机电一体化系统设计PDF电子书下载

第1章 概论 1

1.1机电一体化概念 1

1.2机电一体化系统的构成 1

1.3机电一体化关键技术 1

复习思考题 3

第2章 机械系统部件及其设计 4

2.1概述 4

2.1.1机电一体化产品对机械系统部件的基本要求 4

2.1.2机电一体化产品机械系统的基本组成及其功能 4

2.2机械传动机构 5

2.2.1齿轮传动机构及其设计 6

2.2.2丝杠螺母机构及其选用 15

2.2.3同步带传动 30

2.3导向与支承机构 36

2.3.1回转运动支承 36

2.3.2直线运动支承 42

2.3.3框架类支承构件 54

2.4机械执行机构 59

2.4.1机械执行机构的功能 60

2.4.2机械执行机构的分类 62

2.4.3机械执行机构设计的要求 63

2.4.4机械执行机构设计的步骤 63

复习思考题 64

第3章 检测传感器及其接口电路 66

3.1温度传感器 66

3.2力传感器 68

3.2.1金属电阻应变片式力传感器 69

3.2.2半导体应变式力传感器 70

3.3位移测量传感器 71

3.3.1电容位移传感器 71

3.3.2气隙电感位移传感器 72

3.3.3差动变压器结构电感式位移传感器 73

3.3.4涡流电感式位移传感器 74

3.4光电传感器 75

3.5光电编码器 78

3.5.1增量式光电编码器构成及原理 78

3.5.2绝对式光电编码器构成及原理 80

3.5.3增量式光电编码器计数电路 81

3.6电流环信号传输 83

3.7运算放大器的基本电路 83

复习思考题 86

第4章 执行元件及控制 87

4.1执行元件的分类 87

4.1.1电动执行元件 87

4.1.2气动执行元件 88

4.1.3液压执行元件 89

4.2直流电动机的基本工作原理 90

4.3三相异步电动机的旋转磁场 91

4.4步进电动机 92

4.5直线电动机 94

4.5.1直线感应电动机 95

4.5.2直线直流电动机 97

4.5.3直线步进电动机 98

4.6直流电动机的驱动控制 100

4.6.1开关型功率接口电路 100

4.6.2直流电动机PWM驱动方式 104

4.6.3 IR2130三相驱动控制集成芯片 107

4.7交流伺服电动机控制 110

4.8电-气比例阀、伺服阀 111

4.8.1滑阀式电气方向比例阀 112

4.8.2动圈式二级方向伺服阀 113

4.8.3动圈式压力伺服阀 114

4.8.4脉宽调制伺服阀 115

4.8.5电-气比例伺服系统的应用实例（柔性定位伺服汽缸） 117

4.9电-液比例阀、伺服阀 118

4.9.1电-液伺服阀 118

4.9.2电-液比例阀 121

复习思考题 122

第5章 单片机及接口电路设计 123

5.1 MCS-51单片机 123

5.1.1 MCS-51单片机的引脚描述及片外总线结构 123

5.1.2 MCS-51片内总体结构 125

5.1.3 MCS-51单片机基本外围电路 125

5.1.4 MCS-51单片机看门狗电路（MAX6814） 127

5.2 A/D转换及与单片机接口电路设计 129

5.3多路模拟开关 131

5.4 AVR单片机简介 133

5.4.1 ATmega128的结构和主要特点 133

5.4.2 ATmega128的封装和引脚 134

5.4.3 ATmega128的I/O端口描述 136

5.4.4 ATmega128端口的第2功能 137

5.4.5 ATmega128的时钟系统 143

5.5 AVR单片机开发工具（ATmega128） 144

5.5.1 ICCAVR集成开发环境 144

5.5.2 ICCAVR介绍 144

5.5.3 ICCAVR导游 151

5.5.4 ICCAVR C库函数与启动文件 152

5.5.5访问AVR硬件的编程 154

5.6 ATmega128基础实例 155

5.6.1发光二极管应用实验 155

5.6.2键盘电路应用实例 157

复习思考题 160

第6章 机电一体化系统的抗干扰设计 161

6.1电磁干扰形成的条件 161

6.2干扰源 162

6.2.1供电干扰 162

6.2.2过程通道干扰 162

6.2.3场干扰 163

6.3提高系统抗电源干扰能力的方法 163

6.3.1配电方案中的抗干扰措施 163

6.3.2利用电源监视电路抗电源干扰 164

6.3.3用Watchdog抗电源干扰 164

6.4电场与磁场干扰耦合的抑制 165

6.4.1电场与磁场干扰耦合的特点 165

6.4.2电场与磁场干扰耦合的抑制 166

6.5几种接地技术 170

6.5.1单点接地 170

6.5.2多点接地 170

6.5.3混合单点接地 171

6.5.4混合多点接地 171

6.5.5接地的一般性原则 172

6.6过程通道抗干扰措施 173

6.7模拟信号的线性光耦隔离 176

6.7.1 HCNR200基本工作原理 176

6.7.2 HCNR200的基本工作电路 177

6.7.3 HCNR200应用电路设计 177

6.8空间干扰的抑制 179

6.9软件抗干扰技术 179

6.9.1实施软件抗干扰的必要条件 179

6.9.2数据采样的干扰抑制 179

6.9.3程序运行失常的软件抗干扰措施 181

6.10铁氧体插损器 181

6.10.1铁磁性材料（铁氧体）特性 181

6.10.2磁导率对电磁干扰的影响 181

6.10.3铁氧体的特性阻抗 183

6.10.4铁氧体插损器件及应用 185

复习思考题 190

第7章 机电一体化系统设计实例 191

7.1 RC伺服电动机控制 191

7.1.1 RC伺服电动机简介 191

7.1.2 RC伺服电动机的内部组成 191

7.1.3 RC伺服电动机的控制 192

7.1.4硬件电路图 192

7.1.5 RC伺服电动机的正向旋转和逆向旋转控制实验 193

7.1.6 RC伺服电动机的旋转相应角度实验 194

7.1.7 RC伺服电动机速度控制实验 195

7.2步进电动机应用软／硬件设计实例 197

7.2.1步进电动机概述 197

7.2.2步进电动视的分类与结构 197

7.2.3步进电动机的基本参数 198

7.2.4步进电动机的特性 198

7.2.5反应式步进电动机的结构 199

7.2.6反应式步进电动机的工作原理 200

7.2.7步进电动机的失步、振荡及解决方法 203

7.2.8步进电动机的控制 204

7.2.9步进电动机的应用设计 207

7.3小型打印机系统 209

7.3.1硬件电路设计 209

7.3.2典型器件选型及介绍 213

7.3.3硬件电路 214

7.3.4软件设计 217

7.3.5经验总结 220

7.4直流电动机的控制实例 221

7.4.1硬件电路设计 221

7.4.2典型器件选型及介绍 223

7.4.3硬件电路 225

7.4.4软件设计 228

复习思考题 235