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圖解2603種機械裝置

為了解決拉 門緩衝器調整的問題，作者ThomasWalterBarber 這樣論述：

造就今日科技、歷久彌新的專利經典機構設計集成   20世紀初期機械設計智慧結晶：完整輯錄工業革命以來的創新發明專利與經典設計，例如二戰自由輪的三段膨脹引擎、自行車傳動鏈條齒輪，以及提升當代發動機燃油效率的阿特金森連桿結構。 專業分類‧系統編纂‧全面涵蓋：25年業界工程師蒐集史上經典專利圖稿、細節圖、備忘錄等資料，去蕪存菁，編纂分類成108個主題，全方位滿足不同條件需求的機械設計解決方案。 珍貴機構示意圖開放式激發創意：數千張機械裝置圖，精簡展示及解說機構關鍵、零件配置、運動方式，開放式啟發／優化創意靈感，簡單好用不受限。   卓越的經典機械裝置，既打造今日文明，更昂首續航於智慧化的未

來   機械科技發展史上的重大發明改變了人類生活的方式，形塑今日文明的樣貌。工業革命至20世紀初期，工程師們馳騁想像、積極創新，在既有的基礎上不斷改良、修正，以追求速度更快、產量更大、效率更高的卓越設計。機械的性能突飛猛進，徹底將世界推向工業量產的時代，留下許多今日仍普遍使用的經典設計，更為後續的電氣化、自動化及智慧化生產鑄造了堅實的基礎。 本書是由英國土木工程師協會成員、具25年從業經驗的工程師湯瑪斯．沃特．巴柏，為機械工程領域的專業人士，收集20世紀初大量珍貴的發明專利及設計圖並分類編輯而成。包括動力傳輸與控制、速度與方向調節、溫度控制等方案；應用在起降、輸送、壓製、鑽孔、潤滑、切削

等各種需求。書中收錄經過實證與改良的經典專利；也不乏一些奇特、別具創意的特殊類型，皆蘊含前人的智慧與巧思。大量的設計圖稿，對照作者精要的說解，是現代工程師、技師、發明家……等跨時空應用與創新優化的寶庫。 收錄英美超過40種專利發明 艾倫的調節器（43）、伊渥特傳動鏈（208）、格拉夫頓側面傾卸貨車（244）、哈德遜傾卸車（248）、盧克的離心磨碎機（253）、卡爾的碎解機（254）、阿迪曼的摩擦離合器（287）、貝利的可變式補整天平（373）、特威德的平衡鉚接機（376）、伯內的曲柄裝置（395）、勒孔特的膨脹心軸（507）、摩爾和皮克林的差速齒輪（550）、伯內的T形連桿雙汽缸引擎（5

74）、史蒂文森與梅杰的液壓增速齒輪（752）、格羅威的傾斜複合式引擎（582）、羅伊爾斜面萬向接頭（1078）、甘迺迪的活塞水表（1092）、斯坦納的填料函（1102）、達維的直立複樑式礦用泵（1130）、凱澤的間歇式環形裝置（1148）、里奇蒙的差速器伸縮液壓升降機（1217）、契里的自持齒輪（1218）、埃奇的穿孔軌條和鋸齒輪（1284）、梅勒的泵浦（1333）、尼柯森的反向齒輪（1437）、H.傑克的可變式膨脹齒輪（1455）、摩爾的差速外擺線齒輪（1545）、哈斯第、諾維敦和愛德華的可變衝程曲柄銷（1584）、歐姆斯特的可變錐形摩擦齒輪（1588）、達克姆液壓秤重機（1728）、喬伊

的蒸氣引擎反向裝置用液壓偏心輪（1979）、查普曼的曲柄運動（2023）、巴柏分裂式刀架（2107）、鮑爾的管扳鉗（2113）、湯瑪斯楔形襯套（2163）、F.H.理查斯的可調整活塞閥（2357）、里奇蒙、維谷的液壓平衡升降機（2396、2397）、迪爾登的繩索拉緊滑輪（2415）、寇德的螺旋塞式瓶塞（2544）等。

