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第1章 机电一体化的基本概念1

1.1机电一体化的定义1

1.1.1机电一体化的基本涵义1

1.1.2机电一体化系统的基本要素2

1.2机电一体化的相关技术4

1.2.1机械技术4

1.2.2传感检测技术4

1.2.3信息处理技术4

1.2.4自动控制技术5

1.2.5伺服驱动技术5

1.2.6系统总体技术5

1.3机电一体化技术的发展前景6

1.3.1从性能上看6

1.4.1机电一体化技术在机电产品中的应用7

1.4机电一体化技术的具体应用实例7

1.3.3从层次上看7

1.3.2从功能上看7

1.4.2机电一体化技术在机械制造中的应用——柔性制造系统（FMS）简介9

复习思考题11

第2章 机电一体化中机械系统部件的选择与设计12

2.1概述12

2.2传动机构13

2.2.1传动机构的种类及特点13

2.2.2传动机构的基本要求13

2.2.3机械传动系统的特性14

2.2.4齿轮传动副21

2.2.5滚珠丝杠副28

2.2.6其他传动机构39

2.3导向及支承结构44

2.3.1导轨的分类和基本要求44

2.3.2滚动导轨45

2.3.3塑料导轨47

2.3.4回转运动支承结构50

2.4机械执行机构53

2.4.1微动机构53

2.4.2数控机床中自动回转刀架56

复习思考题57

第3章 机电一体化中微型计算机控制系统及接口设计59

3.1控制系统的一般设计思路59

3.1.1专用与通用、硬件与软件的权衡与决择59

3.1.2控制系统的一般设计思路60

3.2机电一体化中的微型计算机系统66

3.2.1微型计算机的基本构成66

3.2.2微型计算机的分类67

3.2.3程序设计语言与微机软件69

3.2.4微型计算机在机电一体化中的地位70

3.2.5微机应用领域、选用要点及注意事项71

3.2.6未来计算机的发展对机电一体化技术的影响73

3.3单片机控制系统设计74

3.3.1单片机控制系统的组成形成74

3.3.2单片机控制系统设计要点77

3.3.3单片机芯片选择79

3.3.4单片机系统扩展方法80

3.3.5前向通道接口设计85

3.3.6后向通道接口设计90

3.3.7光电隔离输入／输出控制93

3.4执行元件的功率驱动接口99

3.4.1功率驱动接口的分类99

3.4.2功率驱动接口的一般组成形式99

3.4.3功率驱动接口的设计要点100

3.4.4功率驱动接口实例101

复习思考题105

4.1.1运算放大器106

4.1传感器前级信号的放大与隔离106

第4章 机电一体化中传感器与微机的接口技术106

4.1.2测量放大器107

4.1.3程控测量放大器PGA110

4.1.4隔离放大器112

4.2信号在传输中的变换114

4.2.1信号在传输过程中变换的意义114

4.2.2常用的信号变换方法115

4.3传感器与微型计算机的接口117

4.3.1传感器信号的采样／保持117

4.3.2多通道模拟信号输入119

4.3.3A/D转换器芯片与微机接口时必须考虑的问题121

4.3.4D/A转换器芯片与微机接口时必须考虑的问题123

4.3.5模／数和数／模转换器件的选择125

4.3.6传感器与微机的接口126

4.4传感器的非线性补偿128

4.4.1非线性补偿环节特性的获取方法129

4.4.2非线性补偿环节的实现办法130

4.5传感器的干扰抑制与数字滤波135

4.5.1中值滤波136

4.5.2算术平均滤波137

4.5.3滑动平均值滤波138

4.5.4低通滤波139

4.5.5防脉冲干扰平均值法142

复习思考题144

第5章 机电一体化中伺服系统设计145

5.1概述145

5.2步进电机驱动及其控制146

5.2.1步进电机的工作原理146

5.2.2步进电机的特点149

5.2.3步进电机的主要特性149

5.2.4步进电机驱动电源151

5.2.5步进电机的升、降速控制160

5.2.6步进电机的选择163

5.3直流伺服驱动及其控制167

5.3.1直流伺服电机167

5.3.2直伺服电机的控制169

5.3.3直流伺服电机的选择173

5.4交流伺服驱动176

5.4.1交流伺服电机的种类和结构特点176

5.4.2交流伺服电机的控制方法176

5.4.3交流伺服电机的选择183

5.5控制方式的选择与计算实例184

5.5.1开环伺服系统设计185

5.5.2闭环伺服系统设计193

复习思考题202

6.1.2初步设计203

6.1.1市场调查203

6.1机电一体化产品的设计开发步骤203

第6章 机电一体化系统设计及应用实例203

6.1.3详细设计204

6.1.4产品的设计定型205

6.2机电一体化系统设计应用实例Ⅰ205

6.2.1设计任务205

6.2.2生产能力的分析计算206

6.2.3机械系统208

6.2.4控制系统210

6.2.5故障报警系统211

6.3机电一体化系统设计应用实例Ⅱ212

6.3.1数控机床的组成212

6.3.2数控车床的机械结构213

6.3.3数控机床的计算机硬件控制系统215

6.3.4数控机床的计算机软件构成222

参考文献224