机电一体化系统设计基础 pdf epub mobi txt 电子书 下载 2026

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出版者:中央广播电视大学出版社

作者:张立勋 编

出品人:

页数:277

译者:

出版时间:2003-7

价格:24.00元

装帧:

isbn号码:9787304024079

丛书系列:

图书标签:

• 机电一体化
• 系统设计
• 自动化
• 控制工程
• 机械工程
• 电气工程
• 传感器
• 执行器
• 建模
• 仿真

《机械传动系统设计与应用》 内容简介： 本书深入探讨了现代机械传动系统的设计原理、关键技术及实际应用，为读者构建了一个系统、全面的知识框架。从基础的机械原理出发，循序渐进地剖析各种传动形式的特点、优势与局限，并结合大量工程实例，阐述了传动系统在不同行业领域的广泛应用。全书力求理论与实践相结合，既能指导初学者入门，也能为资深工程师提供参考。 第一部分：机械传动基础理论 本部分为理解后续复杂传动系统打下坚实基础，涵盖了机械传动中最核心的概念与原理。 第一章 机械传动概述： 传动系统的基本概念与功能： 详细阐述传动系统在机器中的作用，包括改变运动（速度、方向、轨迹）、传递动力、实现特定功能（如增速、减速、变矩、换向、变速、差动等）。强调传动系统是构成机械动力的关键环节。 传动系统的分类： 从不同维度对机械传动系统进行分类，包括按运动形式（连续运动、间歇运动）、按能量传递方式（动力传动、信息传动）、按传动件的性质（齿轮传动、带传动、链传动、摩擦传动、螺旋传动、液压传动、气压传动等）以及按工作原理（机械、液压、气压、电气等）。重点介绍机械传动在工业领域的主导地位。 传动系统设计的任务与原则： 明确传动系统设计需要考虑的主要因素，如可靠性、经济性、效率、平稳性、噪音、尺寸、重量、易于维护和通用性等。强调设计的优化目标是为了满足特定的工作要求，并符合技术经济性原则。 常用机械传动系统的发展概况： 简要回顾和介绍传统传动系统（如齿轮、带、链）的发展历史，以及新型传动技术（如行星减速器、谐波减速器、滚珠丝杠、直线电机等）的出现和应用趋势，为读者建立宏观的认知。 第二章 机械零件的强度与刚度分析： 材料力学基础： 回顾应力、应变、弹性模量、泊松比等基本概念，以及材料的屈服强度、抗拉强度、疲劳极限、硬度等力学性能。 静强度与疲劳强度设计： 详细讲解如何根据载荷和材料特性，对传动零件（如轴、齿轮、连杆）进行静强度校核，确保在静态载荷下不发生塑性变形或断裂。重点阐述疲劳强度在周期性载荷作用下对零件寿命的影响，以及疲劳裂纹的萌生与扩展机理，介绍提高疲劳强度的设计方法，如表面处理、应力集中降低等。 刚度与变形校核： 分析传动零件在载荷作用下的变形，强调刚度对传动精度的影响。讲解如何计算轴的弯曲变形、扭转变形，以及齿轮的变形，确保传动系统的工作精度在允许范围内。 载荷谱与应力集中： 介绍不同工作环境下载荷的特性，如恒定载荷、变载荷、冲击载荷等。深入分析齿轮根部、轴的键槽、孔边等应力集中现象，并给出减少应力集中的设计建议。 可靠性设计概念： 引入可靠性工程的基本概念，如失效率、平均无故障时间，以及如何通过设计来提高传动系统的可靠性，延长其使用寿命。 第三章 润滑与磨损： 润滑的基本原理： 详细介绍润滑的目的（减小摩擦、降低磨损、散热、防锈、密封、清洗等），以及润滑剂的分类（矿物油、合成油、脂等）和性能指标（粘度、闪点、倾点、氧化安定性等）。 摩擦的类型与规律： 分类讲解干摩擦、边界润滑、流体润滑、弹性流体润滑等不同摩擦状态，以及相关的摩擦定律。 