具体描述
全书共分四大部分。第一部分电器控制部分，重点介绍了常用低压电器，典型电器控制线路组成及线路分析，电动机的保护，电器线路设计及电器元件选择。第二部分可编程序控制器及其应用，讲述其基础知识，基本原理。介绍了PLC的结构、工作方式、编程语言、编程指令、从应用角度出发，介绍了可编程序控制器系统的设计内容、步骤及举例。第三部分是直流电动机调速系统。从直流调速基础出发阐西宁市了反馈控制的概念，封锁静差调速系统的组成，以电流环、速度环双闭环无静差（PID）系统为基础的基本调速理论，并介绍了可逆直流调速系统。第四部分交流电动机调速系统，从交直流各自的优势及交流应用越来越广泛角度出发，介绍了变频器的基本原理及其操作内容，并给出了变频器系统的实例。
这本教材在编写过程中，既注意反映我国控制技术的现状，也注意了新技术发展的需要。在教材内容上，不但注意了基础理论和实践相结合，以适应机械制造类各专业及其他非电类专业学习的需要。该教材也可供有关电类专业师生及从事电气技术方面的工程技术人员参考。
《现代机械设计与制造前沿》 图书简介 引言：工业4.0时代的机械工程新篇章 随着全球制造业向数字化、智能化转型的浪潮席卷而来，传统机械设计与制造领域正经历着前所未有的深刻变革。本书《现代机械设计与制造前沿》并非一本聚焦于传统电气控制或电路原理的教科书，而是致力于为读者构建一个全面、深入、前瞻性的现代机械工程知识体系。我们旨在探讨在“工业4.0”和“智能制造”的大背景下，机械系统如何与信息技术、先进材料、精密制造工艺深度融合，从而实现更高效率、更高精度和更强适应性的制造目标。本书内容紧密围绕机械结构优化、先进制造技术、智能传感与集成、以及系统动态行为分析这四大核心支柱展开。 第一部分：面向复杂系统的机械结构创新设计 本部分深入剖析了在航空航天、高端装备、生物医学等前沿领域对机械结构提出的严苛要求，并着重介绍如何运用现代设计方法学来应对这些挑战。 1.1 轻量化与高强度材料的应用 我们详尽讨论了碳纤维复合材料、高性能合金（如镍基高温合金、钛合金）在关键承载结构中的应用案例和设计规范。重点阐述了拓扑优化（Topology Optimization）技术，如何利用有限元分析（FEA）软件，在满足特定载荷和刚度要求的前提下，自动生成最节省材料、结构效率最高的几何形状。这与传统的基于经验的设计方法形成了鲜明对比，极大地提升了结构设计的本质性能。 1.2 柔顺机构与仿生设计 在需要进行精细运动控制和避免传统关节磨损的场合，柔顺机构（Compliant Mechanisms）成为了关键技术。本书详细介绍了柔顺铰链的设计原理、应力集中点的规避策略，以及如何通过弹性变形实现无摩擦、无间隙的运动。此外，我们还引入了仿生学在机械设计中的应用，例如模仿昆虫或动物的运动机理来设计新型的抓手或移动平台，从而实现复杂环境下的适应性操作。 1.3 高精度运动机构的理论与实践 针对高端数控机床和测量仪器对纳米级精度的要求，本章系统分析了滚珠丝杠、直线导轨、空气轴承等关键传动部件的误差来源和补偿技术。特别强调了误差源的辨识、建模和主动/被动误差补偿的集成化解决方案，确保机械系统的运动精度能够达到设计指标。 第二部分：颠覆性的先进制造工艺 本部分聚焦于那些正在重塑传统加工边界的新兴制造技术，强调了如何实现复杂零件的一体化、高精度制造。 2.1 增材制造（3D打印）的工艺链与后处理 增材制造技术，特别是选择性激光熔化（SLM）和电子束熔化（EBM）在金属零件制造中的应用被深入探讨。