机电一体化技术PDF电子书下载

第1章 机电一体化技术导论 1

1.1 概述 1

1.2 机电一体化系统的基本组成 3

1.2.1 机电一体化系统的功能组成 3

1.2.2 机电一体化系统的构成要素 5

1.3 一体化理论和设计思想 7

1.3.1 质、能、信息一体化设计 7

1.3.2 功能结构一体化设计 7

1.3.3 广义机电一体化设计 7

1.3.4 虚实一体化设计 8

1.3.5 人—机—环境一体化设计 8

1.4 系统构成要素的相互连接 8

1.4.1 按接口功能分类 9

1.4.2 按变换与调整功能分类 9

1.5 机电一体化系统的分类 9

1.5.1 数控机械类 9

1.5.2 电子设备类 9

1.5.3 机电结合类 9

1.5.4 电液伺服类 10

1.5.5 信息控制类 10

1.6 机电一体化的作用与应用 10

1.6.1 生产能力和工作质量提高 10

1.6.2 使用安全性和可靠性提高 10

1.6.3 调整和维护方便，使用性能改善 10

1.6.4 具有复合功能，适用面广 11

1.6.5 改善劳动条件，有利于自动化生产 11

1.6.6 节约能源，减少耗材 11

1.7 机电一体化理论基础与支撑技术 12

1.7.1 理论基础 12

1.7.2 支撑技术 12

1.8 机电一体化的发展前景 15

1.8.1 机电一体化的发展状况 15

1.8.2 机电一体化的发展趋势 15

第2章 机电一体化精密传动技术 18

2.1 机械系统设计概述 18

2.1.1 机电一体化对传动精度基本要求 19

2.1.2 机械机构主要种类 19

2.1.3 精度设计两个环节 19

2.2 精密机械传动比设计原则 20

2.2.1 机电一体化系统对机械传动的要求 20

2.2.2 总传动比的确定 20

2.2.3 传动链的级数和各级传动比的分配 21

2.3 转动惯量对传动精度的影响 25

2.3.1 数学模型建立 25

2.3.2 机械参数对传动精度的影响 30

2.3.3 间隙对传动精度的影响 32

2.4 几种特殊的精密传动装置 33

2.4.1 谐波齿轮传动 33

2.4.2 滚珠传动装置 36

2.4.3 同步带传动 40

第3章 机电一体化运动执行装置 45

3.1 执行装置概述 45

3.1.1 执行机构的组成及要求 45

3.1.2 执行装置及其分类 46

3.1.3 执行装置的基本动作原理 48

3.1.4 执行装置的特点与性能 49

3.1.5 新型执行装置 50

3.2 电动执行装置 51

3.2.1 直流伺服电动机 51

3.2.2 交流伺服电动机 52

3.2.3 步进电动机 53

3.2.4 直接驱动电动机 55

3.2.5 超声波电动机 55

3.2.6 直线电动机 56

3.2.7 音圈电动机 56

3.3 液压系统执行装置 58

3.3.1 液压系统的组成 58

3.3.2 液压系统的优缺点 59

3.4 气动系统执行装置 60

3.4.1 气动系统的组成 60

3.4.2 气动控制系统优缺点 61

3.5 液压与气动常见装置 62

3.5.1 液压执行装置 62

3.5.2 气动执行装置 63

3.6 其他新型执行装置 64

第4章 机电一体化控制技术基础 66

4.1 控制系统的分类 66

4.1.1 以自动控制方式分类 66

4.1.2 以参与控制方式分类 67

4.1.3 以调节规律分类 68

4.2 控制器的典型系统 69

4.2.1 工控机的定义 69

4.2.2 工控机的组成 69

4.2.3 工控机总线技术 70

4.2.4 常用总线特点 72

4.2.5 数据通信技术 72

4.2.6 工控机的发展 73

4.3 单片微控制器 74

4.3.1 单片机简介 74

4.3.2 单片机特点及应用 75

4.3.3 常用的单片机产品种类 76

4.4 可编程序控制器基础 78

4.4.1 PLC概述 78

4.4.2 PLC特点 79

4.4.3 PLC的分类 80

4.4.4 PLC应用领域 81

4.5 国内外PLC产品介绍 82

第5章 机电一体化感知与检测技术 87

5.1 检测系统的功用与特性 87

5.1.1 检测系统的基本功能 87

5.1.2 检测系统的基本要求 88

5.2 常用传感器 90

5.2.1 线位移传感器 90