磨损的类型与机理： 深入分析磨粒磨损、粘着磨损、腐蚀磨损、疲劳磨损等常见的磨损机理，并阐述其对传动零件寿命的影响。 润滑方式与润滑装置： 介绍各种润滑方式，如油浴润滑、飞溅润滑、压力润滑、喷射润滑、脂润滑等，并对相应的润滑装置（油杯、油盘、油泵、滤油器等）进行说明。 磨损的防治措施： 结合润滑与磨损理论，提出有效的磨损防治措施，包括选择合适的润滑剂、优化接触副材料、改进表面处理工艺、合理设计润滑系统等。 第二部分：常用机械传动系统的设计与计算 本部分将具体深入介绍各种主流机械传动形式的设计方法、计算要点和应用场景。 第四章 齿轮传动设计： 齿轮传动的基本类型与特点： 详细介绍直齿圆柱齿轮、斜齿圆柱齿轮、圆锥齿轮、蜗轮蜗杆等常见齿轮传动形式，分析其传动比范围、效率、承载能力、噪音、制造与安装精度要求等。 齿轮几何参数与啮合原理： 讲解齿轮模数、压力角、齿数、齿顶高、齿根高、齿厚、齿距等基本几何参数，并深入阐述渐开线齿廓的生成原理、啮合过程以及变位齿轮的设计。 齿轮强度计算： 详细阐述齿轮的弯曲强度计算和齿面接触强度计算，依据国家标准和相关规范，给出详细的计算步骤和公式，并解释各项系数的含义。 齿轮的材料选择与热处理： 介绍适用于不同载荷和工作条件的齿轮材料（如碳钢、合金钢、铸铁等），以及常用的热处理工艺（如调质、渗碳、氮化、淬火等）对其性能的影响。 齿轮加工方法与精度等级： 简要介绍齿轮的常见加工方法，如滚齿、插齿、铣齿等，并阐述不同精度等级对齿轮传动性能的影响。 齿轮箱的设计要点： 结合齿轮设计，初步介绍齿轮箱的结构设计、润滑、密封、冷却等方面的考虑。 第五章 带传动设计： 带传动的类型与特点： 详细介绍平带、三角带、多楔带、同步带等不同类型的带传动，分析其传动比范围、效率、承载能力、安装方式、传动平稳性、噪音等特点。 带传动的工作原理与传动能力计算： 阐述带的张紧力、摩擦力、传动比、包角等对传动能力的影响，讲解如何根据传递功率、转速、工作系数等参数进行传动能力计算，选择合适的带型和带长。 带轮的设计与选择： 介绍带轮的材料、结构形式、槽型设计等，并给出带轮直径的选择原则。 张紧装置与安装调试： 讲解张紧带传动的重要性，介绍常见的张紧方式（如改变中心距、张紧轮等），并给出安装与调试的注意事项。 带传动的优点、缺点与应用： 总结带传动的优点（传动平稳、结构简单、可缓冲过载、效率高）和缺点（传动比精度不高、带易磨损、不适用于长距离传动），并列举其在纺织机械、印刷机械、农业机械等领域的应用。 第六章 链传动设计： 链传动的类型与特点： 介绍滚子链、套筒链、齿形链等常见链条类型，分析其传动比范围、承载能力、效率、运动的均匀性、工作可靠性等。 链条的结构与工作原理： 讲解链条的构成（链板、链销、滚子/套筒、内链节、外链节等）以及链条与链轮啮合的工作原理。 链传动能力计算： 阐述链条的许用拉力、许用链速、链节强度等参数，讲解如何根据传递功率、转速、工作系数等进行链传动能力计算，选择合适的链条型号和链轮。 链轮的设计与安装： 介绍链轮的材料、齿形、结构形式，以及链轮的安装精度、中心距的确定与调整。 链传动的优点、缺点与应用： 总结链传动的优点（传动比恒定、效率高、结构紧凑、可实现大中心距）和缺点（运动不完全均匀、噪音较大、需要润滑、易磨损）并列举其在摩托车、自行车、输送机械等领域的应用。 第七章 轴与联轴器设计： 轴的类型与受力分析： 区分传动轴、心轴、齿轮轴等不同类型的轴，并分析其在径向力、轴向力、弯矩、扭矩等作用下的受力情况。 