本书不仅关注于材料的层间结合强度和微观组织控制，更侧重于增材制造特有的设计规范（DFAM），包括如何应对高残余应力、如何设计内部晶格结构以优化性能和减轻重量。同时，对打印后的热等静压（HIP）处理、表面精加工等关键后处理流程进行了详尽的论述。 2.2 微纳加工与超精密制造 本章转向微米和纳米尺度，介绍了用于制造MEMS器件、光学元件和精密模具的超精密加工技术，如金刚石车削、离子束刻蚀和超声辅助加工。重点分析了这些工艺对刀具磨损、振动控制和环境参数（如温湿度）的极端敏感性，并提出了基于物理模型补偿的超精密加工策略。 2.3 智能装配与柔性化生产线 现代生产线的核心在于柔性化。本书讨论了如何利用视觉引导系统、力/力矩传感器实现复杂零件的自动化精确对中与装配。这部分内容涉及到了机器人学在装配任务中的路径规划、碰撞检测和接触力控制，旨在构建一个无需大量定制夹具的自适应生产环境。 第三部分：机械系统的数字化与智能集成 区别于仅关注底层硬件控制的传统视角，本部分着眼于如何将信息技术融入机械系统的全生命周期，实现真正的智能化。 3.1 嵌入式系统与实时数据采集 虽然本书不涉及电气控制的细节，但我们强调了为机械系统配备“神经系统”的重要性。本章介绍了如何选择和集成高频数据采集单元（如高精度编码器、光纤传感器），以及如何利用高性能微控制器或FPGA平台，对海量实时数据进行预处理，为上层的决策提供可靠的输入。这涉及到了数据同步、时间戳管理和噪声抑制的关键技术。 3.2 状态监测与预测性维护（PHM） 利用传感器网络捕获的振动、温度、声学等数据，本部分详细讲解了机械设备健康管理（PHM）的理论框架。重点在于利用特征提取算法（如快速傅里叶变换、小波分析）从原始信号中识别早期故障特征，并结合机器学习模型（如支持向量机、深度学习网络）对剩余使用寿命（RUL）进行预测，从而实现从定期维护向按需维护的转变。 3.3 数字化孪生（Digital Twin）在机械系统中的构建 数字化孪生是连接物理实体与虚拟世界的桥梁。本书阐述了如何利用多物理场耦合仿真模型（包括结构力学、热传递和流体动力学）来构建高保真度的数字模型。此模型不仅能够实时反映物理设备的当前状态，还能用于“What-if”场景分析，优化操作参数，并在虚拟环境中验证新的控制策略，极大降低了对真实设备的测试风险和成本。 第四部分：系统动态行为分析与控制基础 本部分提供了分析和理解复杂机械系统运动稳定性和响应特性的理论工具。 4.1 多自由度系统的模态分析 系统的固有频率和振型决定了其动态特性和潜在的共振风险。本书深入讲解了实验模态分析（EMA）和有限元模态分析的结果对比与校准方法。内容侧重于如何通过振型分析来定位设计缺陷，并提出针对性的减振降噪措施，例如优化质量分布或引入阻尼元件。 4.2 摩擦、磨损与润滑的动态影响 在高速和高载荷运行条件下，摩擦学行为对系统性能的影响至关重要。本章探讨了边界润滑、流体润滑状态下的摩擦力模型，以及如何将这些非线性因素集成到系统的动态仿真中，以更准确地预测机构的能量损耗和寿命。 总结 《现代机械设计与制造前沿》致力于提供一个跨学科的视角，将材料科学、先进制造、信息技术与经典力学原理融会贯通。本书的目标读者是机械工程专业的高年级学生、研究生，以及致力于技术升级和创新的工程技术人员。它将引导读者跳出单一学科的限制，掌握面向未来智能制造体系的设计、分析与实施能力。本书的每一章节都旨在激发读者对机械系统潜能的深度探索，而不是停留在基础的电气连接或元件规格的罗列上。
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