機電一體化系統(tǒng)設(shè)計（修訂版）

第1 章總論

1．1 “機電一體化”涵義

1．2 優(yōu)先發(fā)展機電一體化領(lǐng)域及共性關(guān)鍵技術(shù)

1．3 機電一體化系統(tǒng)構(gòu)成要素及功能構(gòu)成

1．4 機電一體化系統(tǒng)構(gòu)成要素的相互連接

1．5 機電一體化系統(tǒng)的評價

1．6 機電一體化系統(tǒng)的設(shè)計流程

1．7 機電一體化系統(tǒng)設(shè)計的考慮方法及設(shè)計類型

一、機電一體化系統(tǒng)設(shè)計的考慮方法

二、機電一體化系統(tǒng)的設(shè)計類型

1．8 機電一體化工程與系統(tǒng)工程

1．9 機電一體化系統(tǒng)設(shè)計的設(shè)計程序、準(zhǔn)則和規(guī)律

1．10 機電一體化系統(tǒng)的開發(fā)工程與現(xiàn)代設(shè)計方法

一、機電一體化系統(tǒng)的開發(fā)工程

二、機電一體化系統(tǒng)設(shè)計與現(xiàn)代設(shè)計方法

思考題和習(xí)題

第2章 機電一體化系統(tǒng)的機械系統(tǒng)部件選擇與設(shè)計

2．1機械系統(tǒng)的選擇與設(shè)計要求

2．2機械傳動部件的選擇與設(shè)計

一、機械傳動部件及其功能要求

二、絲桿螺母機構(gòu)的基本傳動形式

三、滾珠絲杠副傳動部件

四、齒輪傳動部件

五、撓性傳動部件

六、間歇傳動部件

2．3 導(dǎo)向支承部件的選擇與設(shè)計

一、導(dǎo)軌副的組成、種類及其應(yīng)滿足的要求

二、滑動導(dǎo)軌副的結(jié)構(gòu)及選擇

三、滾動導(dǎo)軌副的類型與選擇

四、靜壓導(dǎo)軌副工作原理

2．4 旋轉(zhuǎn)支承部件的選擇與設(shè)計

一、旋轉(zhuǎn)支承部件的種類及基本要求

二、圓柱支承

三、圓錐支承

四、填入式滾動支承

五、其他形式支承

2．5 軸系部件的選擇與設(shè)計

一、軸系設(shè)計的基本要求

二、軸（主軸）系用軸承的類型與選擇

三、提高軸系性能的措施

2．6 機電一體化系統(tǒng)的機座或機架

一、機座或機架的作用及基本要求

二、機座或機架的結(jié)構(gòu)設(shè)計要點

思考題和習(xí)題

第3章 機電一體化系統(tǒng)執(zhí)行元件的選擇與設(shè)計

3．1 執(zhí)行元件的種類、特點及基本要求

一、執(zhí)行元件的種類及特點

二、執(zhí)行元件的基本要求

3．2 常用的控制用電動機

一、控制用電動機的基本要求

二、控制用電動機的種類、特點及選用

3．3 步進電動機及其驅(qū)動

一、步進電動機的特點與種類

二、步進電動機的工作原理

三、步進電動機的運行特性及性能指標(biāo)

四、步進電動機的驅(qū)動與控制

3．4 直流（DC）和交流（Ac）伺服電動機及其驅(qū)動

一、直流（DC）伺服電動機及其驅(qū)動

二、交流（AC）伺服電動機及其驅(qū)動

思考題和習(xí)題

第4章 機電一體化系統(tǒng)的微機控制系統(tǒng)選擇及接口設(shè)計

4．1 專用與通用、硬件與軟件的權(quán)衡與抉擇

4．2 微機控制系統(tǒng)的設(shè)計思路

4．3 微型計算機的系統(tǒng)構(gòu)成及種類

一、微型計算機的系統(tǒng)構(gòu)成

二、微型計算機的種類

4．4 微型計算機軟件與程序設(shè)計語言

4．5 微型計算機的應(yīng)用領(lǐng)域及選用要點

4．6 8086/8088CPU微機的硬件結(jié)構(gòu)特點

一、8086/8088CPU的主要結(jié)構(gòu)特點

二、8086/8088CPU的最大與最小工作模式

三、8086/8088CPU引腳的功能定義

四、8086CPU最小、最大工作模式系統(tǒng)的典型配置

4．7 Z80CPU微機的結(jié)構(gòu)特點及存儲器、輸入/輸出擴展接口

一、Z80CPU的結(jié)構(gòu)特點

二、總線驅(qū)動器

三、存儲器

四、輸入/輸出接口

五、Z80CPU的存儲器及I/O接口擴展舉例

4．8 單片機的結(jié)構(gòu)特點及最小應(yīng)用系統(tǒng)

