圖書簡介
本書根據應用型本科辦學的定位，為适應機械類專業的教學需要而編寫。本書講述了機械工程控制的基本原理、分析和綜合方法及其在機械工程中的實際應用，主要包括以下内容：機械工程控制的基本概念、研究對象和任務；機電系統數學模型的基本概念及建立方法，拉氏變換的應用，傳遞函數與方框圖的求取、簡化與演算等；典型機電系統的時域分析方法、性能指标以及系統誤差分析方法；機電系統的頻域分析方法；判别線性系統穩定性的基本概念和常用判據；系統的綜合與校正的常用方法；根軌迹分析法等。本書适用于普通高等院校機械類相關專業，既可作為教材使用，也可供相關技術人員作為參考書。
圖書目錄
第1章緒論1
1.1概述1
1.2自動控制系統的分類及基本要求3
1.2.1自動控制系統的分類3
1.2.2自動控制系統的基本要求5
1.3反饋控制系統的基本組成6
1.4機械控制工程的研究對象8
1.5控制理論的發展9
1.6課程的主要内容13
1.7生活中的幾個實例13
小結16
習題16
第2章系統的數學模型17
2.1系統的微分方程17
2.1.1線性微分方程17
2.1.2建立微分方程的步驟和方法18
2.1.3非線性微分方程的線性化處理20
2.2拉普拉斯變換與反變換21
2.2.1拉氏變換的定義21
2.2.2典型函數的拉氏變換21
2.2.3拉氏變換的基本定理23
2.2.4拉氏反變換26
2.2.5用拉氏變換與反變換求解常系數線性微分方程29
2.3傳遞函數31
2.3.1傳遞函數的定義31
2.3.2傳遞函數的零點與極點32
2.3.3典型環節的傳遞函數33
2.4系統的傳遞函數方框圖及其簡化41
2.5反饋控制系統的傳遞函數46
2.6相似原理49
2.7工程中典型機電液系統傳遞函數的建立51
2.8數學模型的Matlab描述52
習題61第3章系統的時域分析65
3.1時域響應及典型輸入信号65
3.1.1時域響應65
3.1.2典型輸入信号66
3.2一階系統的時域響應68
3.2.1一階系統的單位階躍響應68
3.2.2一階系統的單位脈沖響應69
3.2.3一階系統的單位斜坡響應70
3.3二階系統的時域響應71
3.3.1典型二階系統的數學模型71
3.3.2二階系統的單位階躍響應73
3.3.3二階系統的單位脈沖響應75
3.4瞬态響應的性能指标77
3.5高階系統的時域響應83
3.5.1高階系統的時間響應分析83
3.5.2高階系統的簡化84
3.6控制系統的誤差分析與計算85
3.6.1穩态誤差的基本概念85
3.6.2輸入引起的穩态誤差86
3.6.3幹擾引起的穩态誤差89
3.6.4減少系統誤差的途徑92
3.7用Matlab分析時域響應93
3.8實例分析98
習題99
第4章控制系統的頻率特性分析103
4.1頻率特性的基本概念103
4.1.1頻率響應與頻率特性103
4.1.2頻率特性的求取方法106
4.2頻率特性的極坐标圖109
4.2.1極坐标圖的基本概念109
4.2.2典型環節的極坐标圖110
4.2.3極坐标圖的一般畫法114
4.3頻率特性的對數坐标圖119
4.3.1對數坐标圖的基本概念119
4.3.2典型環節的對數坐标圖120
4.3.3對數坐标圖的一般畫法126
4.3.4用幅頻特性曲線求系統傳遞函數130
4.4頻率特性的特征量135
4.5最小相位系統與非最小相位系統136
4.5.1最小相位系統與非最小相位系統136
4.5.2産生非最小相位的典型環節138
4.6用Matlab進行頻域分析138
4.7實例:電液位置伺服控制系統141
習題143
第5章系統的穩定性分析145
5.1系統穩定性的基本概念及穩定的條件145
5.1.1系統穩定性的基本概念145
5.1.2系統穩定的充分必要條件147
5.2代數穩定性判據148
5.2.1勞斯穩定性判據148
5.2.2赫爾維茨穩定性判據153
5.3Nyquist(奈奎斯特)穩定性判據154
5.3.1Nyquist穩定性判據的數學基礎154
5.3.2Nyquist穩定性判據156
5.4Bode(伯德)穩定性判據163
5.4.1Nyquist圖和Bode圖的對應關系163
5.4.2穿越的概念164
5.4.3Bode判據165
5.5系統的相對穩定性167
5.5.1相位裕度167
5.5.2幅值裕度168
5.6用Matlab分析系統的穩定性170
5.7實例:電液位置伺服控制系統穩定性分析175
習題176
第6章系統的性能分析與校正178
6.1系統的性能指标178
6.1.1時域性能指标178
6.1.2頻域性能指标179
6.1.3綜合性能指标(誤差準則)180
6.2系統的校正182
6.3串聯校正183
6.3.1相位超前校正183
6.3.2相位滞後校正187
