第1章 绪论 1
1.1 机械与电子信息技术的结合 1
1.2 机电一体化的创新设计方法 1
1.2.1 系统设计方法 1
1.2.2 机电知识和技能的结合 2
1.2.3 课程设计和毕业设计 2
1.2.4 机电一体化系统实验室 3
第2章 机电一体化技术与现代制造业 5
2.1 机电一体化技术的重点发展方向 5
2.1.1 工业生产过程控制系统 5
2.1.2 智能化仪器仪表与测试技术 7
2.1.3 先进制造技术 8
2.2 机电一体化技术的重点应用产业 10
2.2.1 医疗仪器技术、设备与医学专用软件 10
2.2.2 电力系统自动化技术 11
2.2.3 汽车工业相关技术产品 12
2.3 我国现代制造业集聚发展的机制与模式 13
2.3.1 我国现代制造业集聚发展情况 13
2.3.2 我国高技术产业集聚发展的机制分析 14
2.3.3 我国高技术产业集聚发展的模式 15
第3章 创新设计原理 16
3.1 系统设计的环节和合理步骤 16
3.1.1 完成一项设计的主要环节 17
3.1.2 设计步骤 18
3.2 功能分析原理 18
3.2.1 功能分析概念 19
3.2.2 功能分类 19
3.2.3 关键技术功能设计 20
3.2.4 工艺功能设计 21
3.3 系统设计的基本原则 23
3.3.1 功能原理设计的创造性思维 23
3.3.2 创造性的思维规律 24
3.3.3 类比 26
3.3.4 模块化组合设计 26
3.3.5 动态设计分析 28
3.3.6 热效应设计 30
第4章 CAD工具软件 34
4.1 三维立体结构设计 34
4.1.1 三维CAD技术的发展历程 34
4.1.2 常用的CAD系统介绍 35
4.1.3 专业CAD系统 37
4.1.4 AutoCAD的使用方法 39
4.2 Protel电路设计软件 44
4.2.1 Protel 99 SE的功能 44
4.2.2 Protel 99 SE电路板设计的操作步骤 45
4.2.3 电路原理图设计 47
4.2.4 印制电路板图的设计 48
4.3 MCGS控制工程组态软件 50
4.3.1 国内外主要产品与功能 51
4.3.2 MCGS组态软件介绍 51
4.3.3 MCGS的主要功能及特性 52
4.3.4 MCGS组态软件的系统构成 53
4.3.5 MCGS组态软件各组成部分的功能 54
4.4 控制系统仿真软件——MATLAB/Simulink 55
4.4.1 计算机仿真基本步骤 55
4.4.2 MATLAB的发展历史 56
4.4.3 MATLAB的主要功能及特点 57
4.4.4 MATLAB的常用工具箱 58
4.4.5 Simulink初步 59
4.5 项目管理 61
4.5.1 项目管理的基本概念 62
4.5.2 PMI项目管理体系 64
4.5.3 项目规划 66
4.5.4 项目活动的图形表示法 72
4.5.5 项目实施 73
第5章 机电一体化系统设计 76
5.1 设计原理 76
5.1.1 基本构成与功能单元 76
5.1.2 机电一体化系统的基本类型与关键技术 78
5.2 顺序控制系统 79
5.2.1 可编程序控制器自动送料车试验系统 79
5.2.2 运料车系统的设计 79
5.2.3 变频调速加减速控制 80
5.3 轨迹控制系统 80
5.3.1 绘图机试验系统 80
5.3.2 步进电动机的速度控制系统 80
5.3.3 插补的基本原理 81
5.3.4 步进电动机插补程序设计 83
5.4 过程控制系统 84
5.4.1 PID控制的基本原理 85
5.4.2 复杂控制系统 92
5.4.3 智能温控器电热炉控制系统 98
5.4.4 双容水箱液位控制系统 98
5.5 综合控制系统 107
5.5.1 实验室设备集成控制系统 107
5.5.2 多级综合系统的通信管理技术 108
5.5.3 无线数据传输 108
5.5.4 遥控技术 113
第6章 试验与调试 115
6.1 模型试验的相似理论 115
