机械电子工程导论内容简介

本教材是机械电子工程专业新生一入学就开设的一门专业导论性课程。旨在向新生介绍机械电子工程专业的性质和特点及其在国民经济中的地位和发展概况；介绍本专业的学生在校期间学什么，毕业以后干什么以及在校期间应当怎么样学习。本教材的特点是，结合机电系统(产品)的设计思路确定了机电工程师应具有的能力，进而建立了机械电子工程专业的知识体系并依据该体系建立的课程体系；同时介绍了本专业的核心课程及其核心知识。本教材适用于机械电子工程专业的学生，也可供机电工程技术人员参考。

机械电子工程导论目录目录第1章绪论1

§1.1机械电子工程是什么样的专业1

1.1.1教育部对机械电子工程专业的规定1

1.1.2对机械电子工程专业介绍的分析与理解2

§1.2机械电子工程在国民经济中的地位4

1.2.1机械始终是推动人类社会进步与发展的动力4

1.2.2机电行业始终是国民经济的主要支柱4

§1.3机械电子工程专业毕业生的职业方向6

1.3.1专业技术方向7

1.3.2技术管理方向8

1.3.3对毕业生就业的一些建议9

第2章机电一体化系统简介10

§2.1机电一体化系统实例10

2.1.1实例1——机器人10

2.1.2实例2——五轴龙门数控机床13

2.1.3实例3——物流自动分拣存储系统16

2.1.4实例4——复印机17

§2.2机电一体化系统的构成18

2.2.1对实例的分析与总结18

2.2.2机电一体化系统的体系架构、功能模块及其逻辑关系20

§2.3系统简介22

2.3.1系统的实例22

2.3.2系统的构成与基本性能24

2.3.3系统的定义29

2.3.4系统的分析30

§2.4机电一体化简介31

2.4.1机电一体化的概念及其内涵31

2.4.2机电一体化系统的发展概况34

第3章机械电子工程师应具备的知识体系38

§3.1机电一体化系统（产品）创新设计38

3.1.1机电一体化系统（产品）创新设计思路38

3.1.2对创新设计思路图的说明38

§3.2开发设计机电一体化系统（产品）所应具有的能力51

§3.3机电一体化系统（产品）创新设计所应具有的知识体系53

3.3.1设计人员应具有的基本素养和基本知识53

3.3.2机电一体化系统（产品）创新设计所需知识体系54

3.3.3机电一体化系统（产品）创新设计知识体系所涉及的核心知识56

第4章机械电子工程专业的课程体系与核心课程64

§4.1机械电子工程专业课程体系64

§4.2核心课程及其知识要点66

4.2.1《机械电子工程导论》66

4.2.2数学模块66

4.2.3物理模块70

4.2.4《工业设计导论》77

4.2.5《工程图学与CAD》78

4.2.6工程力学模块79

4.2.7机械设计模块85

4.2.8机械制造模块90

4.2.9电工电路模块94

4.2.10检测控制模块99

4.2.11计算机类模块106

4.2.12专业课模块116

4.2.13辅助专业课模块121

4.2.14人文类模块123

4.2.15实践类模块139

第5章方案设计实例143

§5.1收集机器人的方案设计143

5.1.1客户需求143

5.1.2总体功能需求分析144

5.1.3总体功能分解144

5.1.4确定广义执行子系统的功能模块及方案论证145

5.1.5确定检测控制子系统的功能模块及方案论证149

5.1.6给出最后方案153

§5.2某光电产品自动化装配生产线的方案设计153

5.2.1客户需求154

5.2.2总体功能需求分析155

5.2.3总体功能分解157

5.2.4光电产品自动化装配生产线初步方案161

第6章机械电子工程专业发展方向展望165

§6.1机电一体化的发展趋势165

§6.2我国近期机电一体化方面的重点工作168

第7章关于如何学习的几点思考170

§7.1在大学里学什么170

§7.2在大学里怎么学170

7.2.1如何逐步地提高自己的道德修养171

7.2.2如何逐步地提高自己解决实际工程问题的能力171

附录关于实践课安排的建议178

参考文献183 2100433B

机械电子工程原理第1章

绪论

1．1 机械电子工程的概念及发展过程

1．2 机械电子工程在产品及其设计中的应用

1．3 机械电子工程在制造业中的应用

1．4 学习机械电子工程的意义与要求

思考题

第一篇 执行机构与驱动器

机械电子工程原理第2章

执行与驱动

思考题

机械电子工程原理第3章

执行机构

3．1 基本概念

3．2 带轮机构

3．3 链轮机构

3．4 齿轮机构

3．5 螺旋机构

3．6 蜗轮蜗杆机构

