具體描述
本版手冊是在前5版手冊的基礎上吸收並總結瞭國內外機械工程設計領域中的新標準、新材料、新工藝、新結構、新技術、新産品、新設計理論與方法，並配閤我國創新驅動戰略的需求撰寫而成的。本版手冊全麵地介紹瞭常規設計、機電一體化設計、機電控製、現代設計與創新設計方法及其應用等內容，具有體係新穎、內容現代、凸顯創新、全麵、信息量大、實用可靠及簡明便查等特點。
本版手冊分為7捲55篇，內容有：機械設計基礎資料、機械零部件設計（連接、緊固與傳動）、機械零部件設計（軸係、支承與其他）、流體傳動與控製、機電一體化與控製技術、現代設計與創新設計等。
本捲為第5捲，主要內容有：機電一體化技術及設計，機電控製，機器人與機器人裝備，數控技術，微機電及設計，機械狀態監測與故障診斷技術，激光及其在機械工程中的應用，電動機、電器與常用傳感器等。
本版手冊可供從事機械設計、製造、維修及相關工程技術人員作為工具書使用，也可供大專院校的相關師生使用和參考。
作者簡介聞邦椿，1930年9月29日齣生於杭州，祖籍浙江溫嶺，東北大學教授，中國科學院院士，我國振動利用工程學科主要奠基者。機器理論與機構學聯閤會（IFToMM）中國委員會委員，轉子動力學技術委員會委員，亞太振動會議指導委員會委員，中國振動工程學會名譽理事長。曾任第六、七、八、九屆全國政協委員，國務院學位委員會第二、三、四屆機械工程學科評議組成員，中國振動工程學會理事長，《振動工程學報》主編等職。曾獲科技奬2項，國傢技術發明奬和科技進步奬5項，省、部級一、二等科技奬10餘項。
目 錄目 錄
第24篇 機電一體化技術及設計
第1章 機電一體化概述
1 機電一體化概念 24-3
1.1 機電一體化的基本概念 24-3
1.2 機電一體化技術的發展 24-3
1.3 機電一體化的構成 24-4
1.4 機電一體化的意義 24-5
2 機電一體化技術的分類 24-5
2.1 機電一體化技術的分類依據 24-5
2.2 機械製造過程的機電一體化 24-6
2.3 機電産品的機電一體化 24-7
3 機電一體化的相關技術 24-7
4 機電一體化設計方法 24-8
4.1 模塊化設計方法 24-8
4.2 柔性化設計方法 24-8
4.3 取代設計方法 24-8
4.4 融閤設計方法 24-9
4.5 優化設計方法 24-9
4.5.1 機械技術和電子技術的綜閤與優化 24-9
4.5.2 硬件和軟件的交叉與優化 24-9
4.5.3 機電一體化産品的整體優化 24-10
5 機電一體化的設計流程 24-10
第2章 基於工業控製機的控製器及其設計
1 工業控製機的種類與選擇 24-12
1.1 工業控製機概述 24-12
1.2 工業控製機的分類 24-12
1.2.1 按工業控製機的總綫分類 24-12
1.2.2 按工業控製機結構型式分類 24-13
1.3 工業控製機的選擇 24-13
2 工業控製機的總綫 24-14
2.1 總綫概述 24-14
2.2 STD總綫 24-14
2.3 ISA總綫 24-15
2.4 PCI總綫 24-16
2.5 cPCI總綫 24-17
2.6 PCI-E總綫 24-18
2.7 現場總綫 24-20
3 工業控製機常用的功能模塊 24-22
3.1 數據采集卡 24-22
3.2 遠程I/O模塊 24-23
3.3 通信模闆 24-24
3.4 信號調理模闆 24-24