機械電子學：機械和電氣工程中的電子控制系統（原書第6版）

為了解決拉 門緩衝器調整的問題，作者WilliamBolton 這樣論述：

機械電子學是電子工程、機械工程、控制和電腦工程的集成，它處在無數設備、過程和技術的核心。沒有它，將無法想像現代的生活。從自動對焦照相機，到汽車發動機管理系統，從達到新技術發展水準的機器人，到普通的洗衣機，機械電子都參與其中。本書對機械電子學領域做了清晰和全面的介紹。通過實踐和應用，有助於您獲得所需的綜合能力來理解和設計機電一體化系統。它同樣也深入闡述機械電子學的原理，為形成一種真正的跨學科和綜合化的工程方法提供一個思維框架。 威廉·博爾頓（William Bolton）曾擔任英國商業與技術委員會（BTEC）繼續教育的顧問以及研發和監控的負責人，他編著了多部成功的工程教科書，

包括《Mechatronics》《Engineering Science》《Higher Engineering Science》《Mechanical Science》《Instrumentation and Control Systems》等，被國外各大學廣泛採用，獲得了很好的反響。 出版者的話 譯者序 前言 第一部分 概述 第1章 機械電子學導論1 1.1 什麼是機械電子學1 1.1.1 機電一體化系統實例1 1.1.2 嵌入式系統2 1.2 設計流程2 1.2.1 傳統的機械電子學設計3 1.3 系統4 1.3.1 系統建模4 1.3.2 連接系統5 1.4 測量系

統5 1.5 控制系統6 1.5.1 回饋6 1.5.2 開環與閉環系統7 1.5.3 閉環系統的基本要素8 1.5.4 類比和數位控制系統11 1.5.5 順序控制器14 1.6 可程式設計邏輯控制器15 1.7 機電一體化系統的例子16 1.7.1 數碼相機與自動對焦16 1.7.2 發動機管理系統17 1.7.3 MEMS和汽車安全氣囊18 本章小結18 習題19 第二部分 感測器與信號調理 第2章 感測器和變送器21 2.1 感測器和變送器簡介21 2.1.1 智慧感測器21 2.2 性能術語22 2.2.1 靜態和動態特性24 2.3 位移、位置和接近25 2.3.1 電位器感測器2

5 2.3.2 應變片26 2.3.3 電容元件27 2.3.4 差動變壓器29 2.3.5 渦流式接近感測器30 2.3.6 電感式接近開關30 2.3.7 光學編碼器30 2.3.8 氣動感測器32 2.3.9 接近開關32 2.3.10 霍爾效應感測器33 2.4 速度和運動34 2.4.1 增量式編碼器34 2.4.2 測速發電機34 2.4.3 熱釋電感測器35 2.5 力36 2.5.1 應變式稱重感測器36 2.6 流體壓力36 2.6.1 壓電感測器38 2.6.2 觸覺感測器39 2.7 液體流動39 2.7.1 孔板39 2.7.2 渦輪流量計40 2.8 液位40 2.8

.1 浮塊40 2.8.2 壓差40 2.9 溫度40 2.9.1 雙金屬片41 2.9.2 電阻溫度檢測器41 2.9.3 熱敏電阻41 2.9.4 熱敏二極體和電晶體42 2.9.5 熱電偶42 2.10 光敏感測器44 2.11 感測器的選擇45 2.12 通過開關輸入資料45 2.12.1 消抖46 2.12.2 鍵盤47 本章小結47 習題47 第3章 信號調理50 3.1 信號調理簡介50 3.1.1 信號調理流程50 3.2 運算放大器51 3.2.1 反相放大器51 3.2.2 同相放大器52 3.2.3 加法放大器52 3.2.4 積分和微分放大器53 3.2.5 差分放大器

54 3.2.6 對數放大器56 3.2.7 比較器57 3.2.8 實際放大器58 3.3 保護59 3.4 濾波60 3.5 惠斯通電橋61 3.5.1 溫度補償62 3.5.2 熱電偶補償64 3.6 脈衝調製64 3.7 與信號相關的問題65 3.7.1 接地65 3.7.2 電磁干擾66 3.8 功率輸送67 本章小結67 習題68 第4章 數位信號69 4.1 數位信號簡介69 4.1.1 二進位數字69 4.2 類比信號和數位信號69 4.2.1 採樣定理71 4.2.2 數模轉換71 4.3 數模轉換器和模數轉換器71 4.3.1 DAC71 4.3.2 ADC73 4.3.3

