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绪论1

0.1　机电一体化的基本概念1

0.1.1　机电一体化的技术基础1

0.1.2　机电一体化系统的结构要素3

0.1.3　机电一体化的相关技术5

0.1.4　机电一体化的技术优势及发展趋势7

0.2　机电一体化系统设计的工程路线11

0.2.1　现代系统设计的特征11

0.2.2　机电一体化产品设计的工程路线12

习题与思考题14

第1章 机电一体化系统总体方案设计16

1.1 概述16

1.2 总体结构方案设计17

1.3　驱动方案设计20

1.3.1　传动方案设计20

1.3.2　驱动方式选择22

1.4　控制系统方案设计23

1.4.1　伺服驱动方案设计23

1.4.2　计算机控制系统方案25

1.5　可靠性设计28

1.5.1　系统可靠性28

1.5.2　人机安全性30

习题与思考题30

第2章 机械系统设计31

2.1 概述31

2.1.1　机械系统的构成31

2.1.2　机械系统设计的任务32

2.1.3　机械参数对系统性能的影响34

2.2　传动机构设计44

2.2.1　机械传动装置44

2.2.2　传动方式的选择58

2.2.3　设计计算63

2.3 支承导向部分的设计72

2.3.1　概述72

2.3.2　移动型支承导向部件76

2.3.3　旋转型支承部件86

2.3.4　其他支承88

习题与思考题89

第3章 计算机系统设计91

3.1 概述91

3.1.1 控制计算机在机电一体化系统中的作用91

3.1.2　机电一体化系统对控制计算机的要求92

3.1.3　开放式体系结构98

3.2 常用控制计算机99

3.2.1　PLC及单回路、多回路调节器99

3.2.2　单片机、DSP105

3.2.3 工业PC系统109

3.2.4　现场总线118

3.2.5　面向工业控制的STD和STE总线125

3.3　控制软件设计131

3.3.1　概述131

3.3.2　工业计算机系统的开发软件132

3.3.3　机电测控应用软件设计139

3.4　控制系统的选用143

3.4.1　典型控制系统的特点144

3.4.2　控制计算机的选用146

习题与思考题151

第4章 伺服驱动系统设计152

4.1 概述152

4.1.1　伺服驱动系统的基本概念152

4.1.2　伺服驱动系统设计方法及步骤154

4.2 伺服驱动系统中的传感与检测156

4.2.1　位置检测元件156

4.2.2　速度检测元件163

4.2.3　检测方案设计164

4.3 伺服系统中的驱动元件169

4.3.1　驱动元件分类及特点169

4.3.2　步进电机172

4.3.3　直流伺服电机182

4.3.4　交流伺服电机189

4.3.5　电液控制阀192

4.4　伺服驱动系统设计195

4.4.1　开环伺服系统设计195

4.4.2　闭环伺服系统设计200

4.5　数控旋压机系统设计实例204

4.5.1　工作原理及设计要求204

4.5.2　系统控制方案设计204

4.5.3　控制器设计207

习题与思考题211

第5章　数控机床设计实例213

5.1　机床总体设计213

5.2　机床传动系统设计214

5.2.1　主轴箱传动链设计计算214

5.2.2　进给轴传动设计217

5.2.3　传动系统刚度219

5.3　机床结构设计221

5.4　机床控制系统设计224

5.4.1　数控系统的选型224

5.4.2　主轴驱动系统226

5.4.3　伺服进给驱动系统228

5.4.4　数控镗铣床的PLC软件开发228

习题与思考题230

第6章 机器人应用实例231

6.1 概述231

6.2　关节式机器人设计233

6.2.1　拟定机器人的技术指标233

6.2.2　机器人的机械本体及驱动方案设计234

6.2.3　机器人的控制方案设计236

6.3　投球比赛机器人设计238

6.3.1 比赛机器人概述238

6.3.2　比赛机器人242

习题与思考题253

第7章 办公及家电自动化中的机电一体化系统254

7.1 办公设备254

7.1.1　针式打印机的基本结构254

7.1.2　软件技术258

7.1.3　针式打印机的打印过程259

7.2 家用电器261

7.2.1　全自动洗衣机的结构及工作原理262

7.2.2　全自动洗衣机的传动机构262

7.2.3　全自动洗衣机的驱动与控制264

7.2.4　洗衣机的模糊控制269

习题与思考题272

参考文献273