第1章 概论 1
1.1 从机械到机械电子 1
目录 1
1.2 机械电子制造系统与机械电子产品系统 2
1.3 从机械产品到机械电子产品 3
1.4 机械电子产品的解耦与耦合 5
1.4.1 机械电子产品是复杂系统 5
1.4.2 工程冲突 5
1.4.3 机械电子产品中的解耦系统与耦合系统 6
第2章 机械电子制造系统 7
2.1 引言 7
2.2 三种不同的自动化及有关的制造系统 8
2.3.1 丰田生产系统的起源 9
2.3 丰田生产系统 9
2.3.2 丰田生产系统的两支柱 10
2.3.3 看板系统 11
2.3.4 快速生产准备 19
2.4 精益生产 23
2.4.1 引言 23
2.4.2 MP的起落与LP的奇迹 23
2.4.3 LP中的设计与制造两大要素 26
2.4.4 产生LP与MP之间区别的可能因素分析 31
2.5 敏捷制造 33
2.5.1 敏捷制造的产生背景 33
2.5.2 时间的重要性 34
2.5.3 敏捷企业的四要素 35
2.6.1 约束理论的起源 36
2.6 同步制造与约束理论 36
2.6.2 约束理论与MRP的区别 37
2.6.3 同步制造的排序方法 38
2.6.4 同步制造的理论基础 39
2.6.5 同步制造的决策程序 43
2.7 全面质量管理 44
2.7.1 质量管理 44
2.7.2 统计过程控制 46
2.7.3 抽样与验收检验 47
2.7.4 质量工程 47
第3章 机械电子产品系统 48
3.1 机械电子产品设计中的系统观点 48
3.2 机械电子产品的一体化设计方法 50
3.3 公理化设计原理 52
3.4 机械电子产品设计原理 53
3.5 单元化的设计 61
第4章 机械电子产品的总体设计 63
4.1 机械电子系统的组成 63
4.1.1 机械本体部分 63
4.1.2 执行部分 63
4.1.3 传感部分 63
4.1.4 信息处理部分 63
4.1.5 功率驱动部分 63
4.2 机械电子产品的结构层次 64
4.2.1 MEE 64
4.2.2 MEE的特点 65
4.2.3 典型的MEE 66
4.3 产品设计总体结构图 66
4.4 设计制造流程分析 67
4.5.1 需求分析 68
4.5 目标分析 68
4.5.2 方法分析 71
4.5.3 输入分析 72
4.5.4 输出分析 73
4.6 参数分析 74
4.6.1 参数种类分析 74
4.6.2 参数的时变性分析 74
4.7 实例 76
4.7.1 需求分析 76
4.7.2 方法分析 78
4.7.3 输入分析 78
4.7.4 输出分析 78
5.2 位移单元的元部件 79
5.2.1 电机 79
第5章 位移单元 79
5.1 位移单元的结构与分类 79
5.2.2 电机驱动器及电源 81
5.2.3 运动控制器 81
5.2.4 传动机构 82
5.2.5 导向机构 82
5.2.6 反馈部分 82
5.3 位移单元的主要技术指标 82
5.3.1 最大行程 82
5.4.1 元部件尽量选用现成产品 83
5.4 位移单元的设计原则 83
5.3.7 共振点 83
5.3.6 承载能力 83
5.3.5 精度（定位精度和重复精度） 83
5.3.4 分辨率 83
5.3.3 最大运动加速度 83
5.3.2 最大运动速度 83
5.4.2 最佳搭配原则 84
5.4.3 尽量采用开环系统 84
5.5 设计应用实例 84
5.5.1 多点定位单元 84
5.5.2 实验用回转台单元 85
5.5.3 激光快速原型制造系统的扫描系统 85
第6章 力单元 87
6.1 力单元的典型结构 88
6.2 力单元的分类 89
6.2.1 按加载时间函数分类 89
6.2.2 按加载位移函数分类 90
6.2.3 按力值产生的方式分类 92
6.3 主要性能指标 93
6.3.1 力值 93
6.3.2 精度 93
6.3.3 幅值与平均值 93
6.3.4 行程 94
6.3.5 速度 94
6.3.6 保压-卸压时间和载荷稳定性 94
6.4 设计原则 94
6.4.1 选择适合的力单元 94
6.4.2 最短载荷传递链原则 95
6.4.3 剖分组合原理 95
7.1.2 温度单元的结构 97
7.1.1 温度单元的定义 97
第7章 温度单元 97
7.1 结构与分类 97
7.1.3 温度单元的分类 98
7.2 主要性能指标 98
7.2.1 性能价格比 98
7.2.2 组装性 98