6.3.3滞後超前校正191
6.4PID校正193
6.4.1P調節器194
6.4.2PD調節器194
6.4.3PI調節器196
6.4.4PID調節器197
6.5反饋校正與順饋校正198
6.5.1反饋校正198
6.5.2順饋校正201
6.6用Matlab對系統進行校正202
習題208
第7章根軌迹法210
7.1根軌迹概述210
7.1.1根軌迹概念210
7.1.2根軌迹方程、相角條件及幅值條件212
7.2繪制根軌迹的基本規則215
7.3廣義根軌迹224
7.3.1參數根軌迹224
7.3.2零度根軌迹226
7.3.3滞後系統的根軌迹228
7.4根軌迹分析法230
7.4.1主導極點與偶極子230
7.4.2系統性能的定性分析232
習題233
參考文獻236
1緒論1
1.1機械設計基礎課程的研究對象及内容1
1.1.1機械設計基礎課程的研究對象1
1.1.2機械設計基礎課程學習的内容、特點和任務3
1.2機械設計的基本要求和一般程序4
1.2.1機械設計的基本要求4
1.2.2機械設計的主要内容5
1.2.3機械設計的一般程序6
1.3機械零件的主要失效形式和設計準則6
1.3.1機械零件的主要失效形式6
1.3.2機械零件的設計準則7
1.3.3機械零件設計的一般步驟8
習題8
2平面機構的結構分析9
2.1運動副及其分類9
2.2平面機構的運動簡圖10
2.2.1構件的分類及其表示方法10
2.2.2機構運動簡圖11
2.3平面機構的自由度13
2.3.1自由度13
2.3.2平面機構自由度計算公式13
2.3.3計算平面機構自由度時的注意事項14
2.3.4機構具有确定運動的條件16
習題17
3平面連杆機構19
3.1概述19
3.2平面四杆機構的基本類型及其演化20
3.2.1鉸鍊四杆機構的基本類型20
3.2.2鉸鍊四杆機構的演化23
3.3平面四杆機構的基本特性26
3.3.1平面四杆機構的運動特性26
3.3.2平面四杆機構的傳力特性29
3.4平面四杆機構的圖解法設計31
習題34
4凸輪機構36
4.1凸輪機構的應用和分類36
4.1.1凸輪機構的組成36
4.1.2凸輪機構的應用36
4.1.3凸輪機構的分類37
4.2凸輪機構從動件常用的運動規律41
4.2.1凸輪機構中的相關名詞術語41
4.2.2凸輪機構從動件常用的運動規律41
4.2.3凸輪機構從動件運動規律的選擇45
4.3盤形凸輪輪廓曲線的設計45
4.3.1圖解法設計盤形凸輪輪廓曲線的基本原理45
4.3.2圖解法設計盤形凸輪輪廓曲線46
4.4凸輪機構設計應注意的問題49
4.4.1凸輪機構壓力角49
4.4.2凸輪基圓半徑的确定50
4.4.3滾子半徑的确定51
習題52
5間歇運動機構及其他機構54
5.1棘輪機構54
5.1.1棘輪機構的工作原理及特點54
5.1.2棘輪機構的主要參數55
5.2槽輪機構56
5.2.1槽輪機構的工作原理及特點56
5.2.2槽輪機構的主要參數57
5.3螺旋機構58
5.4不完全齒輪機構60
5.5凸輪式間歇運動機構61
習題62
6連接63
6.1鍵連接63
6.1.1平鍵連接63
6.1.2花鍵連接66
6.2銷連接67
6.3螺紋連接67
6.3.1螺紋形成原理、類型和主要參數67
6.3.2螺旋副的受力分析、效率和自鎖69
6.3.3螺紋連接及螺紋連接件70
6.3.4螺紋連接的預緊和防松73
習題75
7帶傳動76
7.1帶傳動概述76
7.1.1帶傳動的組成及類型76
7.1.2帶傳動的特點及應用78
7.1.3V帶的結構和規格78
7.1.4帶傳動的主要幾何參數80
7.2帶傳動的工作能力分析81
7.2.1帶傳動的受力分析81
7.2.2帶傳動的運動分析82
7.2.3帶的應力分析82
7.3普通V帶傳動設計83
7.3.1帶傳動的主要失效形式和設計準則83
7.3.2普通V帶傳動設計計算和參數選擇83
7.4V帶帶輪的結構88
7.5帶傳動的張緊裝置及維護89
習題91
8齒輪傳動92
8.1齒輪傳動概述92
8.1.1齒輪傳動的特點92
8.1.2齒輪傳動的類型93
8.2齒廓齧合基本定律95
8.3漸開線齒廓及其齧合特性96
8.3.1漸開線的形成及特性96
8.3.2漸開線齒廓齒輪的齧合特性97
8.4标準直齒圓柱齒輪機構98
8.4.1直齒圓柱齒輪各部分的名稱及代号98
8.4.2直齒圓柱齒輪的基本參數99
8.4.3漸開線标準直齒圓柱齒輪的幾何尺寸101
8.4.4直齒圓柱齒輪的齧合傳動101
8.5漸開線齒輪的切齒原理及變位齒輪104
8.5.1仿形法105
8.5.2範成法105
8.5.3漸開線齒廓的根切現象107
8.5.4變位齒輪108