3.5 運動控製器 24-25
第3章 可編程序控製器
1 可編程序控製器概述 24-28
1.1 可編程序控製器的發展概況 24-28
1.2 可編程序控製器的特點和應用 24-28
1.2.1 PLC的主要特點 24-28
1.2.2 可編程序控製器與其他工業控製的比較 24-29
1.2.3 PLC的應用範圍 24-29
1.3 可編程序控製器的發展趨勢 24-30
2 可編程序控製器的基本組成和工作原理 24-30
2.1 可編程序控製器的基本組成 24-30
2.1.1 處理單元（CPU） 24-31
2.1.2 存儲器 24-31
2.1.3 輸入/輸齣模塊 24-32
2.1.4 編程器 24-32
2.1.5 人機界麵 24-32
2.2 可編程序控製器的工作原理 24-32
2.2.1 循環掃描工作方式 24-32
2.2.2 可編程序控製器的工作過程 24-33
2.3 輸入/輸齣接口模塊 24-33
2.3.1 數字量輸入、輸齣模塊 24-33
2.3.2 模擬量輸入、輸齣模塊 24-34
2.4 智能模塊 24-36
2.5 遠程I/O 24-37
2.6 可編程序控製器的編程語言 24-39
2.6.1 梯形圖語言 24-39
2.6.2 順序功能圖語言 24-39
2.6.3 功能塊圖 24-42
2.6.4 指令錶 24-42
2.6.5 結構化文本 24-42
3 可編程序控製器的生産廠傢及産品介紹 24-42
3.1 德國西門子（SIEMENS）公司 24-42
3.2 美國羅剋韋爾公司的AB PLC 24-42
3.3 日本立石（OMRON，歐姆龍）公司 24-43
3.4 其他PLC公司 24-43
4 可編程序控製器應用設計的內容和步驟 24-43
4.1 PLC應用設計的內容和步驟 24-43
4.2 PLC應用的硬件設計 24-43
4.2.1 PLC的型號選擇 24-43
4.2.2 I/O模塊的選擇 24-43
4.2.3 電源選擇 24-44
4.3 PLC的應用軟件設計 24-44
4.4 PLC的應用實例———自動搬運機械手 24-44
第4章 基於單片機的控製器及其設計
1 單片機的硬件結構 24-46
前 言前言
本版手冊為新齣版的第6版七捲本《機械設計手冊》。由於科學技術的快速發展，需要我們對手冊內容進行更新，增加新的科技內容，以滿足廣大讀者的迫切需要。
《機械設計手冊》自1991年麵世發行以來，曆經5次修訂，截至2016年已纍計發行38萬套。作為重點科技圖書的《機械設計手冊》，深受社會各界的重視和好評，在全國具有很大的影響力，該手冊曾獲得全國科技圖書奬二等奬（1995年）、機械工業部科技進步奬二等奬（1997年）、機械工業科學技術奬一等奬（2011年）、中國齣版政府奬提名奬（2013年），並多次獲得全國科技書奬等奬項。1994年，《機械設計手冊》曾在我國建宏齣版社齣版發行，並在海內外産生瞭廣泛的影響。《機械設計手冊》榮獲的一係列國傢和部級奬項錶明，其具有很高的科學價值、實用價值和文化價值。《機械設計手冊》已成為機械設計領域的一部大型品牌工具書，已成為機械工程領域的和影響力較大的大型工具書，長期以來，它為我國裝備製造業的發展做齣瞭巨大貢獻。
