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《机电一体化技术(第2版)》介绍了机电一体化技术所必需的基础、典型知识，论述了机电一体化技术系统层面的知识，强调机电一体化系统应该具有的融合性和集成性。内容包括：机电一体化技术导论和单元技术、计算机控制技术、系统的建模与仿真、接口与电磁兼容技术及其系统设计等。
《机电一体化技术(第2版)》可作为高等院校本科生机械电子工程、机械制造及其自动化、机械设计及理论和工业工程等专业的教材，也可供教师和从事机电一体化设计制造的工程技术人员参考。 点击链接进入新版 ：
北京市高等教育精品教材:机电一体化技术(第2版)
《机械设计制造及其自动化：现代制造系统的基石》 前言 在21世纪的工业浪潮中，技术的融合与创新是推动社会进步的核心动力。机械设计制造及其自动化，作为一项集成了机械工程、电子工程、计算机科学以及控制工程等多学科的尖端技术，已经成为现代制造业不可或缺的基石。它不仅革新了产品的设计与制造模式，更深刻地影响着整个产业的效率、质量与智能化水平。本书旨在为读者深入剖析机械设计制造及其自动化的理论精髓、技术前沿与实际应用，引领读者探索其在推动工业4.0、智能制造等宏大战略中的关键作用，并揭示其未来发展趋势。 第一章 工业自动化的发展历程与必然趋势 本章将首先梳理工业自动化的历史演进脉络。从早期简单机械劳动力的替代，到流水线生产模式的兴起，再到数控技术的出现，直至当前以信息技术与自动化技术深度融合为特征的智能制造阶段。我们将重点探讨每一次技术飞跃背后的驱动因素，例如生产效率的提升需求、产品质量的严格要求、以及劳动力成本的上升等。 接着，本章将深入分析工业自动化的必然趋势。我们将重点阐述以下几个方面： 智能化水平的不断提高： 传感器、物联网、大数据分析、人工智能等技术的引入，使得制造系统能够自主感知、分析、决策和执行，实现生产过程的实时优化与动态调整。 柔性化与定制化生产的普及： 面对日益多样化的市场需求，现代制造系统需要具备快速响应、灵活切换生产线、满足个性化定制的能力。 人机协作模式的深化： 机器人与人类工人的协同工作将成为常态，人机优势互补，共同提升生产效率与安全性。 绿色制造与可持续发展的要求： 节能减排、资源循环利用、环境友好型生产工艺将是未来自动化技术发展的重要方向。 网络化与互联互通的构建： 制造设备、信息系统、供应链将实现高度互联，形成统一的、高效的生产生态系统。 第二章 机械设计中的关键理论与方法 本章将聚焦于机械设计这一核心领域，深入探讨其基本理论、设计流程以及现代设计方法。 材料力学与工程力学基础： 深入讲解材料的力学性能、应力与应变分析、强度、刚度、稳定性等基本概念，这是进行可靠机械设计的前提。 机械零件设计： 详细介绍常见机械零件（如轴、齿轮、轴承、联轴器、弹簧等）的设计原则、计算方法、材料选择及失效分析。 机构学与动力学： 阐述各种机构（如连杆机构、凸轮机构、齿轮机构、液压与气动系统等）的工作原理、运动分析与动力学分析，为运动与能量的传递提供理论支撑。 机械制图与CAD技术： 介绍工程图样的绘制规范、视图表达、尺寸标注、公差与配合等，并深入探讨计算机辅助设计（CAD）在三维建模、参数化设计、装配设计等方面的应用。 可靠性设计与安全性设计： 强调在设计过程中考虑零件的耐久性、故障率，以及人机交互的安全性，确保产品的长期稳定运行与使用安全。 现代设计方法： 介绍诸如面向对象的设计、仿生设计、优化设计等前沿设计理念与技术，以应对复杂的设计挑战。 第三章 制造工艺与加工技术 本章将深入探讨机械零件的制造过程，从原材料的准备到最终成品的形成，涵盖广泛的加工技术。 金属切削原理与机床： 详细介绍车削、铣削、钻削、磨削等基本切削加工原理，以及各类机床（如车床、铣床、磨床、钻床等）的结构、功能与操作。 特种加工技术： 探讨电火花加工（EDM）、激光加工、超声波加工、水射流加工等非传统加工方法，以及其在加工复杂形状、硬质材料方面的优势。 塑性成形技术： 介绍锻造、冲压、挤压、轧制等金属塑性变形加工方法，以及这些技术在提高材料利用率、改善材料组织结构方面的作用。 