7.2.3 变送器的性能指标 98
7.2.4 控制器的仪表精度 98
7.2.5 控制指标 98
7.3 特殊问题 99
7.4 控制器设计原则 99
7.2.6 无故障工作时间 99
7.5 控制算法的选择 100
7.5.1 PID控制算法 100
7.5.2 理想微分PID控制 100
7.5.3 实际微分PID控制 101
7.5.4 数字PID控制算式的改进 102
7.5.5 数字PID算法的参数整定 102
7.5.6 数字PID控制参数的自整定 103
7.5.7 模糊控制 104
7.5.8 PID-模糊控制 104
7.6 传感器的选择、封装和安装 104
7.6.6 特殊要求 105
7.6.5 成本要求 105
7.7.1 加热元件的功率 105
7.7.2 响应速度 105
7.7 驱动器的选择 105
7.6.4 接口要求 105
7.6.3 响应速度的要求 105
7.6.2 安装要求 105
7.6.1 精度要求 105
7.8 加热方式和元件的选择 106
7.9 主要部件和产品介绍 106
7.9.1 温度传感器 106
7.9.2 温度控制器 109
7.9.3 其他温控器 112
第8章 输入／输出单元 113
8.1 输入／输出单元的结构与分类 113
8.2 输入／输出单元的元部件产品 113
8.2.1 传感器 113
8.2.2 信号变换 117
8.2.3 信号匹配 121
8.3 输入／输出单元的抗干扰技术 125
8.3.1 外来干扰及抑制 125
8.3.2 内部干扰及其消除 125
8.4 输入／输出单元的主要性能指标 125
8.4.1 抗干扰性能 125
8.4.2 输入输出路数 126
8.4.3 信号变换精度 126
8.4.4 动态响应速度 126
8.4.5 输出驱动能力 126
8.5 输入／输出单元设计原则 126
8.5.1 信号匹配原则 126
8.6.2 F-260熔积成型系统输入／输出单元设计 127
8.6.1 F-260熔积成型系统输入／输出单元设计基本需求 127
8.6 输入／输出单元设计实例 127
8.5.4 减小对外干扰 127
8.5.2 隔离原则 127
8.5.3 提高抗干扰能力 127
第9章 激光单元 129
9.1 激光单元的定义 129
9.2 激光器分类 129
9.3 激光单元的结构 130
9.3.1 激光单元的执行体 130
9.3.2 控制器 131
9.3.3 激光电源 131
9.3.4 反馈器 131
9.4.1 模式 132
9.4.2 光束直径 132
9.4 激光单元的主要性能指标 132
9.4.3 激光电源的性能指标 133
9.4.4 激光光路中光学器件的性能指标 133
9.4.5 控制体的性能指标 133
9.5 激光单元的设计原则 135
9.6 应用实例——激光单元输出功率与其他参数的匹配问题 136
第10章 解耦与耦合 137
10.1 解耦 137
10.1.1 平面扫描机构的分析 137
10.1.2 自动多向模锻液压机 139
10.1.3 激光分层实体制造设备 141
10.1.4 自动导引车 143
10.1.5 小结 144
10.2.2 跟踪耦合 145
10.2.1 耦合的目的 145
10.2 耦合 145
10.2.3 分配耦合 147
10.2.4 协同耦合 150
10.2.5 顺序耦合 153
10.2.6 各种耦合的比较 154
10.2.7 耦合设计实例 155
第11章 机械电子系统应用实例 164
（RP技术） 164
11.1 现代成型学 164
11.2 材料成型方法 164
11.2.1 受迫成型 165
11.2.2 去除成型 165
11.2.3 堆积成型 165
11.3.2 背景 166
11.3.3 发展 166
11.3 RPM的原理 166
11.3.1 基本概念 166
11.3.4 主要技术方法 167
11.4 RPM的应用 170
11.4.1 RPM是现代产品开发技术中的核心技术 170
11.4.2 RPM的应用领域 172
11.5 RPM设备 176
11.5.1 分层实体制造（SSM）快速原型／零件制造系统 176
11.5.2 熔融沉积制造（MEM）快速原型／零件制造系统 176
11.5.3 M-RPMS多功能快速原型／零件制造系统 177
11.5.4 批量生产的3New多功能激光快速成型系统 178
参考文献 182