现代机械系统及装备都是机、电、光、液等高度一体化的复杂技术系统，机械系统设计是机械工程类专业的主干课程。本书将系统科学的有关理论引入到机械系统设计中，充分考虑现代科技发展的基础，引入物料流、信息流和能量流的概念，将机械系统分成子系统进行论述，通过本课程的学习，使学生能掌握一定的复杂机械系统的开发设计能力。

本书为普通高等教育“十五”国家级规划教材，为高等学校机械工程及自动化(机械设计制造及其自动化)专业系列教材，是在总结多年教学经验，并吸收最新的科技成果及工程应用实践经验的基础上编著而成的。本书改变了以往仅介绍单机和偏重机械零、部件设计的模式，从包括生产线的整个机械系统出发，将其按照物料流、能量流和信息流进行分解讨论，既介绍了系统设计的理论知识，又给出了具体的应用实例。全书虽然大大拓宽了知识面和增加了信息量，如涵盖了机、电、液、磁、控制、信息、传感器等多个学科领域的内容，但深入浅出的系统介绍却能让读者方便、全面和深入地掌握机械系统设计的相关知识。  全书内容共分8章，包括概述、机械系统的总体设计‘、机械系统的物料流设计、机械系统的能量流设计、机械运动系统设计、机械系统的信息流与控制的设计、人0机。环境工程设计、机械系统设计的专家系统及仿真。书后有两个附录及参考文献。  本书可作为高等院校机械类及相关领域的本科生和研究生教材，也可作为相关领域工程技术人员的参考书。

第一章概述……………………………………l

第一节系统与机械系统…………………1

第二节机械系统设计的任务与过程……4

第三节本课程的主要内容………………10

第二章机械系统的总体设计…………………11

 第一节概述…………………………………ll

 第二节设计任务的形成与确定……………13

 第三节 机械系统的功能及指标分解……16

 第四节机械系统的方案设计………………20

 第五节机械系统方案的评价………………23

 第六节机械系统的总体布局设计及主要参数确定…………………………28

第七节机械系统总体设计实例…………36

第三章机械系统的物料流设计………………42

第一节概述………………………………42

第二节存储子系统………………………46

第三节输送及搬运系统…………………52

第四节物料的装夹与定位装置设计……56

第五节制造系统的物流系统设计………60

第六节物料流系统设计实例……………71

第四章 机械系统的能量流设计……………76

第一节概述………………………………76

第二节能量流系统分析…………………76

第三节工作机械载荷分析………………79

第四节普通动力机的种类、特性及其选用………………………………86

 第五节伺服驱动装置简介…………………100

 第六节能量流系统设计……………………106

第五章机械运动系统设计……………………114

 第一节传动系统……………………………114

第二节执行系统…………………………138

第三节操纵系统…………………………146

第四节机械运动系统设计………………153

第五节机械运动系统设计实例…………164

第六章 机械系统的信息流与控制的设计……………………………………169

第一节概述………………………………169

第二节信号的采集及处理………………172

第三节接口技术与监控系统……………179

第四节控制原理…………………………188

第五节数控系统与伺服机构……………200

第六节机械系统的信息流与控制的设计实例……………………………207

第七章人一机一环境工程设计………………217

第一节概述………………………………217

第二节机械系统设计中的人机工程学及造型设计………………………219

第三节机械系统噪声及其控制…………237

第四节机械系统的振动及基础设计……244

第八章机械系统设计的专家系统及仿真……254

第一节概述………………………………254

第二节机械系统设计专家系统的原理及建造……………………………257

第三节机械系统仿真分析………………268

附录一机械系统设计实例……………………284

附录二 常用定位方法与元件………………299

参考文献………………………………………304

  4．计算机接口技术

计算机的CPU与各种外设(如传感器、伺服机构、执行机构等)的信息交换与CPU和存储器进行交换信息的方式不同，在软件实现方面，不具备在数据格式上、存取速度上基本匹配的特点，在硬件实现上，不能实现芯片和芯片之间的直接管脚相连，也就是说，计算机和各种外设进行交换信息时，存在以下问题：

①计算机的高速处理能力和外设的慢速响应之间存在矛盾。

②需要有接口作为计算机与外设通信的桥梁。

③需要有数据信息传送之前的“联络”。

④要传递的信息有三方面内容：状态、数据及控制信息。

综上所述，计算机接口是实现计算机与各种外设进行信息交换的渠道，它必须实现以下功能：

①进行地址译码或设备选择，以便使计算机能同某一指定的外部设备通信。    ②状态信息的应答，以协调数据传送之前的准备工作。    ③进行中断管理，提供中断信号。    ④进行信息格式转换，如正负逻辑的转换，串行与并行数据转换等。