3．7 直线导轨

3．8 连杆机构

3．9 凸轮、棘轮和槽轮

3．10 机架

3．11 机构的组合

思考题

机械电子工程原理第4章

电气执行元件

4．1 直流电动机

4．2 交流异步电动机

4．3 步进电动机

4．4 直线电动机

4．5 电力电子器件

思考题

机械电子工程原理第5章

液压与气动执行装置

5．1 能源装置

5．2 执行元件

5．3 控制元件

5．4 辅助元件

5．5 基本回路

思考题

第二篇 测量系统

机械电子工程原理第6章

测量与感知

6．1 测量系统的基本性能

6．2 测量方法

6．3 测量误差

6．4 信号处理和信息管理

6．5 测量系统的设计

思考题

机械电子工程原理第7章

传感器与转换器

7．1 概述

7．2 电阻型传感器

7．3 电容式传感器

7．4 电感式传感器

7．5 热电传感器

7．6 光电传感器

7．7 固体传感器

7．8 压电传感器和超声换能器

7．9 传感器的线性化

思考题

机械电子工程原理第8章

信号处理

8．1 运算放大器基本电路

8．2 实用运算放大器

8．3 信号隔离

8．4 相敏检波器和锁相环

8．5 多路复用

8．6 滤波器

8．7 数字信号的处理和分析

8．8 信号处理技术的发展

思考题

机械电子工程原理第9章

干扰与噪声

9．1 电磁干扰和噪声的分类

9．2 干扰的传播途径

9．3 干扰对敏感设备的影响

9．4 干扰的抑制和防护技术

9．5 系统内部器件产生的干扰及其抑制

9．6 软件抗干扰技术

思考题

第三篇 嵌入式控制系统

机械电子工程原理第10章

机械电子系统中的微处理器

10．1 嵌入式微处理器系统

10．2 机械电子系统中微处理器的作用

10．3 嵌入式系统的设计方法

思考题

机械电子工程原理第11章

嵌入式微处理器系统的应用设计

11．1 微处理器与内存及I/O接口电路的连接

11．2 微处理器与数字式外部设备的接口

11．3 过程通道

11．4 模拟量输入通道

11．5 D/A转换与A/D转换技术

11．6 模拟量输出通道

思考题

机械电子工程原理第12章

机械电子系统的建模

12．1 机械电子系统的描述方法

12．2 控制对象的数学模型

12．3 一、二阶线性定常系统的解析建模

12．4 一、二阶线性常系数齐次微分方程的典型形式

12．5 一、二阶线性定常系统的单位阶跃响应

12．6 系统的物理仿真

思考题

机械电子工程原理第13章

机械电子系统中的微机控制

13．1 顺序控制和数值控制

13．2 开环控制系统与闭环控制系统

13．3 控制系统的品质和性能指标

13．4 闭环控制系统的构成及PID控制

13．5 PID参数整定

13．6 PID控制的改进

13．7 智能型自适应PID控制

13．8 模糊控制器及其特点

13．9 模糊控制器的设计

13．10 模糊控制方法在温度控制系统中的应用

思考题

机械电子工程原理第14章

机械电子系统的网络监控

14．1 控制系统和通信系统的分层体系

14．2 数据通信基础

14．3 数据通信网络的体系结构

14．4 局域网

14．5 工业现场中的通信

思考题

机械电子工程原理第15章

机械电子系统的总体设计

15．1 机械电子系统设计概述

15．2 机械电子系统中的机构

15．3 机械电子系统的结构

15．4 机械电子系统人-机界面的设计

15．5 安全性

思考题

第四篇 系统应用

机械电子工程原理第16章

软盘驱动器

16．1 磁头系统

16．2 主轴系统

16．3 磁头系统与主轴系统的协同工作

16．4 磁盘进出机构

16．5 主板

16．6 盘片和盘套

16．7 主要技术特性

思考题

机械电子工程原理第17章

关节式机器人设计

17．1 关节式机器人简介

17．2 总体设计

17．3 机器人机械本体的设计

17．4 机器人控制系统的设计

思考题

机械电子工程原理第18章

移动式机器人设计

18．1 移动式机器人简介

18．2 移动式机器人的行走机构

18．3 一种瑞土轮式全方位移动机器人的设计

思考题

机械电子工程原理第19章

移动式机器人视觉导航系统的设计

19．1 计算机视觉简介

19．2 立体视觉概述”

19．3 摄像机标定

19．4 图像理解

19．5 机器人视觉导航的应用

思考题

机械电子工程原理第20章

飞行动力训练地面模拟系统的设计

20．1 转速控制简介

20．2 初步设计

20．3 具体设计

思考题

参考文献

……