机电一体化技术PDF电子书下载

第1章　概论 1

1.1　机电一体化的基本概念 2

1.1.1　机电一体化系统的功能构成及定义 2

1.1.2　机电一体化系统的结构要素 4

1.1.3　机电一体化产品的分类 7

1.2　机电一体化关键技术 8

1.2.1　机械设计技术 8

1.2.2　计算机与信息处理技术 9

1.2.3 自动控制技术 9

1.2.4　传感与检测技术 9

1.2.6　机电一体化总体设计技术 10

1.2.5　执行与驱动技术 10

1.3　机电一体化的发展概况 11

1.3.1 国内外机电一体化发展状况 11

1.3.2　机电一体化技术的理论发展 12

1.3.3　数控技术与机器人技术 13

1.3.4　新型的MEMS系统 15

本章小结 17

思考练习 17

第2章　机械系统设计技术 18

2.1　机械设计概述 19

2.1.1　机电一体化对机械系统的要求 19

2.2　传动部件设计 20

2.1.2　机械系统的组成 20

2.2.1 带传动 21

2.2.2　谐波齿轮传动 25

2.2.3　滚珠螺旋传动 27

2.3　轴系 30

2.3.1 轴 31

2.3.2　轴毂联结 35

2.3.3 轴承 36

2.4　支撑件设计 40

2.4.1 导向支撑部件 41

2.4.2　旋转支撑部件 46

2.4.3　机架与机座 49

2.4.4　润滑与润滑剂 51

2.5　执行机构设计 54

2.5.1 微动机构 54

2.5.2　定位机构 56

2.5.3　数控机床回转刀架 57

2.5.4　工业机器人末端执行器 58

本章小结 61

思考练习 61

第3章　检测与传感系统设计技术 62

3.1.1　传感器的组成 63

3.1　传感器的组成和分类 63

3.1.2　传感器的分类 64

3.1.3　传感器的性能指标及选用原则 66

3.2　常见传感器及其工作原理 67

3.2.1　光电编码器 67

3.2.2　光栅尺 70

3.2.3 电阻应变计 73

3.2.4　温度传感器 76

3.2.5　霍尔效应线位移传感器 80

3.2.6　超声波传感器 81

3.2.7　传感器的发展趋势 82

3.3.1　模拟信号处理 84

3.3　检测数据的处理方法 84

3.3.2　数字信号处理 86

3.3.3　信号调制与解调 89

3.4　传感器信号的计算机检测技术 96

3.4.1　传感器的测量电路 96

3.4.2　传感器的计算机接口 97

3.4.3 传感器在机电一体化系统中的应用实例——车载信息系统 102

本章小结 104

思考练习 105

第4章　接口设计概述 106

4.1.2　接口设计的任务及主要类型 107

4.1 接口设计概述 107

4.1.1　接口的基本概念 107

4.1.3　接口设计的基本原则及要求 108

4.2　常用总线 109

4.2.1 ISA总线 110

4.2.2 VESA总线 114

4.2.3 PCI总线 115

4.2.4 AGP标准 119

4.2.5 STD总线 119

4.3　人机接口 122

4.3.1　输入接口 123

4.3.2　输出接口 125

4.4　机电接口 127

4.4.1　输入接口 128

4.4.2　输出接口 128

本章小结 129

思考练习 130

第5章　机电一体化控制系统设计技术 131

5.1　控制系统概述 132

5.1.1　控制系统的组成及其特点 132

5.1.2　控制系统的分类 133

5.1.4　控制系统的设计步骤 134

5.1.3　控制系统的几种实现方式 134

5.2　系统数学模型 135

5.2.1　输入－输出模型 136

5.2.2　状态模型 138

5.2.3　传递函数 140

5.2.4　传递函数与状态方程的转换 143

5.2.5　方框图 144

5.3　系统响应 147

5.3.1 时间响应 147

5.3.2　频率响应 151

5.3.3　性能指标 154

5.4.1　传统控制策略 155

5.4　系统的控制策略 155

5.4.2　现代控制策略 156

5.4.3　智能控制策略 159

5.4.4　控制策略的相互渗透和结合 162

5.5　微机控制装置的设计 163

5.5.1　控制装置及微机的选择 164

5.5.2　提高系统控制装置的可靠性 165

5.6　数字控制器的设计 167

5.6.1　PID数字控制器 167

5.6.2　Smith数字控制器 172

5.6.3　最少拍无差系统的设计 173

本章小结 176

思考练习 176

第6章　机电一体化系统的执行与驱动技术 179

6.1　基本概念 180

6.1.1　执行元件的特点及类型 180

6.1.2　机电控制系统对执行元件的要求 181

6.2　步进电机的工作原理及驱动方法 182

6.2.1　步进电机的工作原理及特性 183

6.2.2　步进电机的驱动方法 187

6.3.1　直流伺服电机的分类与特性 190

6.3　直流伺服电机的工作原理及驱动方法 190

6.3.2　直流伺服电动机的驱动方法 194

6.4　交流伺服电机的工作原理及驱动方法 195

6.4.1　交流伺服电机的分类特性 196

6.4.2　交流伺服电机的工作原理与驱动 197

6.4.3　机电一体化系统常用控制用电机性能比较 201

6.5　液压执行元件的特性与选择方法 203

6.5.1　液压泵 203

6.5.2　液压缸 205

6.5.3　液压电机 207

6.5.4　液压执行元件的选择方法 208

思考练习 211

本章小结 211

第7章　多机与网络通信 212

7.1　基本概念、功能、分类和性能参数 213

7.1.1　基本概念和功能 213

7.1.2　分类 213

7.1.3　性能参数 215

7.2　多机系统总线 216

7.2.1 单总线 216

7.2.2 I2C总线 219

7.2.3 ULAN总线 224

7.2.4　位总线 227

7.2.5　CAN总线 233

7.2.6　以太网体系结构与网络协议 233

7.3　工业控制网 238

7.3.1　工业控制网概述 238

7.3.2　工业控制网的网络协议分层结构 240

7.3.3　工业控制网设计的一般内容 241

本章小结 242

思考练习 242

第8章　机电一体化系统总体设计 243

8.1　概述 244

8.1.1　总体设计的概念与过程描述 244

8.1.2　总体设计的原则与方法 246

8.1.3 总体设计中的关键因素 248

8.2　特性、性能指标分析以及功能和性能指标分配 251

8.2.1　机电一体化系统的特性指标分析 251

8.2.2　机电一体化系统的功能与性能指标分配 254

8.2.3　机电一体化系统的性能评价 256

8.3　机电一体化设计方法 258

8.3.1　机电一体化系统的设计与优化方法 258

8.3.2　机电一体化系统的可靠性设计方法 263

本章小结 266

思考练习 266

第9章　机电一体化系统设计指导 267

9.1　机电一体化系统的设计思路与开发过程 268

9.1.1　机电一体化系统分析 268

9.1.2　机电一体化系统设计原则 269

9.1.3　机电一体化系统设计过程 270

9.2　机电一体化产品开发实例及应用 276

9.2.1　模糊控制洗衣机设计 276

9.2.2　变频式空调器设计思路与开发过程 283

9.2.3　基于GPS的交通管理系统 292

本章小结 299

思考练习 299

参考文献 300