8.6斜齒圓柱齒輪機構109
8.6.1斜齒圓柱齒輪的齒廓曲面及其特點109
8.6.2斜齒圓柱齒輪的基本參數及尺寸計算109
8.6.3一對斜齒圓柱齒輪齧合傳動111
8.6.4斜齒圓柱齒輪的當量齒輪112
8.7直齒圓錐齒輪機構113
8.7.1直齒圓錐齒輪的齒廓113
8.7.2直齒圓錐齒輪各部分名稱及基本參數113
8.7.3直齒圓錐齒輪的背錐和當量齒輪114
8.8輪齒的失效和齒輪材料115
8.8.1輪齒的失效形式116
8.8.2齒輪材料117
8.9齒輪強度計算120
8.9.1直齒圓柱齒輪傳動的強度計算120
8.9.2斜齒圓柱齒輪傳動的強度計算124
8.9.3直齒圓錐齒輪傳動的強度計算128
8.10蝸杆傳動129
8.10.1蝸杆傳動的特點和類型129
8.10.2普通圓柱蝸杆傳動的基本參數及幾何尺寸計算131
8.10.3蝸杆傳動的相對滑動速度、失效形式和材料選擇135
8.10.4蝸杆傳動的強度計算136
8.10.5蝸杆傳動的熱平衡計算137
8.11齒輪、蝸杆及蝸輪的結構及潤滑138
8.11.1齒輪結構138
8.11.2蝸杆及蝸輪結構140
8.11.3齒輪傳動和蝸杆傳動的潤滑141
習題142
9輪系144
9.1輪系的分類144
9.2輪系傳動比的計算145
9.2.1定軸輪系傳動比的計算145
9.2.2周轉輪系傳動比的計算147
9.2.3混合輪系傳動比的計算149
9.3輪系的應用149
習題151
10軸承153
10.1概述153
10.2滑動軸承的結構型式154
10.2.1向心滑動軸承154
10.2.2推力滑動軸承156
10.3滑動軸承的材料和軸瓦結構156
10.3.1滑動軸承材料156
10.3.2軸瓦的結構157
10.4滾動軸承結構、類型、代号及選用157
10.4.1滾動軸承的結構157
10.4.2滾動軸承的類型158
10.4.3滾動軸承的代号161
10.4.4滾動軸承的選用163
10.5滾動軸承的失效形式及壽命計算163
10.5.1主要失效形式163
10.5.2滾動軸承壽命164
10.5.3角接觸球軸承和圓錐滾子軸承的軸向載荷(FA)計算167
10.6滾動軸承的組合設計、潤滑與密封169
10.6.1滾動軸承的組合設計169
10.6.2滾動軸承的潤滑和密封172
習題174
11軸176
11.1軸的類型和材料176
11.1.1軸的類型176
11.1.2軸的材料177
11.2軸的結構設計178
11.2.1軸上零件定位179
11.2.2各軸段直徑和長度的确定180
11.2.3軸的結構工藝性要求181
11.2.4軸的強度要求181
11.3軸的強度計算182
11.3.1按扭轉強度估算最小軸徑183
11.3.2按彎扭合成強度計算183
11.3.3軸設計時應注意的事項189
習題190
12聯軸器、離合器191
12.1聯軸器191
12.1.1剛性聯軸器191
12.1.2彈性聯軸器194
12.2離合器195
習題196
13互換性與測量技術基礎知識197
13.1概述197
13.1.1互換性及其作用197
13.1.2公差與檢測198
13.1.3标準化與優先數系199
13.2孔、軸的極限與配合199
13.2.1基本術語及其定義200
13.2.2極限值201
13.2.3配合203
13.2.4基準制及其選擇210
13.2.5常用和優先用公差帶與配合211
13.2.6公差與配合在圖樣上的标注213
13.3幾何公差214
13.3.1概述214
13.3.2幾何公差的标注和公差帶215
13.3.3幾何公差的選擇226
13.4表面粗糙度228
13.4.1表面粗糙度對零件使用性能的影響228
13.4.2表面粗糙度的評定229
13.4.3表面粗糙度符号及其标注230
13.4.4表面粗糙度的選擇231
13.5典型零件的公差與配合232
13.5.1平鍵連接的互換性232
13.5.2滾動軸承的互換性233
13.5.3齒輪傳動的精度及互換性237
13.5.4綜合舉例244
習題248
14機械系統運動方案設計249
14.1概述249
14.1.1機械系統設計的概念249
14.1.2機械運動方案設計的過程和内容250
14.2功能原理設計250
14.2.1功能原理設計的構思與選擇250
14.2.2功能原理的創造性設計253
14.2.3執行系統的運動規律設計254
14.3執行機構型式設計255
14.3.1執行機構型式設計的原則255
14.3.2機構的選型256
14.3.3機構的構型257
14.4執行系統協調設計261
14.5總體方案評價與決策263
14.6機械傳動系統方案設計264
習題267 參考文獻268
