本书从学以致用的观点出发,阐述了机电一体化执行元件及其控制的基本理论与技术应用方法全书主要介绍了各类执行元件(电动机、电液马达等)的特点、特性,及其功能和选用原则等,并介绍了常用执行元件控制基本环节、常见控制线路故障分析与处理方法等应用技术。本书内容详略得当,注重理论与实践的结合,便于教学与自学本书可供广大从事机电工程及相关领域的技术人员使用,也可作为机械电子等相关专业的高年级本科生与研究生的教材和参考书。

随着机电一体化技术不断地向着更高的水平和更广泛的领域发展、延伸,其关键技术之一的执行元件及其驱动控制技术也越来越受到关注,对其技术要求也越来越高。
机电一体化执行元件及其控制技术以机械工程、电气工程等学科为支撑,是交叉学科的产物。这种多学科交叉的特点对新时期工程技术人员提出了新的要求,即要求他们不但要懂机械又要懂控制,而且能将机和电有机地结合起来,去满足社会发展的需要。
本书是结合教学和科研的经验,在广泛收集文献资料的基础上,以工程应用为背景,通过理论与工程实际相结合而编写的工程应用型教材。
本书注重系统性,书中内容涵盖了机电系统所涉及的多方面知识点,并通过大量实例分析,使读者能对相关知识融会贯通。
本书的编写注重内容和实际应用的联系,避免过于泛泛的理论分析与论述。例如在“常用电动机”一章中强调基本原理的实际应用,主要分析电动机在启动、制动和调速状态的静态和动态特性,并适当说明了电动机在这些工作状态下的简单控制方法,淡化了复杂的相关计算等内容。在“常用低压电器及其选择”、“电气控制线路”章节中,内容包括常用电器的结构,常用电气控制电路的原理和性能,电气控制电路的构成方法,电气控制电路的设计思路和方法,介绍了现代常用半导体式控制电器和电动机软启动等内容。在“电液执行元件”、“液压泵与液压马达”等章节中对典型的电液执行、控制元件进行了结构与特性分析,介绍了其应用与维护等内容。在“电气控制电路的故障分析诊断”一章中,通过电气控制电路故障分析的实例,加强读者对理论知识的理解。
本书由吉林大学的肖英奎主编。参加本书编写工作的还有:吉林大学王志选、王芳荣、冯石柱、张强,长春工业大学张邦成,重庆邮电学院唐新星,四川攀枝花学院文广。吉林大学曲金芳、沈丽、张一鸣等参加了本书的插图绘制和校对工作。
限于编者的水平,书中难免有疏漏和不妥之处,诚挚欢迎广大读者批评指正。

