機(jī)電一體化系統(tǒng)（附形成性考核冊(cè)）內(nèi)容簡(jiǎn)介

《機(jī)電一體化系統(tǒng)（附形成性考核冊(cè)）》是結(jié)合當(dāng)前我國(guó)經(jīng)濟(jì)轉(zhuǎn)型的形勢(shì)要求，力求培養(yǎng)實(shí)用型、應(yīng)用型、創(chuàng)新型（技術(shù)技能復(fù)合型）人才，并根據(jù)工科課程的特點(diǎn)，結(jié)合“三導(dǎo)——導(dǎo)思、導(dǎo)學(xué)、導(dǎo)做”教學(xué)法而編寫的一本創(chuàng)新型教材?！稒C(jī)電一體化系統(tǒng)（附形成性考核冊(cè)）》以“思”為主線貫穿整個(gè)編寫過程，以章節(jié)形式來講授知識(shí)；針對(duì)教學(xué)大綱中的章節(jié)要求，融合了一些實(shí)驗(yàn)，使得理論與工程實(shí)踐的結(jié)合更加緊密。全書共分8章，第1章緒論，介紹了機(jī)電一體化系統(tǒng)概述、相關(guān)技術(shù)、基本功能和要素、分類及設(shè)計(jì)方法，第2章介紹了機(jī)械傳動(dòng)與支承技術(shù)，第3章介紹了傳感檢測(cè)與轉(zhuǎn)換技術(shù)，第4章介紹了伺服驅(qū)動(dòng)技術(shù)，第5章介紹了系統(tǒng)控制技術(shù)，第6和第7章介紹了典型機(jī)電一體化產(chǎn)品——工業(yè)機(jī)器人和柔性制造系統(tǒng)，第8章介紹了新型機(jī)電一體化產(chǎn)品。

《機(jī)電一體化系統(tǒng)（附形成性考核冊(cè)）》可作為開放大學(xué)、成人高校、高職院校?？茩C(jī)電類、機(jī)械類、電子類、控制類等專業(yè)的“機(jī)電一體化系統(tǒng)”課程教材，也可作為自考等學(xué)校教材以及相關(guān)行業(yè)工程技術(shù)人員的參考書。

第1章 緒論

1．1 機(jī)電一體化系統(tǒng)概述

1．2 機(jī)電一體化系統(tǒng)的相關(guān)技術(shù)

1．3 機(jī)電一體化系統(tǒng)的基本功能和要素

1．4 機(jī)電一體化系統(tǒng)的分類及設(shè)計(jì)方法

本章小結(jié)

本章習(xí)題

第2章 機(jī)械傳動(dòng)與支承技術(shù)

2．1 機(jī)械傳動(dòng)機(jī)構(gòu)

2．2 機(jī)械支承機(jī)構(gòu)

2．3 實(shí)踐應(yīng)用：滾珠絲杠副的設(shè)計(jì)與選型

本章小結(jié)

本章習(xí)題

第3章 傳感檢測(cè)與轉(zhuǎn)換技術(shù)

3．1 傳感檢測(cè)技術(shù)概述-

3．2 機(jī)電一體化系統(tǒng)中常用的傳感器

3．3 傳感器的選用原則及使用方法

3．4 信號(hào)變換電路

3．5 傳感器測(cè)量電路與計(jì)算機(jī)接口

3．6 實(shí)踐應(yīng)用：汽車防撞檢測(cè)系統(tǒng)設(shè)計(jì)

本章小結(jié)

本章習(xí)題

第4章 伺服驅(qū)動(dòng)技術(shù)

4．1 脈寬調(diào)制技術(shù)

4．2 步進(jìn)電動(dòng)機(jī)及其驅(qū)動(dòng)控制方式

4．3 直流伺服電動(dòng)機(jī)及其驅(qū)動(dòng)控制

4．4 交流伺服電動(dòng)機(jī)及其驅(qū)動(dòng)控制

4．5 實(shí)踐應(yīng)用：自動(dòng)送粉器的交流伺服傳動(dòng)控制設(shè)計(jì)

本章小結(jié)

本章習(xí)題

第5章 系統(tǒng)控制技術(shù)

5．1 機(jī)電一體化自動(dòng)控制技術(shù)概述

5．2 計(jì)算機(jī)控制技術(shù)

5．3 PLC技術(shù)

5．4 實(shí)踐應(yīng)用：基于PLC的控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)

5．5 嵌入式技術(shù)

5．6 實(shí)踐應(yīng)用：嵌入式系統(tǒng)應(yīng)用開發(fā)實(shí)例

本章小結(jié)