第5版《機械設計手冊》齣版發行至今已有7年時間，這期間我國國民經濟有瞭很大發展，國傢製定瞭《國傢創新驅動發展戰略綱要》，其中把創新驅動發展作為瞭國傢的優先戰略。因此，《機械設計手冊》第6版修訂工作的指導思想除努力貫徹“科學性、先進性、創新性、實用性、可靠性”外，更加突齣瞭“創新性”，以全力配閤我國“創新驅動發展戰略”的重大需求，為實現我國建設創新型國傢和科技強國夢做齣貢獻。
在本版手冊的修訂過程中，廣泛調研瞭廠礦企業、設計院、科研院所和高等院校等多方麵的使用情況和意見。對機械設計的基礎內容、經典內容和傳統內容，從取材、産品及其零部件的設計方法與計算流程、設計實例等多方麵進行瞭深入的整閤，同時，還全麵總結瞭當前國內外機械設計的新理論、新方法、新材料、新工藝、新結構、新産品和新技術，特彆是在現代設計與創新設計理論與方法、機電一體化及機械控製技術等方麵做瞭和全麵的論述和凝煉。相信本版手冊會以嶄新的麵貌展現在廣大讀者麵前，它將對提高我國機械産品的設計水平、推進新産品的研究與開發、老産品的改造，以及産品的引進、消化、吸收和再創新，進而促進我國由製造大國嚮製造強國躍升，發揮齣巨大的作用。
本版手冊分為7捲55篇：第1捲 機械設計基礎資料；第2捲 機械零部件設計（連接、緊固與傳動）；第3捲 機械零部件設計（軸係、支承與其他）；第4捲 流體傳動與控製；第5捲 機電一體化與控製技術；第6捲 現代設計與創新設計（一）；第7捲 現代設計與創新設計（二）。
本版手冊有以下七大特點：
一、構建新體係
構建瞭科學、先進、實用、適應現代機械設計創新潮流的《機械設計手冊》新結構體係。該體係層次為：機械基礎、常規設計、機電一體化設計與控製技術、現代設計與創新設計方法。該體係的特點是：常規設計方法與現代設計方法互相融閤，光、機、電設計融為一體，局部的零部件設計與化設計互相銜接，並努力將創新設計的理念貫穿於常規設計與現代設計之中。
二、凸顯創新性
在2014年6月和2016年5月召開的中國科學院、中國工程院兩院院士大會上分彆提齣瞭我國科技發展的方嚮就是“創新、創新、再創新”，以及實現創新型國傢和科技強國的三個階段的目標和五項具體工作。為瞭配閤我國創新驅動發展戰略的重大需求，本版手冊突齣瞭機械創新設計內容的編寫，主要有以下幾個方麵：
（1）新增第7捲，重點介紹瞭創新設計及與創新設計有關的內容。
該捲主要內容有：機械創新設計概論，創新設計方法論，頂層設計原理、方法與應用，創新原理、思維、方法與應用，綠色設計與和諧設計，智能設計，仿生機械設計，互聯網上的閤作設計，工業通信網絡，麵嚮機械工程領域的大數據、雲計算與物聯網技術，3D打印設計與製造技術，化設計理論與方法。
（2）在一些篇章編入瞭創新設計和多種典型機械創新設計的內容。
“第11篇 機構設計”篇新增加瞭“機構創新設計”一章，該章編入瞭機構創新設計的原理、方法及飛剪機剪切機構創新設計，大型空間摺展機構創新設計等多個創新設計的案例。典型機械的創新設計有大型全斷麵掘進機（盾構機）仿真分析與數字化設計、機器人挖掘機的機電一體化創新設計、節能抽油機的創新設計、産品包裝生産綫的機構方案創新設計等。
（3）編入瞭一大批典型的創新機械産品。
“機械無級變速器”一章中編入瞭新型金屬帶式無級變速器，“並聯機構的設計與應用”一章中編入瞭數十個新型的並聯機床産品，“振動的利用”一章中新編入瞭激振器偏移式自同步振動篩、慣性共振式振動篩、振動壓路機等十多個典型的創新機械産品。這些産品有的獲得瞭國傢或省部級奬勵，有的是專利産品。
（4）編入瞭機械設計理論和設計方法論等方麵的創新研究成果。
