《机电一体化原理与应用》

第一章总论1

1-1 机电一体化涵义1

1-2机电一体化技术革命3

一、第二次钟表时代与机电一体化技术革命3

二、机电一体化技术革命的基础3

三、机电一体化技术革命对振兴机电工业的作用5

1-3机电一体化系统与人体功能7

一、机电一体化系统的功能构成7

二、机电一体化系统与人体的要素及功能8

三、机电一体化系统要素之联接10

四、机电一体化系统的评价11

1-4发展机电一体化的原则14

一、国内外机电一体化的发展概况14

二、发展机电一体化的目标、原则与途径14

三、发展机电一体化的支持系统15

四、优先发展机电一体化的领域16

1-5机电一体化的共性关键技术34

一、检测传感技术34

二、信息处理技术34

三、自动控制技术34

四、伺服驱动技术35

五、精密机械技术35

六、系统总体技术35

1-6机电一体化工程36

一、机电一体化工程与系统工程36

二、机电一体化工程的业务体系37

第二章机电一体化系统(或产品)的基本要素40

2-1机电一体化系统中的微型计算机40

一、微型计算机的系统构成与种类40

二、微处理器(CPU)与微型计算机的工作过程49

三、工业控制微型机的系统构成及其特点52

四、微型计算机软件与程序设计语言54

五、用微型计算机控制机械时应考虑的问题56

六、微型计算机的应用领域及应用要点57

七、可编程控制器(PC)58

2-2机电一体化产品(或系统)中的执行元件63

一、机电一体化产品(或系统)对执行元件的要求63

二、执行元件的种类及其基本特点64

三、机电一体化产品(或系统)常用的控制用电机67

2-3机电一体化系统中的传感器75

一、人体五感与传感器75

二、位置检测传感器77

三、速度、加速度传感器81

四、力、力矩传感器82

五、视觉传感器84

六、人工视觉及其应用87

第三章机电一体化的技术基础97

3-1机电一体化用电子电路技术97

一、模拟电路基础97

二、模拟电路应用99

三、数字电路基础101

四、数字电路应用108

3-2机电一体化中的接口技术113

一、微型机与机械装置间的联接方法113

二、专用输入/输出接口电路的种类115

三、通用接口及其使用方法117

四、接口的应用例121

3-3机电一体化中的控制理论127

一、控制理论与机电一体化127

二、拉普拉斯变换与传递函数127

三、系统的过渡过程特性129

四、伺服机构130

五、比例、积分、微分控制(PID)132

六、采样控制136

第四章机电一体化系统(或产品)设计141

4-1机电一体化系统(或产品)设计与制造的考虑方法141

一、概述141

二、机电一体化产品的设计类型142

三、机电一体化产品设计与现代设计方法142

四、机电一体化系统(或产品)的设计步骤146

4-2机电一体化产品的机构设计148

一、执行(或操作)机构148

二、传动机构149

三、执行机构与传动机构的设计要点150

四、机体与整机结构150

4-3机电一体化产品的控制系统设计151

一、概述151

二、控制系统中的基本概念156

三、动作控制方式及其特点159

4-4机电一体化产品(或系统)的安全性、可靠性设计162

一、安全性设计162

二、可靠性设计164

4-5机电一体化系统(或产品)设计的考虑方法实例170

一、开环控制系统的机电一体化设计的考虑方法170

二、闭环伺服系统机电一体化设计的考虑方法171

第五章机电一体化系统(或产品)典型实例183

5-1工业机器人183

一、概述183

二、工业机器人实例简介186

5-2数据(NC)机床195

一、概述195

二、数控机床工作原理195

三、数控机床分类196

四、机床的机电一体化改造197

5-3自动化生产系统204

一、机电一体化与自动化生产系统204

二、工厂自动化系统(FA System)206

三、工厂自动化系统实例简介214

5-4其他机电一体化系统(或产品)简介219

一、邮件自动处理系统219

二、自动售票机224

三、自动售货机227

四、电子秤229

五、传真机233

六、照相机236

七、全自动洗衣机240

八、自动绘图系统243

九、三坐标测量机246

十、无人搬送小车249

十一、计算机数控(CNC)机床251

参考文献257