本章習(xí)題

第6章 典型機(jī)電一體化產(chǎn)品——工業(yè)機(jī)器人

6．1 工業(yè)機(jī)器人概述

6．2 串聯(lián)機(jī)器人

6．3 并聯(lián)機(jī)器人概述

6．4 工業(yè)搬運(yùn)機(jī)器人概述

本章小結(jié)

本章習(xí)題

第7章 典型機(jī)電一體化產(chǎn)品——FMS

7．1 FMS概述

7．2 FMS中的加工工作站控制技術(shù)

7．3 實(shí)踐應(yīng)用：FMS中加工工作站的裝配

本章小結(jié)

本章習(xí)題

第8章 新型機(jī)電一體化產(chǎn)品

8．1 3D打印機(jī)

8．2 三維掃描儀

本章小結(jié)

本章習(xí)題

參考文獻(xiàn)2100433B

量化考核與非量化考核

績(jī)效考核包含量化考核（定量）與非量化考核（定性），量化考核是績(jī)效考核的其中一種方法。

績(jī)效量化考核量化考核

NEC的量化考核 量化考核（定量）：如個(gè)人或部門完成產(chǎn)品生產(chǎn)的數(shù)量；月、季、年銷售額等等可以用準(zhǔn)確數(shù)據(jù)表示的。量化考核就是將數(shù)理統(tǒng)計(jì)方法引入考核中，將整個(gè)考核內(nèi)容分解成若干指標(biāo)，以定量的形式為定性考核提供量化的依據(jù)，使定性更為準(zhǔn)確，盡可能排除和糾正主觀評(píng)價(jià)的偏頗。

績(jī)效量化考核非量化考核

非量化考核（定性）：如工作態(tài)度、與部門人員的配合等等無法用準(zhǔn)確數(shù)據(jù)表示的。

人力資源管理專家——分析員認(rèn)為，績(jī)效考核指標(biāo)有些適合定性考核，有些適合定量考核，定量指標(biāo)側(cè)重于考核工作的結(jié)果，定性指標(biāo)側(cè)重于考核工作的過程。有效平衡定量指標(biāo)與定性指標(biāo)在績(jī)效考核中的關(guān)系，是合理發(fā)揮量化績(jī)效考核指標(biāo)的前提。合理的將績(jī)效考核指標(biāo)進(jìn)行量化不僅可以增強(qiáng)考核的準(zhǔn)確性，避免受到評(píng)估人主觀傾向性的影響，還可以使被考核者對(duì)考核結(jié)果的認(rèn)同和信服感增強(qiáng)。

馬氏體由奧氏體急速冷卻（淬火）形成，這種情況下奧氏體中固溶的碳原子沒有時(shí)間擴(kuò)散出晶胞。當(dāng)奧氏體到達(dá)馬氏體轉(zhuǎn)變溫度（Ms）時(shí)，馬氏體轉(zhuǎn)變開始產(chǎn)生，母相奧氏體組織開始不穩(wěn)定。在Ms以下某溫度保持不變時(shí)，少部分的奧氏體組織迅速轉(zhuǎn)變，但不會(huì)繼續(xù)。只有當(dāng)溫度進(jìn)一步降低，更多的奧氏體才轉(zhuǎn)變?yōu)轳R氏體。最后，溫度到達(dá)馬氏體轉(zhuǎn)變結(jié)束溫度Mf，馬氏體轉(zhuǎn)變結(jié)束。馬氏體還可以在壓力作用下形成，這種方法通常用在硬化陶瓷上（氧化釔、氧化鋯）和特殊的鋼種（高強(qiáng)度、高延展性的鋼）。因此，馬氏體轉(zhuǎn)變可以通過熱量和壓力兩種方法進(jìn)行。

馬氏體和奧氏體的不同在于，馬氏體是體心正方結(jié)構(gòu)，奧氏體是面心立方結(jié)構(gòu)。奧氏體向馬氏體轉(zhuǎn)變僅需很少的能量，因?yàn)檫@種轉(zhuǎn)變是無擴(kuò)散位移型的，僅僅是迅速和微小的原子重排。馬氏體的密度低于奧氏體，所以轉(zhuǎn)變后體積會(huì)膨脹。相對(duì)于轉(zhuǎn)變帶來的體積改變，這種變化引起的切應(yīng)力、拉應(yīng)力更需要重視。