5.2.2 角位移传感器及转速传感器 93

5.2.3 加速度与速度传感器 95

5.2.4 力传感器 96

5.2.5 接近传感器与距离传感器 97

5.2.6 温度、流量传感器 98

5.3 检测系统组成及检测原理 99

5.3.1 模拟量检测系统组成及工作原理 99

5.3.2 脉冲信号的检测系统 103

第6章 机电一体化伺服控制技术 106

6.1 伺服系统的基本结构形式及特点 106

6.1.1 伺服系统的基本概念 106

6.1.2 对伺服系统的基本要求 106

6.1.3 伺服系统的基本结构形式 108

6.1.4 伺服系统的分类 109

6.2 伺服系统的执行元件 110

6.2.1 执行元件的种类及特点 110

6.2.2 直流伺服电动机 110

6.2.3 交流伺服电动机 112

6.2.4 步进电动机 113

6.2.5 其他种类执行元件 115

6.3 执行元件的控制与驱动 116

6.3.1 步进电动机的控制与驱动 116

6.3.2 直流伺服电动机的控制与驱动 117

6.4 伺服系统设计方案 120

6.4.1 系统设计方案 120

6.4.2 伺服系统设计方案 123

6.4.3 伺服系统误差分析 126

第7章 机电一体化典型设备机器人 129

7.1 机器人的组成及特征 129

7.1.1 机器人的组成 129

7.1.2 机器人的特征 130

7.1.3 机器人的发展 131

7.2 机器人的分类及应用 133

7.2.1 按信息输入形式分类 133

7.2.2 按坐标类型分类 133

7.2.3 按受控运动方式分类 136

7.2.4 按照机器人的用途分类 137

7.3 机器人系统 138

7.3.1 机器人定义 138

7.3.2 机器人相关概念 138

7.4 机器人控制的组成与分类 139

7.4.1 对机器人控制系统一般要求 139

7.4.2 机器人控制系统的组成 140

7.4.3 机器人控制系统分类 140

7.4.4 机器人控制系统结构 141

7.5 工业机器人概述 141

7.5.1 FANUC机器人 142

7.5.2 ABB机器人 142

7.5.3 安川机器人 143

7.5.4 KUKA机器人 144

第8章 机电一体化技术总体设计准则 147

8.1 机电一体化技术总体设计概述 147

8.1.1 机电一体化总体设计内容 147

8.1.2 机电一体化产品的使用要求与性能指标 149

8.1.3 机电一体化产品功能及性能指标的分配 151

8.1.4 设计思想、类型、准则和规律 154

8.2 机电一体化系统抗干扰技术 156

8.2.1 干扰的定义 156

8.2.2 干扰形成三个要素 157

8.2.3 电磁干扰的种类 157

8.2.4 干扰存在的形式 158

8.3 抑制系统抗干扰技术措施 159

8.3.1 屏蔽 159

8.3.2 隔离 160

8.3.3 滤波 161

8.3.4 接地 162

8.3.5 软件抗干扰设计 164

8.4 提高系统抗干扰能力的方法 164

8.4.1 逻辑设计力求简单可靠 164

8.4.2 硬件自检测和软件自恢复的设计 165

8.4.3 从安装和工艺等方面采取措施以消除干扰 165

第9章 机电一体化技术应用实例 168

9.1 机电一体化技术研发要点 168

9.1.1 基本开发思路 168

9.1.2 用户要求 170

9.1.3 功能要素和模块 170

9.1.4 接口设计要点 171

9.1.5 系统整体方案拟订和评价 171

9.1.6 制作与调试 172

9.2 电机变频控制应用技术 172

9.2.1 常用分类 172

9.2.2 工作原理 173

9.2.3 调节方法 175

9.3 视觉传感式变量施药机器人 175

9.3.1 系统的组成 176

9.3.2 工作原理 177

9.3.3 设计模块 177

9.4 步进电动机单片机控制 178

9.4.1 步进电动机的工作原理 178

9.4.2 步进电动机单片机驱动原理 179

9.4.3 软件设计 180

9.5 机械手PLC控制的实现 183

9.5.1 工程实例详述 183

9.5.2 控制分析与硬件设计 183

9.5.3 逻辑分析与程序设计 184

9.5.4 PLC与单片机简要比较 187

参考文献 189