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第一部分 绪论3

0.1　机械工程的概念与发展方向3

0.1.1　机械工程与制造业3

0.1.2　机械制造业在国民经济中的作用4

0.1.3 21世纪机械制造业及制造技术的主要发展趋势5

0.2　机电控制系统基础及发展5

0.3　机电一体化系统7

思考题与习题8

第二部分 机械工程基础11

1　金属性能及热处理11

1.1 金属的力学性能11

1.2　金属的其他性能18

1.2.1　金属材料的物理性能18

1.2.2　金属材料的化学性能20

1.2.3　金属材料的工艺性能20

1.3　金属学的一般知识21

1.3.1　金属的构造21

1.3.2　金属的同素异构转变23

1.3.3　铁碳合金的基本知识23

1.4　钢的热处理24

思考题与习题26

2　常用工程材料27

2.1　常用金属材料27

2.1.1　碳素钢27

2.1.2　合金钢29

2.1.3　铸铁与铸钢30

2.1.4　有色金属及其合金31

2.2　非金属材料34

2.2.1　工程塑料34

2.2.2　橡胶36

2.2.3　陶瓷37

2.2.4　复合材料38

思考题与习题39

3　机械制造常识40

3.1　毛坯件生产的一般知识40

3.1.1　铸造40

3.1.2　锻压45

3.1.3　焊接52

3.1.4　粉末压制（又称粉末冶金）55

3.1.5　塑料制品的成型过程57

3.2 外形加工58

3.2.1 车削58

3.2.2　铣削62

3.2.3　刨削64

3.2.4　磨削66

3.2.5　钻削69

3.3　特种加工常识71

3.3.1　电火花加工71

3.3.2　激光加工72

3.3.3　超声波加工72

思考题与习题73

4　机械传动与机械零件74

4.1　机械传动74

4.1.1　机械传动的基础知识74

4.1.2　带传动76

4.1.3　齿轮传动82

4.2　轴系零件87

4.2.1 轴87

4.2.2　轴毂联接90

4.2.3　滚动轴承93

4.2.4　滑动轴承95

4.2.5　联轴器和离合器96

4.3　螺纹联接100

4.3.1　螺纹的类型和应用100

4.3.2　螺纹联接102

思考题与习题107

5　机械磨损及润滑108

5.1　机械的摩擦108

5.1.1　摩擦状态108

5.1.2　摩擦的作用109

5.2　机械的磨损109

5.2.1　磨损的过程109

5.2.2　几种典型的磨损110

5.3　机械设备的润滑110

5.3.1　润滑油的主要性能指标及选用原则111

5.3.2　润滑脂的主要性能指标及选用原则111

5.3.3　润滑方法112

思考题与习题113

6　液压传动的基本原理114

6.1　液压传动的工作原理及组成114

6.1.1　液压传动的工作原理114

6.1.2　液压传动的组成115

6.1.3　液压系统的图形符号115

6.2　液压传动装置116

6.2.1　动力元件116

6.2.2　执行元件119

6.2.3　控制元件123

6.2.4　辅助元件127

6.3　液压控制回路127

6.3.1　方向控制回路127

6.3.2　压力控制回路128

6.3.3　速度控制回路129

6.4　液压系统实例132

思考题与习题134

第三部分 电气工程基础137

7　电工基础知识137

7.1 电工基础137

7.1.1　电力系统概述137

7.1.2　电工安全基本知识137

7.2　直流电路141

7.2.1　电路与电路模型141

7.2.2　电路的基本物理量142

7.2.3　电路元件144

7.2.4　欧姆定律145

7.2.5　电阻的串并联146

7.2.6　有载工作状态、开路与短路148

7.2.7　基尔霍夫定律149

7.2.8　电路中的功率平衡152

7.3　正弦交流电路154

7.3.1　正弦交流电基本概念155

7.3.2　正弦量的相量表示法157

7.3.3　正弦交流电路中电压与电流的关系158

7.4　三相电路162

7.4.1 三相交流电动势162