採樣和保持放大器76 4.4 多工器77 4.4.1 數位多工器77 4.4.2 時分多工78 4.5 資料獲取78 4.5.1 資料精度79 4.5.2 錯誤檢測的同位方法79 4.6 數位信號處理80 本章小結81 習題81 第5章 數位邏輯82 5.1 數位邏輯簡介82 5.2 邏輯門82 5.2.1 AND門82 5.2.2 OR門83 5.2.3 NOT門84 5.2.4 NAND門84 5.2.5 NOR門85 5.2.6 XOR門85 5.2.7 邏輯門的組合86 5.2.8 邏輯系列與積體電路87 5.3 邏輯門的應用88 5.3.1 校驗位元發生器88 5.3.2 數字比較

器88 5.3.3 編碼器89 5.3.4 解碼器89 5.4 時序邏輯93 5.4.1 觸發器93 5.4.2 同步系統94 5.4.3 JK觸發器95 5.4.4 D觸發器96 5.4.5 寄存器97 5.4.6 555計時器97 本章小結98 習題98 第6章 資料顯示系統100 6.1 顯示方式100 6.1.1 負載效應100 6.2 資料顯示元件101 6.2.1 類比儀錶和數位儀錶101 6.2.2 類比圖記錄儀101 6.2.3 陰極射線示波器101 6.2.4 視覺顯示單元102 6.2.5 印表機103 6.3 磁記錄104 6.3.1 磁記錄碼105 6.3.2 磁片10

7 6.4 光學記錄107 6.5 顯示器108 6.5.1 發光二極體109 6.5.2 液晶顯示器110 6.6 資料獲取系統111 6.6.1 電腦與插件板111 6.6.2 資料記錄器113 6.7 測量系統114 6.7.1 用於檢測提起重量的稱重感測器114 6.7.2 溫度警報系統115 6.7.3 滑輪的角位置115 6.7.4 溫度測量的二進位輸出116 6.8 測試和校準116 6.8.1 校準117 本章小結118 習題118 第三部分 驅動 第7章 氣動與液壓驅動系統121 7.1 驅動系統121 7.2 氣動與液壓系統121 7.2.1 液壓系統121 7.2.2 氣

動系統123 7.2.3 閥124 7.3 方向控制閥124 7.3.1 閥的符號125 7.3.2 先導閥126 7.3.3 單向閥127 7.4 壓力控制閥127 7.5 缸體128 7.5.1 缸的順序控制130 7.6 伺服和比例控制閥132 7.7 程序控制閥132 7.7.1 閥體和閥芯133 7.7.2 控制閥的尺寸計算135 7.7.3 流體控制系統舉例135 7.8 旋轉驅動器136 本章小結136 習題137 第8章 機械驅動系統139 8.1 機械系統139 8.2 運動類型139 8.2.1 自由度和約束140 8.2.2 負載141 8.3 運動鏈141 8.3.1

四杆鏈141 8.3.2 滑塊曲柄機構142 8.4 凸輪143 8.5 齒輪145 8.5.1 齒輪系146 8.5.2 轉動和平動的轉換147 8.6 棘輪和棘爪147 8.7 帶傳動和鏈傳動147 8.7.1 帶的類型148 8.7.2 鏈傳動149 8.8 軸承149 8.8.1 徑向滑動軸承149 8.8.2 球軸承和滾柱軸承150 8.8.3 軸承的選擇151 本章小結151 習題151 第9章 電氣驅動系統153 9.1 電氣系統153 9.2 機械開關153 9.2.1 繼電器153 9.3 固態開關154 9.3.1 二極體155 9.3.2 晶閘管和三端雙向可控矽元件155