6.1.1 相似概念 115
6.1.2 相似定理 116
6.2 试验设计 117
6.2.1 试验设计原则 117
6.2.2 模型设计 119
6.3 检测和调试 119
6.3.1 试验的准备 119
6.3.2 系统调试过程 120
6.3.3 板材加工系统调试过程 121
第7章 基础单元设计 123
7.1 支撑件设计 123
7.1.1 转动支承——轴承 123
7.1.2 移动支承——导轨 124
7.2 传动件设计 125
7.2.1 转动 126
7.2.2 运动变换 127
7.2.3 特定轨迹运动 128
7.3 结构件设计 128
7.3.1 结构设计 128
7.3.2 结构材料与制造工艺 129
7.3.3 连接与连接方法 132
7.3.4 外表装饰技术 133
第8章 驱动及其控制单元设计 135
8.1 电动机驱动 135
8.1.1 电动机品种与选型设计 135
8.1.2 小型电动机 137
8.1.3 动力电动机 138
8.1.4 伺服电动机 138
8.1.5 步进电动机 141
8.1.6 直线电动机 144
8.1.7 电池移动供电技术 145
8.2 气液驱动 148
8.2.1 气动 148
8.2.2 液压驱动 149
8.3 其他电驱动形式 152
8.3.1 电磁铁 152
8.3.2 泵 154
8.3.3 加热器 156
8.3.4 电功率调节 158
第9章 检测单元设计 160
9.1 位置检测 160
9.1.1 行程开关 160
9.1.2 微动开关 161
9.1.3 接近开关 161
9.2 位移检测 163
9.2.1 位移测量 163
9.2.2 料位测量 164
9.2.3 角度测量 165
9.2.4 激光测距仪 165
9.3 速度和加速度测量 166
9.3.1 速度和频率 166
9.3.2 加速度和振动 167
9.4 物理量的检测 168
9.4.1 温度检测 168
9.4.2 压力、力矩、扭矩 170
9.4.3 流量 172
9.4.4 其他检测方法 174
第10章 显示与操作单元设计 176
10.1 人机工程学指导显示与操作设计 176
10.1.1 人机系统 176
10.1.2 显示与操作在人机系统中的协调性 177
10.1.3 显示与操作的设计要求 178
10.2 显示与操作产品 179
10.2.1 显示产品 179
10.2.2 操作产品 183
10.2.3 显示与操作集成模块 185
10.3 操作面板 188
10.3.1 操作面板的功能 188
10.3.2 设备操作面板 189
10.3.3 薄膜开关操作面板 190
第11章 控制单元设计 193
11.1 继电器与可编程序控制器 193
11.1.1 逻辑控制与继电器 193
11.1.2 可编程序控制器 196
11.1.3 可编程序控制器的使用 199
11.2 单片机 203
11.2.1 单片机的功能 203
11.2.2 MCS-51系列单片机 205
11.2.3 单片机编程与仿真开发系统 209
11.3 智能控制仪表 210
11.3.1 智能控制仪表技术 210
11.3.2 智能温控器的功能 212
11.4 工控机 214
11.4.1 工控机的发展 214
11.4.2 研华工控机产品系列 215
第12章 典型应用系统 220
12.1 顺序控制系统 220
12.1.1 智能控制注塑机系统 220
12.1.2 单片机控制水浴仪 221
12.1.3 全自动智能包装机 224
12.2 轨迹控制系统 225
12.2.1 数控冲床 225
12.2.2 激光雕刻机 226
12.2.3 电脑绣花机 226
12.3 过程控制系统 228
12.3.1 室内环境控制系统 228
12.3.2 智能控制热处理系统 229
12.3.3 智能印染系统 229
12.4 综合控制系统 230
12.4.1 生产物流系统 230
12.4.2 激光导引AGV系统 232