一、MCS-51 系列單片機的結(jié)構(gòu)特點

二、MCS-51 系列單片機的最小應(yīng)用系統(tǒng)及其擴展

4．9 數(shù)字顯示器及鍵盤的接口電路

一、數(shù)字顯示器的結(jié)構(gòu)及其工作原理

二、鍵盤、顯示器的接口電路

4．10 可編程邏輯控制器（PLC）的構(gòu)成及應(yīng)用舉例

一、PLC的構(gòu)成及工作原理

二、PLC的應(yīng)用舉例

4．11 微機應(yīng)用系統(tǒng)的輸入/輸出控制的可靠性設(shè)計

一、光電隔離電路設(shè)計

二、信息轉(zhuǎn)換電路設(shè)計

4．12 常用檢測傳感器的性能特點、選用及微機接口

一、檢測傳感器的分類與基本要求

二、各類傳感器的主要性能及優(yōu)缺點

三、傳感器的選用原則及注意事項

四、檢測傳感器的測量電路

五、檢測傳感器的微機接口

思考題和習(xí)題

第5章 機電一體化系統(tǒng)的元、部件的特性分析

5．1 自動控制理論與機電一體化系統(tǒng)

5．2 機電一體化系統(tǒng)元、部件的動態(tài)特性分析

一、機械系統(tǒng)特性及變換機構(gòu)

二、機械系統(tǒng)的機構(gòu)靜力學(xué)特性分析

三、機械系統(tǒng)的機構(gòu)動力學(xué)特性分析

四、兩自由度機器人運動軌跡創(chuàng)成所需轉(zhuǎn)矩分析

5．3 傳感器的動態(tài)特性分析

一、動電式變換器的特性分析

二、壓電式變換器的特性分析

5．4 執(zhí)行元件的動態(tài)特性分析

一、電磁變換執(zhí)行元件的特性分析

二、具有反饋環(huán)節(jié)的驅(qū)動電路電磁變換執(zhí)行元件的特性分析

三、壓電式執(zhí)行元件及其特性分析

四、執(zhí)行元件與機械慣性阻轉(zhuǎn)矩的匹配方法

五、凸輪曲線理論

思考題和習(xí)題

第6章 機電一體化系統(tǒng)的機電有機結(jié)合分析與設(shè)計

6．1 機電一體化系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)與動態(tài)設(shè)計

6．2 機電有機結(jié)合之一--機電一體化系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)設(shè)計考慮方法

一、典型負(fù)載分析

二、執(zhí)行元件的匹配選擇

三、減速比的匹配選擇與各級減速比的分配

四、檢測傳感裝置、信號轉(zhuǎn)換接口電路、放大電路及電源等的匹配選擇與設(shè)計

五、系統(tǒng)數(shù)學(xué)模型的建立及主諧振頻率的計算

6．3機電有機結(jié)合之二——機電一體化系統(tǒng)的動態(tài)設(shè)計考慮方法

一、機電伺服系統(tǒng)的動態(tài)設(shè)計

二、系統(tǒng)的調(diào)節(jié)方法

三、機械結(jié)構(gòu)彈性變形對系統(tǒng)特性的影響

四、傳動間隙對系統(tǒng)特性的影響

五、機械系統(tǒng)實驗振動模態(tài)參數(shù)識別

6．4機電一體化系統(tǒng)的可靠性、安全性設(shè)計

一、可靠性設(shè)計

二、安全性設(shè)計

思考題和習(xí)題

第7章 常用機械加工設(shè)備的機電一體化改造分析與設(shè)計

7．1機床的機電一體化改造分析

一、機械傳動系統(tǒng)的改造設(shè)計方案分析

二、機械傳動系統(tǒng)的簡化”

三、機床機電一體化改造的性能及精度選擇

四、機床進給系統(tǒng)的有機結(jié)合的匹配計算

7．2微機控制系統(tǒng)的設(shè)計分析

一、選擇Z80CPU單板機的控制系統(tǒng)設(shè)計(以車床為例)

二、選擇8031單片機的控制系統(tǒng)設(shè)計(以x—y工作臺為例)

三、XA6132型銑床的多CPU直流伺服系統(tǒng)設(shè)計

思考題和習(xí)題

第8章 典型機電一體化系統(tǒng)(產(chǎn)品)設(shè)計簡介

8．1工業(yè)機器人

一、簡述

二、電動噴砂(多關(guān)節(jié)型)機器人

三、裝配機器人(SCARA型)

8．2計算機數(shù)字控制(cNC)機床設(shè)計簡介

一、簡述。

二、CNC機床的分類及控制方式

三、CNC系統(tǒng)的組成和作用

四、CNC控制程序編制基礎(chǔ)