焊接与连接技术： 涵盖电弧焊、电阻焊、气体保护焊等常用焊接方法，以及螺纹连接、铆接、键连接等机械连接技术。 热处理技术： 讲解退火、淬火、回火、渗碳、渗氮等热处理工艺对材料性能的影响，以及如何通过热处理来满足不同零件的使用要求。 表面处理技术： 介绍电镀、阳极氧化、喷涂、抛光等表面处理方法，以提高零件的耐磨性、耐腐蚀性、美观度等。 制造过程的质量控制： 讨论测量技术、量规、检验标准等在确保产品尺寸精度、表面质量和性能指标方面的作用。 第四章 自动化技术在机械制造中的应用 本章将重点阐述自动化技术如何赋能机械制造，实现生产过程的智能化与高效化。 传感器技术： 介绍各类传感器（如温度传感器、压力传感器、位移传感器、视觉传感器、力觉传感器等）的工作原理、性能特点及其在生产过程中的应用，实现对生产状态的实时监测与反馈。 执行器技术： 探讨各类执行器（如电机、液压缸、气动元件、步进电机等）在实现机械运动控制方面的作用，以及如何根据控制指令驱动机械设备。 可编程逻辑控制器（PLC）的应用： 详细介绍PLC的结构、编程原理（梯形图、指令表等）及其在实现逻辑控制、顺序控制、定时计数控制等方面的广泛应用。 机器人技术与应用： 工业机器人： 介绍工业机器人的类型（串联、并联、SCARA等）、运动学与动力学、轨迹规划、离线编程等，以及其在搬运、焊接、喷涂、装配等领域的典型应用。 协作机器人： 探讨协作机器人与人类协同工作的特点、安全机制以及在提升生产柔性方面的优势。 移动机器人： 介绍AGV（自动导引车）与AMR（自主移动机器人）在物料搬运、车间调度等方面的应用。 数控（NC）技术与加工中心： 深入讲解数控系统的组成、G代码与M代码指令、刀具补偿、坐标系转换等，以及数控机床与三轴、五轴加工中心在实现高精度、复杂零件加工方面的能力。 自动化生产线的设计与集成： 探讨自动化生产线的规划、设备选型、布局优化、系统集成与调试，以实现连续、高效的生产流程。 制造执行系统（MES）： 介绍MES在生产计划执行、过程控制、质量管理、设备管理、数据采集与分析等方面的作用，连接企业资源计划（ERP）与车间底层控制系统。 第五章 智能制造与工业4.0 本章将站在宏观视角，探讨机械设计制造及其自动化如何融入智能制造的宏大蓝图。 工业4.0的核心理念： 深入解读工业4.0的四大特征：互联互通、信息透明、技术协助、分散式决策，以及CPS（信息物理系统）在其中的核心作用。 物联网（IoT）在制造领域的应用： 探讨传感器网络、通信协议、数据传输等技术如何构建互联互通的制造环境，实现设备间的实时信息交互。 大数据分析与人工智能在制造中的价值： 预测性维护： 利用大数据分析监测设备运行状态，预测故障发生，实现主动式维护，降低停机损失。 质量预测与控制： 通过大数据分析优化生产参数，提高产品质量，减少不合格品。 生产优化： 分析生产数据，识别瓶颈，优化资源配置，提升整体生产效率。 智能决策支持： 利用机器学习算法辅助管理层做出更明智的生产与经营决策。 数字孪生（Digital Twin）技术： 介绍数字孪生如何构建物理实体在数字空间的精确映射，实现远程监控、仿真优化、故障诊断与预测性维护。 增材制造（3D打印）在现代制造中的地位： 探讨3D打印在原型制造、小批量生产、复杂结构件制造、个性化定制等方面的应用，以及其与传统制造工艺的互补性。 供应链的智能化与协同： 探讨如何利用自动化与信息技术优化供应链管理，实现端到端的透明化与高效协同。 第六章 机械设计制造及其自动化的未来发展趋势 本章将展望机械设计制造及其自动化的未来发展方向，为读者提供前瞻性的视角。 更加深入的人工智能融合： 深度学习、强化学习等AI技术将在机器人自主学习、故障诊断、智能调度、工艺优化等领域发挥更大作用。 柔性化与模块化生产的极致追求： 模块化设计、即插即用技术将使生产线更加灵活，能够快速适应市场变化。 绿色与可持续制造的推进： 更加注重能源效率、材料循环利用、环境友好型工艺的开发与应用。 人机协同的进一步升级： 更加智能、更加安全的协作机器人将深入生产一线，实现更高效的人机协作。 