1 机电一体化导论 1
1.1 概述 2
1.2 机电一体化系统的基本组成 4
1.2.1 机电一体化系统的功能组成 4
1.2.2 机电一体化系统的构成要素 6
1.3 机电一体化系统的分类 7
1.4 机电一体化的优点和效益 8
1.5 机电一体化的理论基础与关键技术 10
1.5.1 理论基础 10
1.5.2 关键技术 11
1.6 机电一体化的发展 13
1.6.1 机电一体化的发展状况 13
1.6.2 机电一体化的发展趋势 16
本章小结 17
思考题与习题 17
2 机电一体化机械技术 18
2.1 机电一体化中的机械系统 19
2.1.1 机械系统的构成 19
2.1.2 机械系统设计的要求 20
2.1.3 机械参数对系统性能的影响 20
2.2. 机电一体化系统中常用的传动机构 22
2.2.1 机械传动系统的特性 23
2.2.2 螺旋传动 32
2.2.3 齿轮传动 43
2.2.4 同步带传动 54
2.3 机电一体化系统中常用的执行机构 57
2.3.1 执行机构的基本要求 57
2.3.2 微动执行机构 58
2.3.3 工业机械手末端执行器 60
2.4 机电一体化中的虚拟样机技术 65
2.4.1 虚拟样机技术的内容 65
2.4.2 虚拟样机技术的应用 67
本章小结 69
思考题与习题 69
3 传感检测技术 70
3.1 传感检测技术概述 71
3.1.1 传感器及其组成 71
3.1.2 传感检测系统 72
3.1.3 传感器的分类 74
3.1.4 传感器的发展趋势 78
3.2 机电一体化系统中常用的传感器 79
3.2.1 位移测量传感器 79
3.2.2 速度测量传感器 81
3.2.3 力、压力和扭矩测量传感器 84
3.3 传感器的特性及选用原则 85
3.3.1 传感器的静态特性与动态特性 85
3.3.2 传感器的选用原则 87
3.4 传感器的校准与安装 89
3.4.1 传感器的校准 89
3.4.2 传感器的安装 89
3.5 传感器测量电路及其计算机接口 91
3.5.1 传感器的测量电路 91
3.5.2 传感器与微机的接口 93
本章小结 97
思考题与习题 99
4 伺服驱动技术 100
4.1 伺服驱动技术概述 101
4.1.1 伺服驱动系统的基本概念 101
4.1.2 伺服驱动系统的基本要求 102
4.2 伺服驱动系统的种类及其特性 102
4.2.1 按使用能量分类 102
4.2.2 按控制原理分类 104
4.3 常用的伺服驱动系统 105
4.3.1 伺服电动机的种类及其选用 105
4.3.2 步进电动机及其驱动 108
4.3.3 直流（DC）伺服电动机及其驱动 117
4.3.4 交流（AC）伺服电动机及其驱动 123
4.3.5 直线电动机 127
4.3.6 液压和气压伺服系统 128
本章小结 131
思考题与习题 133
5 自动控制技术 134
5.1 机电一体化自动控制技术概述 135
5.2 机电一体化自动控制系统的设计 136
5.3 机电一体化系统的建模与仿真 137
5.3.1 系统模型与系统仿真 137
5.3.2 机电一体化系统的数学模型 139
5.3.3 计算机仿真的实现与Simulink仿真工具箱 142
5.4 计算机控制技术 146
5.4.1 计算机控制系统的组成 146
5.4.2 数字PID控制算法 148
5.4.3 计算机控制系统的常用类型 154
5.4.4 计算机控制系统的设计 155
5.5 可编程序控制器技术 160
5.5.1 PLC概述 160
5.5.2 PLC的组成 163
5.5.3 PLC的编程与实现 165
5.5.4 PLC控制系统的设计 166
5.6 嵌入式技术 168
5.6.1 嵌入式系统概述 168
5.6.2 嵌入式系统的组成 169
5.6.3 嵌入式系统的设计 172
5.6.4 嵌入式系统开发实例 175
5.7 现场总线技术 177
5.7.1 现场总线技术概述 177
5.7.2 现场总线技术的结构特性 178
5.7.3 常用的现场总线技术 179
5.8 电磁兼容技术 182
5.8.1 电磁兼容技术概述 182
5.8.2 电磁兼容性设计 184
5.8.3 常用的干扰抑制技术 185
本章小结 194
思考题与习题 196
6 机电一体化系统设计与综合 198
6.1 机电一体化系统设计概述 199
6.1.1 机电一体化系统的设计流程 199
6.1.2 设计思想、设计类型和设计准则 201
6.2 机电一体化系统的产品规划 202
6.2.1 需求分析 203
6.2.2 需求设计 204
6.3 机电一体化系统的概念设计 205
6.3.1 概念设计的内涵和特征 206
6.3.2 概念设计的过程 208
6.4 机电一体化系统的详细设计 218
6.4.1 机械系统设计 219
6.4.2 传感与检测系统设计 219
6.4.3 接口设计 220
6.4.4 控制系统设计 221
6.5 机电一体化系统的评价与决策 224
6.5.1 系统的评价 224
6.5.2 系统的决策 227
6.6 机电一体化系统的现代设计方法 228
6.6.1 可靠性设计 228
6.6.2 优化设计 231
6.6.3 反求设计 232
6.6.4 绿色设计 235
6.6.5 虚拟设计 238
本章小结 239
思考题与习题 241
7 机电一体化系统实例 242
7.1 工业机器人系统 242
7.1.1 工业机器人的组成与分类 243
7.1.2 工业机器人系统组成实例分析 245
7.2 CNC数控设备 254
7.2.1 CNC数控设备概述 254
7.2.2 CNC机床分类 256
7.2.3 CNC机械加工中心 256
7.3 全自动洗衣机 261
7.3.1 洗涤方式 262
7.3.2 KW-20LX型全自动洗衣机控制系统 262
本章小结 264
思考题与习题 265
参考文献 266