7.4.2　三相电源的联接163

7.4.3　三相负载的联接165

7.4.4　三相功率167

7.5 变压器168

7.5.1　变压器的工作原理和结构168

7.5.2　变压器变换特性171

7.5.3　变压器应用173

7.6　常用仪表与测量176

7.6.1　电工仪表的分类177

7.6.2　电工测量技术178

7.6.3　常用测量仪表181

思考题与习题187

8　低压电器与控制回路189

8.1 常用低压电器概述189

8.1.1　常用低压电器的分类189

8.1.2　常用低压电器的基础知识190

8.1.3　接触器194

8.1.4　低压隔离器（低压开关）197

8.1.5　低压断路器198

8.1.6　继电器200

8.1.7　熔断器206

8.1.8　主令电器208

8.2　基本控制电路214

8.2.1 电气控制线路图的绘制及分析214

8.2.2　全压起动及其主要控制环节216

8.2.3　三相交流异步电动机降压起动控制电路224

8.2.4　三相交流异步机制动控制电路227

8.2.5　三相异步电动机的调速控制230

8.2.6　绕线式异步电动机的控制电路232

8.2.7　电液控制技术234

8.2.8　直流电动机的电气控制237

思考题与习题241

9　机电系统中的检测技术243

9.1　概述243

9.2 光电式传感器246

9.2.1　光电效应246

9.2.2　光电管246

9.2.3　光电倍增管247

9.2.4　光电池248

9.2.5　光敏电阻251

9.2.6　光电耦合器件254

9.2.7　色敏光电传感器255

9.2.8　红外光传感器256

9.2.9 固态CCD图像传感器258

9.2.10　光纤传感器261

9.3　数字式传感器265

9.3.1　光栅传感器265

9.3.2　编码器268

9.3.3　感应同步器271

9.4　热电式传感器273

9.4.1　热电偶传感器273

9.4.2　热电阻传感器276

9.4.3　热敏电阻277

9.5 电阻式传感器277

思考题与习题281

10机　电系统执行部件282

10.1　执行元件类型及要求282

10.2 步进电机的驱动及控制283

10.2.1　反应式步进电机的结构283

10.2.2　步进电机的驱动方法284

10.3　直流伺服电机的驱动及控制285

10.3.1　直流伺服电机的分类与特性285

10.3.2　直流伺服电机的控制方式及特性286

10.3.3　直流伺服电机的驱动方法287

10.4 交流伺服电机的驱动及控制288

10.4.1　交流伺服电机的分类288

10.4.2　交流伺服电机的控制方式290

10.5 机电系统常用控制用电机性能比较292

10.6　液压执行元件的特性及选择方法293

10.6.1　液压泵293

10.6.2　液压电机294

10.6.3　液压执行元件的选择方法295

思考题与习题296

11　机电系统的计算机控制297

11.1 工业控制计算机297

11.2　单片机298

11.3 可编程控制器PLC300

11.3.1　可编程控制器的定义301

11.3.2 PLC的特点301

11.3.3 PLC的应用领域302

11.3.4 PLC的国内外状况302

11.3.5 PLC未来展望303

11.3.6 PLC基础知识303

11.3.7 PLC软件系统及常用编程语言306

11.4　机器人308

思考题与习题311

第四部分 先进的机电技术315

12　机电一体化技术315

12.1　机电一体化的基本概念315

12.2　机电一体化的共性关键技术320

12.3　机电一体化的发展概况321

12.4　数控技术与机器人技术323

12.4.1　数控机床323

12.4.2　工业机器人324

12.5　新型的MEMS系统326

思考题与习题327

13　现代先进制造技术328

13.1　先进制造技术的概念和特点328

13.2　柔性制造系统（FMS）328

13.3　计算机集成制造系统（CIMS）330

13.4　虚拟制造系统334

参考文献338