机械设计手册：机电一体化技术及设计

出版说明

前言

第24篇机电一体化技术及设计

第1章机电一体化概述

1机电一体化概念24-3

11机电一体化的基本概念24-3

12机电一体化技术的发展24-3

13机电一体化系统的构成24-4

14机电一体化的意义24-5

2机电一体化技术的分类24-5

21机电一体化技术的分类依据24-5

22机械制造过程的机电一体化24-6

23机电产品的机电一体化24-7

3机电一体化的相关技术24-7

4机电一体化设计方法24-8

41模块化设计方法24-8

42柔性化设计方法24-8

43取代设计方法24-8

44融合设计方法24-9

45优化设计方法24-9

451机械技术和电子技术的综合与

优化24-9

452硬件和软件的交叉与优化24-9

453机电一体化产品的整体优化24-10

5机电一体化系统的设计流程24-10

第2章基于工业控制机的控制器及其设计

1工业控制机的种类与选择24-12

11工业控制机概述24-12

12工业控制机的分类24-12

121按工业控制机的总线分类24-12

122按工业控制机结构型式分类24-13

13工业控制机的选择24-13

2工业控制机的总线24-14

21总线概述24-14

22STD总线24-14

23ISA总线24-15

24PCI总线24-16

25cPCI总线24-17

26PCIE总线24-18

27现场总线24-20

3工业控制机常用的功能模块24-22

31数据采集卡24-22

32远程I/O模块24-23

33通信模板24-24

34信号调理模板24-24

35运动控制器24-25

第3章可编程序控制器

1可编程序控制器概述24-28

11可编程序控制器的发展概况24-28

12可编程序控制器的特点和应用24-28

121PLC的主要特点24-28

122可编程序控制器与其他工业控制

系统的比较24-29

123PLC的应用范围24-29

13可编程序控制器的发展趋势24-30

2可编程序控制器的基本组成和工作

原理24-30

21可编程序控制器的基本组成24-30

211中央处理单元(CPU)24-31

212存储器24-31

213输入/输出模块24-32

214编程器24-32

215人机界面24-32

22可编程序控制器的工作原理24-32

221循环扫描工作方式24-32

222可编程序控制器的工作过程24-33

23输入/输出接口模块24-33

231数字量输入、输出模块24-33

232模拟量输入、输出模块24-34

24智能模块24-36

25远程I/O24-37

26可编程序控制器的编程语言24-39

261梯形图语言24-39

262顺序功能图语言24-39

263功能块图24-42

264指令表24-42

265结构化文本24-42

3可编程序控制器的生产厂家及产品

介绍24-42

31德国西门子(SIEMENS)公司24-42

32美国罗克韦尔公司的AB PLC24-42

33日本立石(OMRON，欧姆龙)