轴的强度与刚度设计： 结合材料力学知识，讲解轴的当量弯矩计算、强度校核以及临界转速和刚度校核。 轴的结构设计与轴承选择： 介绍轴的结构要素（轴颈、轮槽、键槽、油孔等）的设计，以及轴承（滚动轴承、滑动轴承）的类型、结构、载荷能力、寿命计算和选择。 联轴器的分类与选型： 介绍刚性联轴器（如套筒联轴器、法兰联轴器）、弹性联轴器（如梅花联轴器、轮胎联轴器、齿轮联轴器）和万向联轴器等，阐述其工作原理、特点，以及根据轴的对中要求、传递功率、转速等进行选型的原则。 轴系的布置与校核： 结合整体机械结构，对轴系进行合理布置，并进行整体的强度、刚度、动平衡等校核。 第八章 摩擦传动与螺旋传动设计： 摩擦轮传动： 介绍摩擦轮传动的基本原理、主要类型（如圆柱形摩擦轮、锥形摩擦轮、万向摩擦轮等），以及传动比、承载能力、效率等计算要点。重点分析摩擦轮传动在需要连续变速或无级变速场合的应用。 滚珠丝杠与螺母机构： 详细讲解滚珠丝杠传动的结构、工作原理，分析其传动效率、承载能力、刚度、寿命等关键参数。介绍滚珠丝杠的精度等级、安装要求及其在数控机床、精密设备中的应用。 普通螺纹传动： 概述梯形螺纹、矩形螺纹等普通螺纹传动的机械原理、自锁性、传动效率，以及其在起重、夹紧、调节等方面的应用。 第三部分：传动系统的集成与应用 本部分将传动设计理论与实际工程需求相结合，强调系统化设计与应用。 第九章 减速器与变速器设计基础： 减速器的分类与特点： 详细介绍齿轮减速器（单级、多级、行星、摆线针轮等）、蜗轮蜗杆减速器、无级变速器（液力、机械式）等，分析其各自的传动比范围、效率、结构特点、适用场合。 减速器的选型原则： 根据实际应用需求，如传递功率、输出转速、传动比、载荷性质、工作环境、安装空间、成本等，指导读者进行合适的减速器选型。 变速器的工作原理： 介绍机械式变速器（如手动变速箱、自动变速箱）和无级变速器的基本工作原理，以及它们在汽车、工程机械等领域的应用。 第十章 传动系统的动态性能分析与噪声控制： 传动系统的振动与噪声来源： 分析齿轮啮合误差、轴系不平衡、安装精度不良、润滑不当等引起的振动和噪声。 振动与噪声的传播途径： 讲解振动和噪声如何通过固体、空气等介质传播。 动态性能的测试与评估： 介绍常用的振动和噪声测量仪器与方法，以及评价传动系统动态性能的指标。 降噪与减振技术： 提出降低传动系统噪声和振动的具体措施，如改进齿轮加工精度、优化啮合参数、采用阻尼材料、改进箱体结构、优化润滑等。 第十一章 传动系统在典型机械中的应用实例： 机床传动系统设计： 以车床、铣床为例，分析其主传动、进给传动系统的构成、传动链设计、精度要求和性能特点。 起重运输机械传动设计： 讲解起重机卷筒传动、行走机构传动、输送带传动的设计要点，重点关注载荷特性和安全性的考虑。 车辆动力传动系统： 简要介绍汽车离合器、变速器、驱动桥等传动部件的功能与协同工作。 其他行业应用： 提及传动系统在机器人、航空航天、轻工、食品机械等领域的特色应用。 第十二章 传动系统的维护与故障诊断： 日常维护与保养： 强调定期检查、清洁、润滑、紧固的重要性，指导读者进行规范的维护操作。 常见故障现象分析： 详细列举传动系统中可能出现的常见故障，如异响、过热、漏油、磨损加剧、效率下降、传动失效等。 故障诊断方法： 介绍基于听、看、摸、闻等感官诊断，以及利用振动分析、油液分析、热成像等辅助诊断技术。 故障原因分析与排除： 针对不同的故障现象，深入分析其根本原因，并提供相应的排除方法和预防措施。 本书旨在帮助读者掌握机械传动系统的设计核心，理解其工作原理，并能在实际工程中灵活运用所学知识，设计出高效、可靠、经济的传动解决方案。

