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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