⑤进行电平转换，如TTL电平与MOS电平的转换。    ⑥协调速度，如进行锁存、缓冲、驱动等。

 ⑦时序控制，提供实时时钟信号。

计算机接口的种类很多，如输入／输出接口、通信接口、中断接口、驱动接口、信号处理接口等，根据接El的种类不同，实现的具体方法也不尽相同，如可使用74LS244、74LS273等不可编程芯片、可编程并行输入／输出接口芯片8255A以及可编程串行输入输出接口芯片8251A等实现输入／输出接口；使用可编程中断控制器8259A实现中断接口；使用8212芯片、74LS273芯片、8255A芯片等作为锁存器来实现D/A转换接口等。    

  ——第182页

随着科学技术的发展和社会的进步，人们对机械系统及装备的要求越来越高。机械系统及装备除了要实现基本的工作要求，还要具有美观、操作简便、维修容易、安全、节能、环保、智能、遥控等附加功能，因而越来越复杂，涉及的相关知识领域，如机械、电子、数学、力学、人机工程、人工智能、环境、材料等越来越多。传统的机械设计主要是以解决运动学和动力学的问题为主，即以实现基本工作要求为主，已不能满足现代机械系统及装备的设计要求。近年来，有些专家学者看到了这一问题，提出了机械系统设计的概念，并出版了相关的著作，推动了机械系统设计的发展。这些著作总体上受传统的机械设计的影响较大，也仍基本局限在单机设计的层面。因此，对于如何从更广的角度考虑和设计复杂的机械系统，是机械设计领域急需解决的问题，也是机电类本科专业学生迫切需要掌握的内容。

现代机械系统及装备都是机、电、光、液等高度一体化的复杂技术系统，传统概念中的机械，在现代机械系统中仅仅被视为“机械部分”，并且机械系统本身也只是“人一机一环境”这个更大系统的一个要素(子系统)。在这一系统中，各组成部分之间是相互联系、相互作用的，它们均对机械产品的性能存在着直接或间接的影响。因此，从系统的角度考虑设计问题，能避免传统的以零部件设计为中心而引起的零部件间相互不能匹配、设计周期长等问题。为使机械系统更容易理解，使众多的学科领域知识在设计中得到有机的融合，本书将系统科学的有关理论引入到机械系统设计中。其主要特点是在充分考虑现代科技发展的基础上，引入物料流、信息流和能量流的概念，将机械系统分成子系统进行论述。

机械系统设计是机械工程类专业的主干课程。通过本课程的学习，将使学生能用系统的观点从整机和整个系统的角度去发掘机械产品设计的规律和特点，扩充机械结构知识、控制知识和现代设计知识等，初步掌握它们在机械系统设计中的应用，增强整机和系统的设计能力，从而掌握一定的复杂机械系统的开发设计能力。

本书共分为8章，由赵韩提出全书的体系框架，并和陈科共同撰写了第六章，和黄康一起撰写了其他章节。第一章介绍了机械系统的概念、基本特性、组成和各部分的关系，机械系统的功能要求，机械系统设计的思想、特性及一般程序等，以使读者对机械系统以及机械系统设计等概念有总体的认识；第二章介绍了总体设计的概念及一般过程，包括设计任务的确定(需求分析)、功能分析与分解、功能求解与集成、设计方案的形成、方案的评价、总体布局设计及主要技术参数的确定和总体设计图等内容；第三章介绍了物料流系统的基本组成和存储子系统、输送子系统及装夹定位子系统的设计问题，并对制造系统中的物流系统进行了专门介绍；第四章介绍了能量流系统的构成及能量流理论，并按能量流系统设计的一般顺序介绍了系统载荷类型及确定，常用动力机的种类、特点及选用，还专门介绍了伺服驱动装置；第五章介绍了传动系统(含液压传动及气压传动系统)的构成及常用的变速装置、执行系统的组成与分类、操纵系统的组成及其设计，并介绍了微位移机电系统这一新内容；第六章介绍了信息流系统的类型及构成，主要传感器的类型、特性及选择；第七章介绍了人机工程学及造型设计的一些原则和方法，机械系统噪声控制方面的基础知识，机械振动及振动控制、机械基础设计的基本知识等内容；第八章介绍了计算机在机械系统设计中的应用情况，主要是机械系统设计的专家系统和机械系统的仿真分析。为使读者对机械系统设计的过程有一个完整的啊象，在附录中给出了一个完整的机械系统设计的实例。

本书内容比较多，但由于分解的比较合理，在进行一定的取舍后并不影响整体的效果。因此，基于各校的先修课程有所不同，教师在具体的教学内容安排上可根据实际情况进行适当选择。例如，先修课程中有电机学或相关课程的，第四章中常用电机特性及选择部分的内容可以不讲；而先修课程中有机械产品造型设计课程的，第七章中的人机工程学及造型设计方面的内容可以不讲。如此等等，不再赘述。

书稿承合肥工业大学朱文予教授悉心审阅，提出了很多宝贵的修改意见，特在此表示深切的谢意。

本书被评选为教育部高等教育“十五”国家级规划教材，并得到了高等教育出版社的大力支持。在此对本书所获得的所有支持表示衷心的感谢!