五、BKX—I型變軸計算機數(shù)控(CNC)機床設(shè)計

六、PRS—xY型混聯(lián)CNC機床設(shè)計

七、CNC機械加工中心(MC)

8．3汽車的機電一體化

一、簡述

二、汽車用傳感器

三、數(shù)字式電子點火系統(tǒng)。

四、電子控制的自動變速器

五、汽車自動空調(diào)系統(tǒng)

8．4電子秤

8．5三坐標(biāo)測量機

8．6電子灶烹調(diào)自動化

8．7自動售票機

8．8自動售貨機

思考題和習(xí)題

附錄 常用基本邏輯符號的中外及新舊標(biāo)準(zhǔn)對照表

參考文獻 2100433B

機電一體化系統(tǒng)設(shè)計是從“系統(tǒng)”的觀點出發(fā)，利用機械技術(shù)、微機控制技術(shù)和信息技術(shù)，通過“一體化”即機電有機結(jié)合的方法，構(gòu)造最佳的系統(tǒng)（或產(chǎn)品）。《機電一體化系統(tǒng)設(shè)計》對組成產(chǎn)品機械系統(tǒng)的元、部件和微機控制系統(tǒng)的元、器件的工作原理、特點、選用原則與方法進行了論述，對其、靜、動態(tài)特性進行了簡要分析，并從機電有機結(jié)合（機電一體化）的角度，對系統(tǒng)（產(chǎn)品）的穩(wěn)態(tài)設(shè)計與動態(tài)設(shè)計方法做了較詳細(xì)介紹并列舉了設(shè)計實例。書中還簡要介紹了一些典型的機電一體化系統(tǒng)。書后附有常用基本邏輯符號的中外及新舊標(biāo)準(zhǔn)對準(zhǔn)表。

《機電一體化系統(tǒng)設(shè)計（修訂版）》特色明顯、條理清晰、內(nèi)容豐富、圖文并茂、深淺適宜，不僅可作為大學(xué)本科相關(guān)專業(yè)的專業(yè)課教材，也可供夜大、函大、職大等相關(guān)專業(yè)選用，還可供從事機電一體系統(tǒng)設(shè)計、制造的工程技術(shù)人員參考。

以機械為基礎(chǔ)，以機電結(jié)合為重點進行編寫。主要內(nèi)容包括：緒論、機械系統(tǒng)設(shè)計、傳感器檢測及其接口電路、控制電動機及其選擇計算、工業(yè)控制計算機及其接口技術(shù)、機電一體化系統(tǒng)設(shè)計及應(yīng)用舉例?！稒C電一體化系統(tǒng)設(shè)計》最大特色是以典型的機電一體化系統(tǒng)設(shè)計實例為例，詳細(xì)介紹了機電一體化系統(tǒng)設(shè)計的思想和方法，力求使讀者對機電一體化有全面的認(rèn)識，系統(tǒng)地掌握機電一體化系統(tǒng)設(shè)計的基本原理和方法?！稒C電一體化系統(tǒng)設(shè)計》可作為高等院校機械類各專業(yè)高年級本科生、研究生教材，同時也可供相關(guān)專業(yè)技術(shù)人員與研究人員的參考書。

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全書共分8章，內(nèi)容包括機電一體化系統(tǒng)設(shè)計綜述；機電一體化中的現(xiàn)代伺服系統(tǒng)設(shè)計實例及精解；機電一體化中的PLC控制系統(tǒng)設(shè)計實例及精解；機電一體化中的單片機控制系統(tǒng)設(shè)計實例及精解；基于Lon—Works現(xiàn)場總線的現(xiàn)代智能測控系統(tǒng)設(shè)計實例及精解；數(shù)控車床的機電一體化改造系統(tǒng)設(shè)計實例及精解；智能機器人的機電一體化系統(tǒng)設(shè)計實例及精解；全自動洗衣機的機電一體化設(shè)計及精解。

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機電一體化系統(tǒng)設(shè)計第二版李穎卓張波王茁主編本書系統(tǒng)地介紹了機電一體化系統(tǒng)設(shè)計的有關(guān)理論。內(nèi)容包括：機電一體化產(chǎn)品的設(shè)計、機電一體化系統(tǒng)中的機械傳動與液壓氣動執(zhí)行裝置、伺服傳動技術(shù)、計算機技術(shù)、傳感器技術(shù)及應(yīng)用、機電一體化系統(tǒng)控制方法等，最后通過典型的機電一體化產(chǎn)品的實例，進一步闡述了機電一體化系統(tǒng)設(shè)計的分析與綜合。

本書可作為機械設(shè)計制造及自動化專業(yè)機電方向、數(shù)控方向的本科生教材，也可供高專、高職、成教等相關(guān)專業(yè)選用，還可供從事機電一體化產(chǎn)品設(shè)計、制造的工程技術(shù)人員參考。