦于如何构建高保真度的多域模型。 2.1 机械动力学建模 应用拉格朗日方程和牛顿-欧拉法建立复杂机械臂、悬挂系统或往复机构的运动学和动力学方程。讨论柔性部件（如梁、轴）对系统固有频率的影响，并引入模态分析（Modal Analysis）来识别潜在的谐振点。 2.2 电气系统建模与功率电子学 对电机绕组的电磁模型（考虑饱和效应）和功率转换器（如IGBT/MOSFET模块）的开关损耗进行精确建模。阐述开关频率、死区时间（Dead Time）对输出电流波形和系统效率的影响。 2.3 机电耦合建模与仿真 阐述如何使用有限元分析（FEA）软件与系统级仿真软件进行耦合分析。重点研究电磁力、热效应与机械变形之间的相互作用。例如，在高速旋转设备中，磁致伸缩效应和热膨胀如何影响轴承间隙和控制精度。本书提供了一套完整的案例研究，演示了如何通过迭代仿真来优化结构刚度与驱动器参数。 第三章：先进控制策略与系统集成 本章超越了基础的反馈控制，探讨了应对非线性、不确定性和外部扰动的先进控制方法。 3.1 非线性控制技术 针对机械系统的摩擦（如库仑摩擦、Stribeck效应）和饱和现象，引入滑模控制（Sliding Mode Control, SMC）和基于反馈线性化的技术。详细说明如何设计具有鲁棒性的控制器，确保系统在不同工作点下的稳定性。 3.2 优化与自适应控制 探讨基于模型的预测控制（Model Predictive Control, MPC）在多变量系统中的应用，如何实时处理约束条件并优化性能指标（如能耗或速度）。介绍自适应控制（如LMS算法）如何自动补偿组件老化或负载变化引起的系统参数漂移。 3.3 系统集成与故障诊断 讨论现代控制系统中的数字化通信协议（如EtherCAT, Profinet IRT）在保证实时性方面的作用。重点介绍基于观测器（Observer）的在线故障检测与隔离（FDI）技术。例如，如何通过分析电流信号的谐波成分来预判轴承的早期磨损，或通过分析电压漂移来诊断功率器件的退化。 第四章：系统可靠性与工程实践 工程实践的最终目标是构建一个可靠、可维护且经济的系统。 4.1 可靠性工程与寿命预测 应用威布尔分布（Weibull Distribution）对关键组件（如轴承、密封件、电容器）的寿命进行统计分析。讨论加速寿命试验的设计原则，以及如何将可靠性数据反向应用于设计裕度（Margin）的确定。强调热管理在延长电子元件寿命中的决定性作用。 4.2 电磁兼容性（EMC）与噪声抑制 深入探讨机电系统中常见的电磁干扰源（如开关噪声、快速变化的电流脉冲）。系统性地介绍屏蔽（Shielding）、接地（Grounding）和滤波（Filtering）的设计规范，确保系统在复杂电磁环境下依然能稳定运行。讨论如何通过PCB布局和电缆走线优化来最小化共模和差模噪声耦合。 4.3 维护性与现场调试 本书最后一部分提供了面向实际操作的指导。涵盖了系统上电前的安全检查清单、初始参数整定（Tuning）的系统方法论，以及如何利用内置诊断功能进行远程监控和预防性维护。讨论了对关键机械连接点的预紧力监测技术在维护计划中的价值。 本书内容结构严谨，逻辑清晰，旨在弥合理论分析与工程实现之间的鸿沟，为复杂的机电系统设计提供一套科学、可验证的方法论。

评分☆☆☆☆☆

评分☆☆☆☆☆

评分☆☆☆☆☆

评分☆☆☆☆☆

评分☆☆☆☆☆

评分☆☆☆☆☆

评分☆☆☆☆☆

评分☆☆☆☆☆

评分☆☆☆☆☆

评分☆☆☆☆☆