**章绪论
1.1机电一体化系统的基本要素和功能1
1.2机电一体化执行元件及其驱动控制的目的2
第二章常用电动机
2.1简述5
2.2对电动机的一般要求5
2.2.1对电动机的控制要求5
2.2.2稳态控制要求6
2.2.3动态控制要求11
2.3电动机的类型和发展趋势12
2.3.1电动机的类型12
2.3.2电动机的发展趋势12
2.4三相异步电动机14
2.4.1三相异步电动机的基本结构14
2.4.2异步电动机的工作原理16
2.4.3异步电动机的铭牌数据18
2.4.4三相异步电动机的机械特性20
2.5直流电动机23
2.5.1直流电动机的基本结构24
2.5.2直流电动机的铭牌数据及主要系列24
2.5.3直流电动机的一般调速方法26
2.6伺服电动机30
2.6.1直流伺服电动机30
2.6.2交流伺服电动机33
2.6.3交流与直流伺服电动机的比较36
2.7.直接驱动电动机36
2.7.1直接驱动及其特点36
2.7.2力矩电动机39
2.7.3直线电动机44
第三章电液执行元件
3.1电液伺服阀51
3.1.1电液伺服阀的构造51
3.1.2电液伺服阀的典型结构和工作原理52
3.1.3电液伺服阀的特性及主要的性能指标55
3.1.4电液伺服阀的应用与维护60
3.2电液比例阀65
3.2.1电液比例阀概述65
3.2.2电液比例阀的特点68
3.2.3电液比例阀的性能指标69
3.2.4电液比例阀的选择原则72
3.2.5电液比例阀与电液伺服阀的对比76
3.3电液数字阀77
3.3.1电液数字阀概述77
3.3.2增量式数字阀77
3.3.3脉宽调制式数字阀79
第四章液压泵与液压马达
4.1液压泵、液压马达的工作原理84
4.2液压泵和液压马达的主要性能参数85
4.2.1液压泵的主要性能参数85
4.2.2液压马达的工作参数及使用性能87
4.2.3液压泵与液压马达的异同91
4.3液压泵和液压马达的分类92
4.3.1齿轮泵与齿轮马达92
4.3.2叶片泵与叶片式马达102
4.3.3柱塞泵与柱塞马达106
第五章常用低电压电器及其选择
5.1开关与主令电器及其选用119
5.1.1刀开关119
51.2主令电器120
5.2继电器及其选用124
5.3熔断器及其选用129
5.4空气断路器及其选用131
5.5接触器及其选用132
5.6现代低压电器135
5.6.1常用半导体式控制电器136
5.6.2电子时间继电器140
5.6.3固态继电器(SSR)140
5.6.4软启动器141
第六章电气控制线路
6.1电气原理图的绘制原则143
6.2电气控制线路的基本要求144
6.3电气控制线路的设计要点145
6.4电气控制线路的设计方法146
6.5电气控制基本线路148
6.5.1点动与连续运转控制148
6.5.2位置控制152
6.6异步电动机启动控制电路155
6.6.1笼型异步电动机全压启动控制电路156
6.6.2笼型异步电动机的降压启动控制电路157
6.7异步电动机制动控制161
6.7.1反接制动控制电路162
6.7.2能耗制动控制电路164
6.8电气原理图的设计实例168
第七章电气控制电路的故障分析诊断
7.1电气控制系统故障常见原因171
7.2元件故障172
7.2.1元件故障的种类172
7.2.2低压电器的常见故障诊断与排除173
7.3电气控制线路故障诊断与排除的基本方法182
7.3.1概述182
7.3.2电气控制线路故障诊断与检修的基本步骤和方法182
7.4常用基本电气控制线路的故障诊断与排除186
7.4.1交流异步电动机启动控制线路的故障诊断与排除186
7.4.2交流异步电动机反接制动控制线路的故障诊断与排除190
7.4.3桥式整流能耗制动电路检修190
7.4.4电动机行程位置控制线路的故障诊断与排除192
7.4.5简易断相保护电路检修192
7.4.6过电流继电器的电动机过载短路保护电路检修193
7.5电气控制线路故障排除实例194
实例1XJ0114~XJ0120型自耦减压启动器控制线路194
实例2用热继电器作电动机过载和断相保护电路检修196
实例3异步电动机可逆控制电路198
第八章机电传动系统的电机选择
8.1电动机选择的意义200
8.2电动机的发热和冷却机理201
8.2.1发热过渡过程201
8.2.2电动机的冷却过程203
8.3电动机工作方式分类204
8.4电动机功率的选择205
8.4.1连续工作制电动机的选择205
84.2短时工作制电动机的选择209
8.4.3周期性断续工作制电动机的选择210
8.5电动机种类的选择212
8.6电动机安装形式的选择213
8.7电动机额定电压的选择214
8.8电动机额定转速的选择215
第九章步进电动机
9.1步进电动机概念与分类216
9.2步进电动机的工作原理219
9.3步进电动机的基本特性和特点219
9.3.1步进电动机的基本特性219
9.3.2步进电动机的特点221
9.4步进电动机的振荡、失步及其解决方法222
9.5步进电动机的功率放大电路223
9.5.1步进电动机驱动电源的要求223
9.5.2单电压功率放大电路224
9.5.3双电压功率放大电路226
9.5.4恒流斩波型功率放大电路229
9.5.5恒频脉宽调制功率放大电路230
9.5.6调频调压功率放大电路232
9.5.7细分驱动233
9.5.8典型的驱动电路性能比较236
9.6步进电动机的单片机控制236
9.6.1单片机串行控制237
9.6.2单片机并行控制238
9.6.3步进电动机的点位控制241
9.6.4步进电动机的变速控制243
9.7步进电动机的常见故障及排除方法247
第十章伺服系统概述
10.1伺服系统概念251
10.2伺服系统发展过程与*新发展动态251
10.3对伺服系统的基本要求255
10.4伺服系统的基本组成元件256
10.5伺服系统的基本构成形式257
10.5.1开环伺服系统258
10.5.2半闭环伺服系统259
10.5.3全闭环伺服系统260
10.6伺服系统设计方法265

参考文献270
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