9.3.3 雙極型電晶體157 9.3.4 MOSFET159 9.4 螺線管159 9.5 直流電動機160 9.5.1 有刷直流電動機161 9.5.2 含勵磁線圈的有刷直流電動機162 9.5.3 有刷直流電動機的控制163 9.5.4 無刷永磁直流電動機165 9.6 交流電動機167 9.7 步進電動機168 9.7.1 步進電動機技術參數169 9.7.2 步進電動機控制170 9.7.3 步進電動機的選擇172 9.8 電動機選擇173 9.8.1 慣量匹配173 9.8.2 轉矩要求174 9.8.3 功率要求175 本章小結175 習題176 第四部分 微處理器系統 第10

章 微處理器和微控制器177 10.1 控制177 10.2 微處理器系統177 10.2.1 匯流排177 10.2.2 微處理器179 10.2.3 記憶體181 10.2.4 輸入/輸出183 10.2.5 系統示例184 10.3 微控制器186 10.3.1 摩托羅拉M68HC11187 10.3.2 Intel 8051191 10.3.3 Microchip微控制器193 10.3.4 Atmel AVR微控制器和Arduino198 10.3.5 選擇微控制器200 10.4 應用200 10.4.1 溫度測量系統201 10.4.2 家用洗衣機201 10.5 程式設計202

10.5.1 偽代碼202 本章小結203 習題204 第11章 組合語言205 11.1 語言205 11.2 指令集205 11.2.1 定址208 11.2.2 資料移動209 11.3 組合語言程式210 11.3.1 組合語言程式的範例211 11.4 副程式215 11.4.1 延時副程式215 11.5 查閱資料表217 11.5.1 步進電動機的控制延時218 11.6 嵌入式系統220 11.6.1 嵌入式程式220 本章小結222 習題223 第12章 C語言224 12.1 為什麼選擇C語言224 12.2 程式結構224 12.2.1 主要特徵224 12.2.2 一

個C程式的示例228 12.3 分支和迴圈228 12.4 陣列231 12.5 指針232 12.5.1 指針的算數運算232 12.5.2 指標和陣列233 12.6 程式開發233 12.6.1 標頭檔233 12.7 程式的示例234 12.7.1 電動機的起動與停止234 12.7.2 讀ADC通道234 12.8 Arduino程式設計235 本章小結238 習題238 第13章 輸入/輸出系統240 13.1 介面240 13.2 輸入/輸出定址240 13.2.1 輸入/輸出寄存器241 13.3 介面要求242 13.3.1 緩衝器243 13.3.2 握手243 13.3.

3 輪詢和中斷244 13.3.4 序列介面247 13.4 外設介面適配器247 13.4.1 PIA初始化249 13.4.2 通過PIA連接中斷信號250 13.4.3 與PIA介面的例子251 13.5 串列通信介面251 13.5.1 微處理器的序列介面253 13.6 介面的示例254 13.6.1 通過解碼器控制七段數碼管254 13.6.2 類比介面256 本章小結257 習題257 第14章 可程式設計邏輯控制器258 14.1 簡介258 14.2 PLC基本結構258 14.2.1 輸入/輸出258 14.2.2 輸入程式260 14.2.3 PLC的形式260 14.3

輸入/輸出處理261 14.3.1 持續更新261 14.3.2 大規模輸入/輸出複製261 14.3.3 輸入/輸出位址261 14.4 梯形圖程式設計261 14.4.1 邏輯函數263 14.5 指令清單264 14.5.1 指令清單和邏輯函數265 14.5.2 指令清單和分支程式265 14.6 自鎖和內部繼電器266 14.6.1 內部繼電器266 14.7 順序控制268 14.8 計時器與計數器269 14.8.1 計時器269 14.8.2 計數器270 14.9 移位暫存器271 14.10 主控指令和跳轉指令控制272 14.10.1 跳轉273 14.11 資料處理2

73 14.11.1 資料移動274 14.11.2 資料比較274 14.11.3 算數運算274 14.11.4 代碼轉換275 14.12 模擬輸入/輸出275 本章小結276 習題276 第15章 通信系統279 15.1 數位通信279 15.2 集中式、分層式與分散式控制279 15.2.1 並行與串列資料傳輸280 15.2.2 串列資料通信方式280 15.3 網路281 15.3.1 網路存取控制282 15.3.2 寬頻與基帶282 15.4 協議282 15.5 開放系統互相連線通信模型283 15.5.1 網路標準284 15.6 串列通信介面285 15.6.1 RS