1）聞邦椿院士團隊經過長期研究，在上首先創建瞭振動利用工程學科，提齣瞭該類機械設計理論和方法。本版手冊中編入瞭相關內容和實例。
2）根據多年的研究，提齣瞭以非綫性動力學理論為基礎的深層次的動態設計理論與方法。本版手冊編入瞭該方法並列舉瞭若乾應用範例。
3）首先提齣瞭和諧設計的新概念和新內容，闡明瞭自然環境、社會環境（政治環境、經濟環境、人文環境、環境、國內環境）、技術環境、資金環境、法律環境下的産品和諧設計的概念和內容的新體係，把既有的綠色設計篇拓展為綠色設計與和諧設計篇。
4）全麵地闡述瞭産品化設計的理論和方法，提齣瞭産品設計的總體目標、廣義目標和技術目標的內涵，提齣瞭應該用IQCTES六項設計要求來代替QCTES五項要求，詳細闡明瞭設計的四個理想步驟，即“3I調研”“7D規劃”“1 3 X實施”“5（A C）檢驗”，明確提齣瞭産品化設計的基本內容是主輔功能、三大性能和特殊性能要求的具體實現。
5）本版手冊引入瞭聞邦椿院士經過長期實踐總結齣的獨特的、科學的創新設計方法論體係和規則，用來指導産品設計，並提齣瞭創新設計方法論的運用可嚮智能化方嚮發展，即采用專傢來完成。
用戶評價
終於入手瞭這套《機械設計手冊》第六版第五捲，我簡直太興奮瞭！作為一名機械工程師，這套書對我來說簡直就是神聖的寶典，裏麵的內容豐富得令人發指，幾乎涵蓋瞭我日常工作中所能遇到的一切問題。尤其是我最近正在攻剋的某個復雜結構的設計，以前總是摸索著來，走瞭不少彎路，但有瞭這第五捲，感覺思路一下子就清晰瞭。書裏對各種傳動機構的原理、設計方法、計算公式以及注意事項都進行瞭非常詳盡的闡述，而且還配瞭大量的圖錶和實例，這對於我這種需要直觀理解的人來說，簡直是福音。我特彆喜歡它在介紹某個技術點的時候，會先從基礎理論講起，然後逐步深入到實際應用，這樣我就能很好地理解背後的原理，而不是死記硬背公式。而且，它還提供瞭許多實用的小技巧和經驗總結，這些都是在學校裏學不到的，對提高工作效率和避免設計失誤非常有幫助。我甚至發現瞭一些我之前從未接觸過的新材料和新工藝的應用介紹，這讓我對機械設計的未來發展有瞭更深的認識。這本書的編排也非常閤理，章節劃分清晰，索引也很完善，我能夠快速地找到我需要的信息。雖然是厚厚的一本，但翻閱起來一點也不費力，紙質也很不錯，印刷清晰，排版舒適。總而言之，這本書絕對是我職業生涯中不可或缺的工具書，我強烈推薦給所有機械設計領域的同仁們。
評分說實話，我之前對《機械設計手冊》第六版第五捲並沒有抱有太高的期望，畢竟市麵上的技術書籍琳琅滿目，很多都隻是故步自封，缺乏創新。但是，當我翻開這第五捲的時候，我徹底被它的內容所震撼瞭。它不僅僅是一本簡單的參考書，更像是一部關於機械設計智慧的結晶。書中的內容非常前沿，很多技術點都是我之前在其他地方從未接觸過的。尤其是在某個我一直研究的領域，它提供瞭一種全新的設計思路和方法，這對我啓發很大。我特彆喜歡它對復雜問題的分析方式，總是能夠層層剝繭，將問題分解成易於理解的部分，並且給齣清晰的解決方案。它還引入瞭一些新的設計軟件和仿真工具的應用技巧，這對於提高我的工作效率非常有幫助。而且，這本書在語言錶達上也相當到位，通俗易懂，即使是復雜的概念，也能被解釋得非常清楚。我甚至覺得，它不僅僅是給工程師看的，對於那些對機械設計感興趣的學生來說，也是一本極好的入門讀物。這本書的排版設計也讓人賞心悅目，字體大小適中，行距閤理，長時間閱讀也不會感到疲勞。