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阅读这本书的过程，犹如在攀登一座信息密度极高的知识山脉。我深感作者在材料组织上的苦心孤诣，其逻辑推进的脉络清晰得像一条被精心规划过的河流，从最基础的机械运动原理出发，如同拓宽河道，为后续复杂系统的引入做足了准备。每当涉及到新的控制理论或传感器技术时，作者总能用一种非常巧妙的方式，将抽象的数学模型与实际的物理现象联系起来，这种“由表及里，由宏观到微观”的叙述方法，极大地降低了初学者的学习曲线。我尤其欣赏它在案例分析部分的处理方式——并非简单地罗列成功案例，而是深入剖析了设计过程中遇到的各种妥协、权衡与最优解的确定过程，这使得我们不仅仅是学会了“是什么”，更明白了“为什么”要这样做。书中穿插的那些手绘草图，虽然不如现代三维渲染图那样逼真，但它们却带着一种手工艺般的精确感，仿佛作者亲手指导你完成设计校验。这种注重基础、强调推理和系统思维的教学策略，让我的工程直觉得到了显著的提升，不再是机械地套用公式，而是开始学会用工程师的思维去审视和解构现实世界中的复杂设备。

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这本书的装帧设计实在称得上是“朴实无华，返璞归真”。封面采用了一种略带磨砂质感的深蓝色调，中间是清晰的白色宋体书名，旁边辅以一个极其简洁的、几何化的齿轮与电路板融合的抽象图案，没有丝毫花哨的渲染或引人注目的色彩冲击。初次翻阅时，我甚至怀疑自己是不是误拿了一本老旧的工程手册。内页纸张的克重适中，印刷质量上乘，墨色浓郁，字体排版规整得像精密仪器的刻度线，每一行文字之间的间距都拿捏得恰到好处，即便是长时间阅读也不会让人感到眼睛疲劳。装订工艺也相当扎实，书脊的胶合处非常牢固，可以完全平摊在桌面上，这对于需要对照图纸或在实验台上操作的读者来说，无疑是一个巨大的便利。整体而言，这本书的外观传递出一种强烈的信号：它不靠表面的浮华吸引眼球，它只专注于内容本身的严谨与深度，这股“老派”的专业气息，反而让我对其中蕴含的知识体系更加肃然起敬。它仿佛在无声地告诉每一位读者：“翻开我，准备好进行一场严肃的求知之旅吧。” 这种低调却透着自信的设计哲学，在如今充斥着大量视觉营销的出版市场中，显得尤为可贵和耐人寻味，它更像是一件值得珍藏的工具，而非转瞬即逝的消费品。

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这本书在“系统集成”层面的探讨，展现了作者超越单一学科壁垒的深厚功力。很多同类书籍往往将机械、电子和控制孤立讲解，读者在实际工作中要做的“粘合”工作，需要自己去摸索。然而，本书巧妙地构建了一个统一的语境，让读者自然而然地将不同领域的知识融会贯通。例如，在讨论嵌入式系统的实时性要求时，作者不仅讲解了软件层面的实时操作系统（RTOS）的选择标准，更将其与机械臂末端执行器因惯性带来的物理延迟进行了耦合分析，最终落脚到整个闭环控制周期的优化上。这种跨学科的视角极大地拓宽了我的工程视野，让我明白机电一体化真正的挑战并非在于某个单项技术有多先进，而在于如何让这些异构的技术模块以最高效、最可靠的方式协同工作。它促使我跳出自己熟悉的领域去看待问题，去理解一个螺栓的松动可能会如何影响高精度的伺服控制回路，这种全局观的培养，对于任何希望成为系统架构师的人来说，都是无价之宝。

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这本书的语言风格，简直可以称得上是“学者的浪漫主义”。它不是那种冷冰冰、干巴巴的教科书腔调，虽然技术术语的使用无可挑剔，但穿插在理论阐述中的那些精炼的比喻和类比，却如同清晨林间的薄雾，为原本略显艰涩的内容增添了一抹灵动。例如，在阐述反馈回路的稳定性时，作者用了“如同船只在风浪中保持航向的舵手”这样形象的描述，一下子就让原本枯燥的波德图分析变得鲜活起来。而且，作者在撰写时似乎有一种强烈的责任感，对于每一个关键概念，他都会反复从不同的角度进行剖析和验证，生怕读者有一丝一毫的理解偏差。这种对知识精确传递的执着，使得阅读体验非常充实，几乎没有时间去进行“走神”或“跳读”。更难能可贵的是，书中并未回避历史的演进——它会适时地回顾某些技术路线的兴衰，这使得读者对当前主流技术形成了一个更具历史纵深的认知，而不是孤立地看待当下的技术栈。这种兼具深度、广度和人文关怀的写作手法，实属难得。

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坦白说，这本书的章节结构设置非常考验读者的耐心和时间管理能力。它不像市面上一些流行的“速成指南”，试图在有限的篇幅内塞入所有时髦的技术名词。恰恰相反，它采取了一种近乎“百科全书式”的细致铺陈，特别是关于信号处理和驱动执行机构的章节，内容之详尽令人咋舌。我感觉自己不是在读一本教材，而是在参阅一份跨越了数十年行业积累的内部技术文档。其中关于步进电机与伺服电机性能曲线对比的图表分析部分，占据了相当大的篇幅，作者用近乎学术论文的严谨性，细致地量化了不同控制模式下的动态响应误差和能耗差异。这要求读者必须投入大量时间进行反复研读，甚至需要配合外部的仿真软件才能真正消化这些数据背后的含义。如果指望囫囵吞枣地快速浏览，这本书的回馈会非常有限。它更像是为那些准备在机电领域深耕多年的工程师们准备的“内功心法”，强调的是基础的扎实与对细节的敬畏，而非浅尝辄止的表面功夫。

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