-232285 15.6.2 20mA電流環287 15.6.3 I2C匯流排287 15.6.4 CAN匯流排288 15.6.5 USB289 15.6.6 相線290 15.7 並行通信介面290 15.7.1 其他匯流排292 15.8 無線協議293 本章小結293 習題294 第16章 故障檢測295 16.1 故障檢測技術295 16.2 看門狗計時器296 16.3 同位與誤碼檢測296 16.4 常見的硬體故障298 16.4.1 感測器298 16.4.2 開關和繼電器298 16.4.3 電動機298 16.4.4 液壓和氣動系統298 16.5 微處理器系統298 16

.5.1 故障檢測技術299 16.5.2 系統故障定位方法301 16.5.3 自測試系統301 16.6 模擬和模擬301 16.6.1 模擬302 16.7 PLC系統302 16.7.1 程式測試302 16.7.2 輸入/輸出測試303 16.7.3 PLC作為系統的監視器303 本章小結304 習題305 第五部分 系統模型 第17章 基本系統模型307 17.1 數學模型307 17.2 機械系統模組308 17.2.1 轉動系統309 17.2.2 構建一個機械系統310 17.3 電氣系統模組313 17.3.1 構建電氣系統模型314 17.3.2 電氣和機械系統的比較31

6 17.4 流體系統模組316 17.4.1 構建流體系統模型319 17.5 熱力系統模組322 17.5.1 構建熱系統模型323 本章小結324 習題324 第18章 工程系統模型327 18.1 工程系統327 18.2 轉動－平動系統327 18.3 機電一體化系統328 18.3.1 電位器328 18.3.2 直流電動機328 18.4 線性度330 18.5 液壓機械系統332 本章小結334 習題334 第19章 系統的動態回應335 19.1 動態系統建模335 19.1.1 微分方程335 19.2 術語335 19.2.1 自然回應與受迫回應335 19.2.2 瞬態

與穩態回應336 19.2.3 輸入的形式336 19.3 一階系統337 19.3.1 自然回應337 19.3.2 受迫輸入回應338 19.3.3 一階系統的例子339 19.3.4 時間常量340 19.4 二階系統341 19.4.1 自然回應342 19.4.2 有受迫輸入時的回應344 19.4.3 二階系統的例子345 19.5 二階系統的性能指標346 19.6 系統辨識348 本章小結348 習題349 第20章 系統傳遞函數352 20.1 傳遞函數352 20.1.1 拉普拉斯變換353 20.2 一階系統354 20.2.1 具有階躍輸入的一階系統354 20.2.2

一階系統的例子354 20.3 二階系統356 20.3.1 具有階躍輸入的二階系統356 20.3.2 二階系統的例子357 20.4 串聯的系統357 20.4.1 串聯系統的例子357 20.5 帶回饋環的系統358 20.5.1 負反饋系統的例子358 20.6 極點位置對瞬態回應的影響359 20.6.1 s平面360 20.6.2 校正360 本章小結361 習題361 第21章 頻率回應363 21.1 正弦輸入363 21.1.1 系統對正弦輸入的回應363 21.2 相量363 21.2.1 相量方程364 21.3 頻率回應365 21.3.1 一階系統的頻率回應365

21.3.2 二階系統的頻率回應367 21.4 伯德圖367 21.4.1 G（s）=K的伯德圖367 21.4.2 G（s）=1/s的伯德圖368 21.4.3 一階系統的伯德圖368 21.4.4 二階系統的伯德圖369 21.4.5 建立伯德圖369 21.4.6 系統辨識372 21.5 性能指標374 21.6 穩定性374 本章小結375 習題375 第22章 閉環控制系統377 22.1 連續與離散控制過程377 22.1.1 開環與閉環控制系統377 22.2 術語378 22.2.1 滯後378 22.2.2 穩態誤差378 22.2.3 控制模式379 22.3 兩步控制