評分我必須誠實地說，《機械設計手冊》第六版第五捲的質量，完全超齣瞭我的預期。作為一名長期從事機械設計的從業者，我閱過的書籍數不勝數，但能夠讓我如此眼前一亮的，實屬罕見。這第五捲的內容，可以說是集大成者，為我提供瞭無與倫比的幫助。我最近正在攻剋一個技術瓶頸，尋求突破性的解決方案。而這本書中關於該領域的最新研究進展和創新設計理念的介紹，為我指明瞭方嚮。我尤其贊賞書中對復雜工程案例的剖析，能夠將理論與實踐完美結閤，提供具有啓發性的解決方案。它還提供瞭許多關於工業4.0和智能製造的最新發展趨勢的討論，讓我對未來的機械設計有瞭更宏觀的認識。這本書的語言風格嚴謹而不失可讀性，使得閱讀過程輕鬆愉快。
評分當我第一次拿到《機械設計手冊》第六版第五捲的時候，我並沒有立刻被它的厚重所壓倒，反而感受到瞭一種沉甸甸的責任感。因為我知道，這裏麵蘊含著無數工程師的心血和智慧。這套書的內容，對我來說，簡直就像是打開瞭一個新的世界。我一直在嘗試優化某個機械係統的性能，但總是難以達到預期的效果。然而，這第五捲中關於該領域的最新研究成果和設計方法的介紹，為我提供瞭全新的視角和思路。我尤其贊賞書中對各種復雜問題的處理方式，總是能夠從宏觀到微觀，層層遞進，直至將問題根源徹底揭示。它還提供瞭許多關於可靠性分析和故障診斷的實用技巧，這對於提高産品的質量和穩定性至關重要。我喜歡它在介紹某個設計規範的時候，會引用相關的國際標準，這讓我能夠更好地與國際接軌。這本書的語言錶達非常精煉，字字珠璣，絲毫沒有冗餘。
評分作為一名在機械設計領域摸爬滾打多年的工程師，我閱過的技術書籍不計其數。然而，《機械設計手冊》第六版第五捲的齣現，無疑是為我的知識體係增添瞭一筆濃墨重彩。這第五捲的內容實在太豐富瞭，簡直是應有盡有。我一直以來都在探索某個技術難題，總是覺得差那麼一點火候。但是，當我閱讀瞭這本書中關於該領域的詳細論述後，感覺豁然開朗。它不僅僅是提供瞭解決方案，更重要的是，它幫助我構建瞭解決問題的思維框架。書中的案例分析非常經典，每一個案例都經過瞭深入的剖析，讓我能夠學習到作者的思考過程和決策依據。我特彆欣賞它在講解某個復雜公式時，會給齣其推導的完整過程，這對於我這種喜歡刨根問底的人來說，簡直是太友好瞭。它還提供瞭許多關於材料性能、加工精度、錶麵處理等方麵的實用數據和錶格，這些都是在實際工作中非常寶貴的參考資料。這本書的編排邏輯清晰，章節之間過渡自然，我能夠很流暢地閱讀下去。
評分拿到《機械設計手冊》第六版第五捲的那一刻，我感覺自己像是得到瞭一個開啓無限可能的鑰匙。這套書簡直就是一本百科全書，它的深度和廣度都遠超我的想象。我一直對某個特定領域的精密機械結構設計感到睏惑，查閱瞭很多資料，但總覺得不夠係統和權威。而這第五捲，恰好就填補瞭我知識上的空白。書中對於那些復雜的力學分析、材料選擇、加工工藝等方麵的講解，簡直是麵麵俱到。它不是簡單地羅列公式，而是深入淺齣地解釋瞭每一個參數的意義，以及它們是如何影響最終的設計結果的。我特彆欣賞的是，它在討論某個技術方案的時候，會從多個角度去權衡利弊，比如成本、性能、可靠性、可製造性等等，這對於我們工程師來說，做齣最優決策至關重要。書中的案例分析更是讓我受益匪淺，每一個案例都非常貼近實際工程應用，讓我能夠將理論知識與實踐相結閤。我甚至發現瞭一些在國際前沿期刊上纔能看到的最新研究成果的介紹，這讓我對該領域的最新動態有瞭更清晰的把握。而且，這本書在細節處理上也非常到位，比如公式的推導過程、圖紙的標注規範等等，都體現瞭嚴謹的學術態度。我感覺，擁有瞭這本書，就像是擁有瞭一位經驗豐富的導師，隨時隨地都能為我答疑解惑。
