第1章 绪论 1
1.1机电一体化系统的基本概念及发展概况 1
1.1.1机电一体化的定义 1
1.1.2机电一体化系统的基本组成 2
1.1.3机电一体化系统的发展状况及发展趋势 3
1.2机电一体化系统的设计 6
1.2.1机电一体化系统的设计思想 6
1.2.2机电一体化系统的设计目标 9
1.2.3机电一体化系统的现代设计方法 9
1.3机电一体化系统的设计步骤 13
1.4机电一体化系统的应用 14
第2章 机电一体化系统分析方法 16
2.1机电一体化系统分析和建模的方法 16
2.2机电一体化系统的控制 17
2.2.1系统结构图 17
2.2.2运动微分方程的建立 19
2.2.3传递函数及环节连接计算方法 21
2.2.4系统的频率特性 23
2.2.5系统的稳定性及误差分析 25
2.3机电一体化系统的建模与仿真 30
2.3.1模型与仿真的基本概念 30
2.3.2机械系统建模与仿真 33
2.3.3电气系统建模与仿真 34
2.3.4液压、气动系统建模与仿真 37
2.4机电一体化系统分析软件 41
2.5典型机电一体化系统实例分析 43
2.5.1 MATLAB/Simulink建模软件的应用实例 43
2.5.2机构系统仿真举例 44
第3章 机电一体化系统的设计方法 47
3.1系统工程概述 47
3.1.1系统的基本概念 47
3.1.2系统工程的概念及特点 47
3.1.3系统工程方法论 47
3.1.4系统的描述方法 50
3.1.5计算机系统仿真 52
3.2功能设计 52
3.2.1功能设计方法 53
3.2.2功能设计工具 55
3.2.3机电一体化系统的功能分析与设计实例 55
3.3结构设计 57
3.3.1传动结构设计 58
3.3.2支承结构设计 59
3.3.3结构的整体布局 60
3.3.4机电一体化系统的结构设计实例 61
3.4控制系统的设计 62
3.4.1控制系统的组成 63
3.4.2控制系统的分类 63
3.4.3控制系统的设计 64
3.4.4机电一体化系统的控制系统设计实例 65
3.5信息流设计 67
3.5.1机电一体化系统的基本模型 67
3.5.2分析信息流的工具 68
3.5.3面向数据流图的软件结构设计 70
3.5.4软件的详细设计和编码 71
第4章 机械系统设计 73
4.1概述 73
4.2机械传动系统 73
4.2.1机械传动系统的功能 73
4.2.2机械传动系统的种类 74
4.2.3机械传动部件的设计与选择 75
4.3支承系统 92
4.3.1支承系统的功能及分类 92
4.3.2框架支承结构设计 92
4.3.3导向支承设计 93
4.3.4旋转支承设计 101
4.4机械系统设计参数 105
4.4.1机械零部件的强度和刚度 105
4.4.2机械系统的稳定性 107
4.4.3机械部件的运动精度 108
4.4.4机械结构的工艺性 111
4.5机械系统设计软件 114
4.6机械系统设计实例 116
第5章 电气系统的设计 119
5.1电气控制系统设计的基本内容和一般原则 119
5.1.1电气控制系统设计的基本内容 119
5.1.2电气控制线路设计的一般原则 120
5.2电力拖动方案确定原则和电机的选择 120
5.2.1确定拖动方式 120
5.2.2确定调速方案 121
5.2.3电动机的选择和电动机的启动、制动和反向要求 121
5.3常用低压电器元件的选用 122
5.3.1熔断器 123
5.3.2断路器 124
5.3.3接触器 125
5.3.4继电器 127
5.3.5电磁阀 130
5.4电气设计中应注意的问题 132
5.5典型车床电气控制线路分析 135
5.5.1普通车床的主要工作情况 135
5.5.2 C650型普通车床的电气控制 136
5.5.3 C650普通车床电气控制线路的特点 137
第6章 液压、气动控制系统设计 138
6.1概述 138
6.2液压控制系统设计 139
6.2.1液压控制系统的组成 139
6.2.2液压控制元件 141
6.2.3液压执行元件 141
6.2.4液压控制系统的计算 149
6.2.5液压控制系统实例 165
6.3气动控制系统设计 166
6.31气动控制系统的组成 167
6.3.2气动控制元件及其应用 167
6.3.3气动执行元件及其应用 169
6.3.4气动控制系统的设计 174
6.4液压、气动控制系统仿真 175
6.4.1仿真技术在液压、气动领域的应用 176
6.4.2液压、气动仿真软件 176
第7章 检测系统的设计 179
7.1概述 179
7.1.1传感测量系统的含义 179
7.1.2传感检测技术的地位和作用 179
7.1.3传感检测系统设计 180
7.1.4传感检测系统在机电一体化系统中的应用 182
7.2传感器的分类、选型及实用技术 183
7.2.1传感器及其组成 183
7.2.2传感器的分类 184
7.2.3传感器的性能指标 185
7.2.4传感器选型的一般原则 185
7.2.5传感器的实用技术 188
7.3检测系统的接口及其设计 200
7.3.1数据采集技术 200
7.3.2传感器与计算机接口的关键技术 203
7.3.3 A /D转换器及其接口 205
7.3.4抗干扰技术 207
7.4检测系统的应用实例——数控机床在线检测系统 212
7.4.1数控机床在线检测系统的组成 212
7.4.2数控机床在线检测系统的工作原理 213
7.4.3数控机床在线检测系统编程 214
7.4.4数控机床在线检测系统仿真 215
第8章 计算机控制系统的设计 216
8.1概述 216
8.2计算机控制系统的控制策略 217
8.2.1数字PID控制 217
8.2.2自适应控制 218
8.2.3鲁棒控制 222
8.2.4非线性系统控制 224
8.2.5智能控制 226
8.3常用微处理器的特点及应用技术 231
8.3.1单片机的特点及应用 232
8.3.2 DSP的特点及应用 234
8.3.3可编程控制器的特点及应用 236
8.4控制电动机 239
8.4.1步进电动机 239
8.4.2直流伺服电动机 242
8.4.3交流伺服电动机 245
8.5计算机控制系统的设计实例 247
第9章机电一体化系统（产品）设计应用实例 253
9.1虚拟轴机床 253
9.1.1概述 253
9.1.2虚拟轴机床的特点 255
9.1.3虚拟轴机床技术体系 256
9.1.4虚拟轴机床并联机构结构形式 258
9.2液压挖掘机的机电液控制系统 261
9.2.1液压挖掘机的组成结构及机电液控制形式 261
9.2.2液压挖掘机的控制系统 262
9.3工程车辆自动变速系统 268
9.3.1工程车辆自动变速系统的特点 268
9.3.2工程车辆自动变速系统的组成 269
9.3.3自动变速系统的电控系统 270
9.3.4自动变速系统的液压系统 272
参考文献 276