馬氏體在Fe-C相圖中沒有出現(xiàn)，因?yàn)樗皇且环N平衡組織。平衡組織的形成需要很慢的冷卻速度和足夠時(shí)間的擴(kuò)散，而馬氏體是在非?？斓睦鋮s速度下形成的。由于化學(xué)反應(yīng)（向平衡態(tài)轉(zhuǎn)變）溫度高時(shí)會(huì)加快，馬氏體在加熱情況下很容易分解。這個(gè)過程叫做回火。在某些合金中，加入合金元素會(huì)減少這種馬氏體分解。比如，加入合金元素鎢，形成碳化物強(qiáng)化機(jī)體。由于淬火過程難以控制，很多淬火工藝通過淬火后獲得過量的馬氏體，然后通過回火去減少馬氏體含量，直到獲得合適的組織，從而達(dá)到性能要求。馬氏體太多將使鋼變脆，馬氏體太少會(huì)使鋼變軟。

性能

眾所周知，馬氏體是強(qiáng)化鋼件的重要手段，而且一般認(rèn)為，馬氏體是一種硬而脆的組織，尤其是高碳片狀馬氏體。要想提高淬火鋼的塑性和韌性，必須用提高回火溫度的方法，犧牲部分強(qiáng)度而換取韌性，就是說強(qiáng)度和塑性很難兼得。但是近年來的研究工作表明，這種觀點(diǎn)只是適用于片狀馬氏體，而板條狀馬氏體不是這樣，板條狀馬氏體不但具有很高的強(qiáng)度而且具有良好的塑性和韌性，同時(shí)還具有低的脆性轉(zhuǎn)變溫度，其缺口敏感性和過載敏感性都較低。

馬氏體的硬度和強(qiáng)度

鋼中馬氏體機(jī)械性能的顯著特點(diǎn)是具有高硬度和高強(qiáng)度。馬氏體的硬度主要取決于馬氏體的含碳質(zhì)量分?jǐn)?shù)。馬氏體的硬度隨質(zhì)量分?jǐn)?shù)的增加而升高，當(dāng)含碳質(zhì)量分?jǐn)?shù)達(dá)到0.6%時(shí)，淬火鋼硬度接近最大值，含碳質(zhì)量分?jǐn)?shù)進(jìn)一步增加，雖然馬氏體的硬度會(huì)有所提高，但由于殘余奧氏體數(shù)量增加，反而使鋼的硬度有所下降。合金元素對(duì)鋼的硬度關(guān)系不大，但可以提高其強(qiáng)度。

馬氏體具有高硬度和高強(qiáng)度的原因是多方面的，其中主要包括固溶強(qiáng)化、相變強(qiáng)化、時(shí)效強(qiáng)化以及晶界強(qiáng)化等。

(1)固溶強(qiáng)化。首先是碳對(duì)馬氏體的固溶強(qiáng)化。過飽的間隙原子碳在a相晶格中造成晶格的正方畸變，形成一個(gè)強(qiáng)烈的應(yīng)力場(chǎng)。該應(yīng)力場(chǎng)與位錯(cuò)發(fā)生強(qiáng)烈的交換作用，阻礙位錯(cuò)的運(yùn)動(dòng)從而提高馬氏體的硬度和強(qiáng)度。

(2)相變強(qiáng)化。其次是相變強(qiáng)化。馬氏體轉(zhuǎn)變時(shí)，在晶格內(nèi)造成晶格缺陷密度很高的亞結(jié)構(gòu)，如板條馬氏體中高密度的位錯(cuò)、片狀馬氏體中的孿晶等，這些缺陷都阻礙位錯(cuò)的運(yùn)動(dòng)，使得馬氏體強(qiáng)化。這就是所謂的相變強(qiáng)化。實(shí)驗(yàn)證明，無碳馬氏體的屈服強(qiáng)度約為284Mpa,此值與形變強(qiáng)化鐵素體的屈服強(qiáng)度很接近，而退火狀態(tài)鐵素體的屈服強(qiáng)度僅為98~137Mpa，這就說明相變強(qiáng)化使屈服強(qiáng)度提高了147~186MPa

(3)時(shí)效強(qiáng)化。時(shí)效強(qiáng)化也是一個(gè)重要的強(qiáng)化因素。馬氏體形成以后，由于一般鋼的點(diǎn)Ms大都處在室溫以上，因此在淬火過程中及在室溫停留時(shí)，或在外力作用下，都會(huì)發(fā)生自回火。即碳原子和合金元素的原子向位錯(cuò)及其它晶體缺陷處擴(kuò)散偏聚或碳化物的彌散析出，釘軋位錯(cuò)，使位錯(cuò)難以運(yùn)動(dòng)，從而造成馬氏體的時(shí)效強(qiáng)化。