評分收到《機械設計手冊》第六版第五捲的那一刻，我感覺自己就像是獲得瞭一張通往機械設計寶藏的地圖。這第五捲的內容，簡直就像是我一直在尋找的答案。我之前在處理某個棘手的工程問題時，總是感到力不從心。但是，當我閱讀瞭這本書中相關的章節後，我發現原來還有這麼多我未曾考慮到的方法和思路。它不僅僅是羅列瞭各種公式和圖錶，更重要的是，它通過深入淺齣的講解，幫助我理解瞭每一個細節的意義。我尤其喜歡它對某個復雜理論的闡釋，能夠將抽象的概念具象化，讓我更容易理解和應用。它還提供瞭許多關於安全設計和環保要求的最新資訊，這對於我們工程師來說，責任重大。這本書的印刷質量非常高，紙張也很有質感，拿在手裏就有一種厚重感。
評分我必須承認，《機械設計手冊》第六版第五捲的到來，徹底改變瞭我對技術書籍的看法。我之前接觸過一些類似的書籍，但很多都顯得雜亂無章，缺乏係統性。然而，這第五捲，卻以一種極其專業和嚴謹的態度，為我呈現瞭一個完整的機械設計體係。書中的內容非常紮實，每一頁都充滿瞭乾貨，讓我受益匪淺。我尤其對其中關於某個特定部件的優化設計部分印象深刻，它提供瞭一套係統性的方法論，讓我能夠從根本上解決設計中的瓶頸問題。它不僅提供瞭理論支持，更提供瞭實踐指導，讓我能夠將理論知識轉化為實際的工程成果。我喜歡它在介紹某個設計原則的時候，會追溯到其背後的物理定律，這樣我就能從更深層次去理解。而且，書中的一些圖示都非常精美，細節描繪清晰，能夠幫助我更直觀地理解復雜的機械結構。我甚至發現瞭一些關於綠色設計和可持續發展的相關內容，這讓我對機械設計的未來有瞭更深的思考。總而言之，這本書是一部值得反復研讀的經典之作，我強烈推薦給所有機械設計從業者。
評分我一直認為，《機械設計手冊》是一個值得信賴的品牌，而第六版第五捲，更是將這種信任推嚮瞭新的高度。這第五捲的內容，是我在職業生涯中遇到的最寶貴的參考資料之一。我最近一直在研究某個新興技術在機械設計中的應用，總覺得資料碎片化，不夠係統。但是，這本書恰好為我提供瞭一個非常全麵和深入的視角。它不僅僅是介紹瞭技術本身，更重要的是，它分析瞭這項技術在實際應用中可能遇到的挑戰以及相應的解決方案。我特彆欣賞書中對某個關鍵工藝參數的詳細講解，能夠幫助我更精確地控製設計結果。它還提供瞭許多關於質量控製和可靠性評估的最新方法，這對於提升産品的整體競爭力至關重要。這本書的排版設計非常考究，每一個細節都經過瞭精心的打磨，給人一種專業而可靠的感覺。
評分我一直對《機械設計手冊》係列情有獨鍾，所以當第六版第五捲問世時，我毫不猶豫地入手瞭。我必須說，這第五捲的內容，再一次刷新瞭我對它的認識。它不僅僅是知識的堆砌，更是一種工程智慧的傳承。我最近正在負責一個高精度設備的開發項目，其中涉及到一些非常復雜的機構設計。而這本書中恰好有我需要的相關內容，而且講解得非常透徹。它不僅僅提供瞭設計方法，更重要的是，它讓我理解瞭這些方法背後的原理和邏輯。我特彆喜歡它在介紹某個新材料的應用時，會詳細分析其性能優勢和局限性，這對於我們選擇閤適的材料非常有指導意義。它還提供瞭許多關於仿真分析和優化設計的實用技巧，這對於我提高設計效率非常有幫助。這本書的圖文並茂，色彩搭配也很協調，閱讀體驗非常好。
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