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第1章 绪论1

1.1 机电一体化概念1

1.1.1 我国对机电一体化的理解2

1.1.2 机电一体化技术的主要特征2

1.1.3 机电一体化技术与其它技术的区别3

1.2 机电一体化系统的共性关键技术4

1.3 机电一体化系统的功能构成原理及构成要素5

1.3.1 机电一体化系统的功能构成原理5

1.3.2 机电一体化的功能构成要素7

1.4 机电一体化系统设计、广义接口和控制软件的作用8

1.4.1 机电一体化系统设计8

1.4.2 广义接口和控制软件的作用10

1.4.3 机电一体化系统的技术评价12

1.5 机电一体化产品的分类13

1.6 机电一体化的特点及发展趋势14

1.7 本课程的目的和要求15

习题与思考题15

第2章 机电一体化典型机械零部件设计17

2.1 机电一体化系统中主要机械特性与参数17

2.1.1 机械系统建模中基本物理量的描述和等效转化17

2.1.2 机械结构因素对伺服系统的影响24

2.2 机械系统的精度设计基础26

2.2.1 精度设计中的主要原理与原则26

2.2.2 精度设计中的基本概念32

2.3 机械传动部件36

2.3.1 机电一体化对机械传动的要求36

2.3.2 齿轮传动37

2.3.3 谐波齿轮传动44

2.3.4 滚珠螺旋传动49

2.4 支承部件58

2.4.1 轴系59

2.4.2 密珠轴系62

2.4.3 滚动导轨65

习题与思考题69

第3章 伺服驱动技术70

3.1 伺服系统的结构组成及分类70

3.2 步进电动机控制系统71

3.2.1 步进电动机71

3.2.2 环形分配器74

3.2.3 功率驱动器77

3.2.4 步进电动机的单片机控制79

3.2.5 上下微机控制步进电动机82

3.2.6 提高系统精度的措施83

3.3 直流伺服系统83

3.3.1 直流伺服系统原理83

3.3.2 直流伺服系统的动态设计92

3.4 交流伺服系统97

3.4.1 异步交流伺服电动机的变频调速的基本原理及特性97

3.4.2 异步电动机变频调速系统98

习题与思考题102

第4章 传感检测系统设计103

4.1 传感检测系统概念103

4.2 常用传感器及其原理104

4.2.1 电容传感器104

4.2.2 霍尔元件传感器105

4.2.3 电感式传感器106

4.2.4 编码盘108

4.2.5 光栅传感器108

4.2.6 容栅传感器109

4.2.7 磁栅传感器110

4.2.8 感应同步器111

4.2.9 激光干涉位移传感器112

4.2.10 CCD图像传感器113

4.2.11 多普勒效应测速传感器114

4.2.12 电阻式传感器114

4.2.13 压电式传感器115

4.2.14 热电偶温度传感器116

4.2.15 热电阻温度传感器116

4.2.16 辐射式温度传感器117

4.3 模拟式传感器信号的检测117

4.3.1 模拟信号检测系统的组成117

4.3.2 检测信号的采集和预处理118

4.3.3 信号调节及量化122

4.4 数字式传感器信号的检测127

4.4.1 多路信号采集细分与辨向127

4.4.2 电阻链移相细分与辨向130

4.4.3 锁相倍频细分与辨向132

4.4.4 脉冲填充细分与辨向135

4.5 集成传感器及智能传感器135

4.5.1 集成传感器136

4.5.2 智能传感器137

习题与思考题138

第5章 计算机控制技术139

5.1 计算机控制系统的组成及特点139

5.1.1 计算机控制系统的类型141

5.1.2 计算机控制技术的发展方向142

5.2 计算机总线及接口143

5.2.1 接口与总线的概念143

5.2.2 系统总线144

5.2.3 外部I/O总线146

5.2.4 现场总线151

5.2.5 常用的现场总线153

5.3 组态软件160

5.3.1 概念160

5.3.2 产生背景161

5.3.3 构成162

5.3.4 功能163

5.3.5 特点163

5.3.6 WinCC组态软件163

习题与思考题167

参考文献168