(4)原始奧氏體晶粒大小及板條馬氏體束大小對(duì)馬氏體強(qiáng)度的影響。原始奧氏體晶粒大小及板條馬氏體束的尺寸對(duì)馬氏體強(qiáng)度也有一定影響。原始奧氏體晶粒越細(xì)小、馬氏體板條束越小，則馬氏體強(qiáng)度越高。這是由于相界面阻礙位錯(cuò)的運(yùn)動(dòng)造成的馬氏體強(qiáng)化。

馬氏體的塑性和韌性

馬氏體的塑性和韌性主要取決于馬氏體的亞結(jié)構(gòu)。片狀馬氏體具有高強(qiáng)度高硬度，但韌性很差，其特點(diǎn)是硬而脆。在具有相同屈服強(qiáng)度的條件下，板條馬氏體比片狀馬氏體的韌性好很多，即在具有較高強(qiáng)度、硬度的同時(shí)，還具有相當(dāng)高的韌性和塑性。

其原因是由于在片狀馬氏體中孿晶亞結(jié)構(gòu)的存在大大減少了有效滑移系；同時(shí)在回火時(shí)，碳化物沿孿晶不均勻析出使脆性增大；此外，片狀馬氏體中含碳質(zhì)量分?jǐn)?shù)高，晶格畸變大，淬火應(yīng)力大，以及存在大量的顯微裂紋也是其韌性差的原因。而板條馬氏體中含碳質(zhì)量分?jǐn)?shù)低，可以發(fā)生“自回火”，且碳化物分布均勻；其次在胞狀位錯(cuò)亞結(jié)構(gòu)中位錯(cuò)分布不均勻，存在低密度位錯(cuò)區(qū)，為位錯(cuò)提供了活動(dòng)余地，由于位錯(cuò)運(yùn)動(dòng)能緩和局部應(yīng)力集中。

為什么片狀馬氏體和板條馬氏體在性能上有很大的差異呢？近年來做了大量的研究工作，有關(guān)使馬氏體強(qiáng)度高的原因是很多的，如碳原子的固溶強(qiáng)化、相變強(qiáng)化以及時(shí)效強(qiáng)化等，其中以碳原子強(qiáng)化起主要作用，而且馬氏體中固溶的碳越多強(qiáng)度也越高，所以馬氏體有很高的強(qiáng)度；但韌性的變化卻隨馬氏體中含碳量的增加而下降，當(dāng)馬氏體含碳量很高時(shí)（大于0.6%C）即使經(jīng)過低溫回火韌性也很低，為了弄清楚影響韌性的原因，作了如下實(shí)驗(yàn)，研究了馬氏體的亞結(jié)構(gòu)和韌性的關(guān)系。用含碳量為0.35%的碳鋼，淬火后得到位錯(cuò)型的板條狀馬氏體，其強(qiáng)度和韌性都比較高，為了改變其亞結(jié)構(gòu)，在該種鋼中加入鉻元素，隨著鉻含量的增加，馬氏體的亞結(jié)構(gòu)由位錯(cuò)型向?qū)\晶型轉(zhuǎn)化，即孿晶型馬氏體數(shù)量逐漸增加，位錯(cuò)型馬氏體數(shù)量逐漸減少，經(jīng)測(cè)定其斷裂韌性KIC逐漸降低，而且發(fā)現(xiàn)，在屈服強(qiáng)度相同的條件下，亞結(jié)構(gòu)為位錯(cuò)型的馬氏體的斷裂韌性高于亞結(jié)構(gòu)為孿晶型的馬氏體的斷裂韌性。經(jīng)過回火后仍然是位錯(cuò)型的馬氏體的斷裂韌性高于孿晶型馬氏體的斷裂韌性。這個(gè)規(guī)律已用大量的實(shí)驗(yàn)得到了證實(shí)。斷裂韌性值位錯(cuò)馬氏體比孿晶馬氏體高三倍，而馬氏體的韌性主要決定于馬氏體的亞結(jié)構(gòu)。

為什么亞結(jié)構(gòu)為位錯(cuò)型的馬氏體韌性高，而孿晶型馬氏體的韌性低呢？這是因?yàn)槲诲e(cuò)型馬氏體有一定的塑性變形能力，可以緩沖矛盾。而孿晶馬氏體不能發(fā)生塑性變形，另外，孿晶面的存在，在回火時(shí)碳化物沿孿晶面析出，造成碳的分布不均勻，因而使片狀馬氏體很脆。