模式380 22.4 比例模式381 22.4.1 電子比例控制器381 22.4.2 系統回應382 22.5 微分控制382 22.5.1 比例微分（PD）控制383 22.6 積分控制383 22.6.1 比例積分（PI）控制384 22.7 PID控制器385 22.7.1 運算放大器PID電路385 22.8 數字控制器386 22.8.1 控制模式的實現386 22.8.2 採樣速率387 22.8.3 電腦控制系統387 22.9 控制系統性能387 22.10 控制器校正388 22.10.1 階躍回應法388 22.10.2 臨界比例度法389 22.11 速度控制389 2

2.12 自我調整控制390 22.12.1 變增益控制391 22.12.2 自校正391 22.12.3 模型參考自我調整系統392 本章小結392 習題392 第23章 人工智慧394 23.1 什麼是人工智慧394 23.1.1 自我調控394 23.2 感知和識別394 23.2.1 識別394 23.2.2 神經網路395 23.3 推理395 譯者序本書是WilliamBolton先生編寫的機械電子學國際通用教材，內容涵蓋感測器與信號調理、數位信號、數位邏輯、資料顯示系統、氣動和液壓驅動系統、機械驅動系統、電氣驅動系統、微處理器、組合語言、C語言、輸入/輸出系

統、PLC、通信系統、故障檢測、系統模型、系統的動態回應、系統傳遞函數、頻率回應、閉環控制系統、人工智慧、機電系統設計案例等，是一本多學科交叉融合的綜合性教材。該教材理論講解深入淺出，體系結構完整，機械電子結合充分，習題豐富，一直被國外各大學採用，獲得了非常好的評價。 通過翻譯引進該教材，可借鑒國外機械電子教學的先進經驗，有利於推動國內大學機械電子課程教學與國外大學的接軌，進而推動我國本科生和研究生課程的國際化建設。 本書不僅可以作為高等院校的機械、電氣、控制工程等工科專業本科生和研究生的教材，還可作為廣大工程技術人員的參考書。 本書第3～5、9～12、14、16～19、21、23、24

章和索引由付莊翻譯，第1章由付莊、管恩廣翻譯，第2章由付莊、蔡雄風翻譯，第6章由宋陽翻譯，第7章由鄭望望翻譯，第8章由鄧文昊翻譯，第13章由錢歡翻譯，第15章由翟嘉心翻譯，第20章由湯智誠翻譯，第22章由劉基昊翻譯。附錄A由周航飛翻譯，附錄B、C由楊凇翻譯，附錄D、F由劉文紅翻譯，附錄E由薛美風翻譯，附錄G由魏振紅翻譯。 第2、4、7、10、11、13、20章和附錄由付莊初校，第3章由魏振紅初校，第5章由盛致愉初校，第6章由鄧文昊初校，第9章由俞港初校，第17章由周航飛初校，第1、16、18、21、23章由管恩廣初校，第8、19章由詹世濤初校，第22章由曹峰初校，第12章由李爽初校，第24章由

鄭望望初校。付莊進行了全書的總審校，編寫了原書的勘誤表，並修正了書中的錯誤和疏漏之處。 本書的翻譯還得到了上海交通大學“機電一體化系統設計”研究生公共基礎課建設項目的支持和許多老師、同學的幫助，並參考了相關的資料，在此對這些資料的作者以及相關的老師和同學表示衷心的感謝。 由於譯者水準有限，本書錯譯漏譯等不足之處在所難免，敬請讀者批評指正。 譯者2018年2月

具監控系統之直流電阻點銲機研製

為了解決拉 門緩衝器調整的問題，作者徐煒翔 這樣論述：

電阻點銲是一種簡潔且有效率的銲接技術，但其中的缺點是銲接條件對於銲接品質相當敏感。為了確保銲接品質優良，必須建立一個可監控的系統。本論文研製具有監控系統的直流電阻點銲機，因應不同銲接板材的厚度及材質，其具備可調整銲接電流大小、銲接時間長短等控制，並且可在銲接過程記錄銲接電流及電壓，以作為後續銲接品質鑑別的依據。電路架構採用全橋式轉換電路為直流電阻點銲機的功率級電路，使用一顆微處理器及PWM控制IC來實現電流控制以及保護功能。監控系統利用微處理器收集銲接資料，藉由UART回傳資料給電腦達到監控品質的功能。最後，本論文製作一台輸出電流900A的直流點銲機以驗證其可行性。