虚拟现实（VR）与增强现实（AR）在设计、培训与维护中的应用： VR/AR技术将提供更直观的设计审查、更高效的装配指导、更便捷的远程维护方案。 网络安全在工业自动化中的重要性： 随着制造系统的互联互通，网络安全将成为保障生产连续性和数据安全的关键。 新材料与新工艺的不断涌现： 新型智能材料、生物基材料以及先进的加工技术将为机械设计制造带来新的可能性。 结语 《机械设计制造及其自动化：现代制造系统的基石》一书，力求通过系统性的理论阐述、详实的工程案例以及对未来趋势的深刻洞察，帮助读者全面理解这一关键技术领域。我们相信，掌握机械设计制造及其自动化的知识与技能，对于投身现代制造业、引领技术创新、推动产业升级，都将具有不可估量的价值。希望本书能成为您探索先进制造世界的一盏明灯。
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目录信息
前言第1章 机电一体化技术导论 1.1 概述 1.2 机电一体化系统的基本组成和分类 1.2.1 机电一体化系统的功能组成 1.2.2 机电一体化系统的构成要素 1.2.3 机电一体化产品和系统的分类 1.3 机电一体化的理论基础与关键技术 1.3.1 理论基础 1.3.2 关键技术 1.4 机电一体化的作用 1.5 机电一体化的发展 1.5.1 机电一体化的发展状况 1.5.2 机电一体化的发展趋势 思考题与习题第2章 机电一体化的单元技术 2.1 概述 2.2 精密机械技术 2.2.1 机械系统概述 2.2.2 机械传动机构 2.2.3 机械导向机构 2.2.4 机械执行机构 2.2.5 轴系 2.3 传感检测技术 2.3.1 传感器及其组成 2.3.2 传感器的分类及其特性 2.3.3 机电一体化中常用的传感器 2.3.4 传感器的选择和使用 2.3.5 传感器的测量电路 2.4 伺服驱动技术 2.4.1 伺服系统概述 2.4.2 伺服系统中的执行元件 2.4.3 电气伺服驱动系统 2.4.4 液压/气压伺服系统 思考题与习题第3章 机电一体化的计算机控制技术 3.1 概述 3.2 计算机在控制系统中的应用 3.3 工业控制汁算机 3.3.1 工业控制计算机的基本要求 3.3.2 工业控制计算机的常用类型 3.3.3 单片微型计算机 3.3.4 可编程序控制器 3.3.5 总线工业控制计算机 3.4 数字PID控制技术 3.4.1 数字PID控制算法 3.4.2 PID控制器的参数选择 3.5 嵌入式系统技术 3.5.1 嵌入式系统概述 3.5.2 嵌入式系统的组成 3.5.3 嵌入式系统的应用 3.5.4 嵌入式系统的设计 3.6 计算机控制系统的设计 3.6.1 计算机控制系统的选择 3.6.2 计算机控制系统的内容和步骤 思考题与习题第4章 机电一体化系统的建模与仿真 4.1 概述 4.1.1 模型的基本概念 4.1.2 系统仿真的基本概念 4.2 机电一体化系统的数学模型 4.2.1 数学模型的表现形式 4.2.2 数学模型的建立方法 4.3 仿真理论基础 4.4 机电一体化系统的建模与仿真实例 4.4.1 电液疲劳试验机控制系统的建模与仿真 4.4.2 钢轨探伤车超声波探头自动对中系统的建模与仿真 思考题与习题第5章 机电一体化系统的接口与电磁兼容技术 5.1 机电一体化系统的接口技术 5.1.1 接口技术概述 5.1.2 人机接口设计 5.1.3 机电接口设计 5.2 机电一体化系统的电磁兼容技术 5.2.1 电磁兼容技术的有关定义 5.2.2 电磁干扰的形式和途径 5.2.3 常用的干扰抑制技术 思考题与习题第6章 机电一体化系统设计 6.1 概述 6.1.1 机电一体化系统设计流程 6.1.2 设计思想、类型、准则 6.2 机电一体化系统的产品规划 6.2.1 需求分析 6.2.2 需求设计 6.3 机电一体化系统的概念设计 6.3.1 概念设计的内涵和特征 6.3.2 概念设计的过程 6.4 机电一体化系统的详细设计 6.5 机电一体化系统的评价与决策 6.5.1 系统的评价 6.5.2 系统的决策 思考题与习题参考文献
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