公司24-43

34其他PLC公司24-43

4可编程序控制器应用系统设计的内容和

步骤24-43

41PLC应用系统设计的内容和步骤24-43

42PLC应用系统的硬件设计24-43

421PLC的型号选择24-43

422I/O模块的选择24-43

423电源选择24-44

43PLC的应用软件设计24-44

44PLC的应用实例——自动搬运

机械手24-44

第4章基于单片机的控制器及其设计

1单片机的硬件结构24-46

11单片机的基本结构24-46

12单片机的微处理器24-46

13MCS51的存储器24-47

131程序存储器24-47

132数据存储器24-47

14MCS51的并行口和串行口24-48

141并行口24-48

142串行口24-48

15MCS51的定时器24-48

151方式控制寄存器TMOD24-48

152定时器控制寄存器TCON24-49

16MCS51的中断系统及其控制24-49

2常用单片机的厂家及产品介绍24-50

214位单片机24-50

228位单片机24-50

2316位单片机24-52

2432位单片机24-52

3单片机的编程语言24-52

31单片机编程语言的分类24-52

32MCS51单片机指令系统24-53

33PIC单片机指令系统简介24-54

4控制器的硬件系统设计24-56

41单片机存储器的扩展24-56

411扩展程序存储器的设计24-56

412扩展数据存储器的设计24-57

42单片机常用并行接口电路24-59

43单片机的人机接口设计24-61

431单片机系统的输入装置24-61

432单片机系统的显示装置24-63

44D/A转换器及其接口电路24-64

45A/D转换器及其接口电路24-65

46MCS51单片机与外围电路的匹配

技术24-67

461集成逻辑门的负载能力24-68

462单片机系统常用集成电路的驱动

能力24-68

463单片机控制系统电平匹配举例24-68

第5章传感器及其接口设计

1传感器概述24-70

11传感器的概念24-70

12传感器的特性和技术指标24-70

121传感器的静态特性24-70

122传感器的动态特性24-71

123传感器的性能指标24-71

2几类传感器的主要性能及优缺点24-72

3机电一体化中常用传感器24-75

31电位器24-75

32光栅24-75

33编码器24-76

34测速发电机24-76

35压电加速度传感器24-77

36超声波距离传感器24-77

4传感器的选用原则及注意事项24-78

5传感器与计算机的接口设计24-79

第6章常用的传动部件与执行机构

1机械传动部件及其功能要求24-83

11齿轮传动24-84

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机 械 工 业 出 版 社《机械设计手册》第6版 单行本共26分册，内容涵盖机械常规设计、机电一体化设计与机电控制、现代设计方法及其应用等内容，具有系统全面、信息量大、内容现代、突显创新、实用可靠、简明便查、便于携带和翻阅等特色。各分册分别为：《常用设计资料和数据》《机械制图与机械零部件精度设计》《机械零部件结构设计》《连接与紧固》《带传动和链传动摩擦轮传动与螺旋传动》《齿轮传动》《减速器和变速器》《机构设计》《轴弹簧》《滚动轴承》《联轴器、离合器与制动器》《起重运输机械零部件和操作件》《机架、箱体与导轨》《润滑密封》《气压传动与控制》《机电一体化技术及设计》　《机电系统控制》《机器人与机器人装备》《数控技术》《微机电系统及设计》《机械系统概念设计》《机械系统的振动设计及噪声控制》《疲劳强度设计机械可靠性设计》《数字化设计》《工业设计与人机工程》《智能设计仿生机械设计》。

本单行本为《机电一体化技术及设计》，主要介绍了机电一体化概述、基于工业控制机的控制器及其设计、可编程序控制器、基于单片机的控制器及其设计、传感器及其接口设计、常用的传动部件与执行机构、常用控制用电动机及其驱动、机电一体化设计实例等内容。

本书供从事机械设计、制造、维修及有关工程技术人员作为工具书使用，也可供大专院校的有关专业师生使用和参考。

本书分为两篇共20章，另有附录一章。

第一篇为常用设计资料及通用零件，主要包括：常用资料和一般标准，公差配合、形位公差和表面粗糙度，常用材料，机械制图，螺纹联接、键联接和花键联接、销，三角带传动，套筒滚子链传动，齿轮传动，普通圆柱蜗杆传动，轴，滚动轴承，联轴器，润滑与密封。

第二篇为课程设计，主要内容是：减速器，传动装置的总体设计，传动零件的设计，减速器装配图设计，零件工作图设计等。

附录为Y系列电动机

本书采用国家颁布的法定计量单位，所辑用的标准均为最新颁布（截止1988年）的国家标准及有关的专业标准。

本书是为配合高等工科院校近机类专业学生学习机械课程而编汇的教学用书，它同时可供中等专业学校机械类专业师生在上述课程教学中参考用。

《机械设计手册(5版·第3卷)》是在前4版的基础上，吸收并总结了国内外机械工程设计领域中的新标准、新材料、新工艺、新结构、新技术、新产品、新设计理论与方法撰写而成。《机械设计手册(5版·第3卷)》全面系统地介绍了常规设计、机电一体化与控制技术和现代设计方法及其应用等内容。具有内容先进、信息量大、取材广、规格全，实用性强，数据可靠，使用方便等特点。

全书分6卷52篇，内容有：常用设计资料、机械零部件设计（连接、紧固与传动）、机械零部件设计（轴系、支承与其他）、流体传动与控制、机电一体化及控制技术、现代设计理论与方法等。

本卷为第1卷，主要内容有：常用资料、常用数学公式和常用力学公式、机械工程材料、零部件设计常用基础标准、零件结构设计工艺性等。《机械设计手册(5版·第3卷)》供从事机械设计、制造、维修及有关工程技术人员作为工具书使用，也可供大专院校的有关专业师生使用和参考。