目錄
第1章緒論1
1.1機電一體化概述2
1.2機電一體化系統(tǒng)的基本組成要素4
1.3機電一體化關鍵技術5
1.4機電一體化技術的主要特征與發(fā)展趨勢9
1.4.1機電一體化技術的主要特征9
1.4.2機電一體化技術的發(fā)展趨勢10
1.5機電一體化系統(tǒng)設計開發(fā)過程12
1.5.1機電一體化系統(tǒng)的設計12
1.5.2機電一體化系統(tǒng)設計的工程路線13
習題與思考題15
基礎篇
第2章機械設計技術16
2.1機械設計概述17
2.2齒輪(系)傳動18
2.2.1齒輪分類及選用18
2.2.2傳動比的確定20
2.2.3齒側間隙的消除22
2.3諧波齒輪傳動24
2.4滾珠絲杠螺母副25
2.4.1滾珠絲杠螺母副的組成及特點25
2.4.2滾珠的循環(huán)方式26
2.4.3主要設計參數26
2.4.4滾珠絲杠副的精度等級及標注方法27
2.4.5間隙消除及預緊方法28
2.4.6支撐方式及制動裝置29
2.4.7潤滑和密封30
2.4.8滾珠絲杠螺母副的選用30
2.5同步帶傳動裝置31
2.5.1同步帶傳動的原理與特點31
2.5.2同步帶的主要結構及分類32
2.5.3同步帶輪的主要類型及規(guī)格33
2.5.4同步帶傳動的設計計算34
2.6導軌的設計計算與選用38
2.6.1導軌的技術要求38
2.6.2直線滑動導軌38
2.6.3圓運動導軌與貼塑滑動導軌40
2.6.4滾動直線導軌41
2.7工程實踐例題42
習題與思考題44
第3章檢測傳感技術45
3.1傳感器的組成及分類46
3.1.1傳感器的組成46
3.1.2傳感器的分類47
3.2傳感器特性與要求48
3.2.1傳感器的靜態(tài)模型49
3.2.2傳感器的靜態(tài)特性指標49
3.2.3傳感器的動態(tài)特性指標52
3.3常用傳感器及應用54
3.3.1光電編碼器54
3.3.2光柵尺57
3.3.3溫度傳感器59
3.3.4霍爾傳感器61
3.3.5超聲波傳感器62
3.3.6智能傳感器63
3.4檢測信號處理技術65
3.4.1檢測信號概述65
3.4.2模擬信號的處理66
3.4.3數字信號的處理68
3.5傳感器接口技術70
3.5.1傳感器信號的采樣/保持70
3.5.2多通道模擬信號輸入72
習題與思考題74
第4章伺服驅動技術76
4.1伺服系統(tǒng)的組成與分類77
4.1.1伺服系統(tǒng)的結構組成77
4.1.2伺服系統(tǒng)的分類及特點78
4.2步進電動機及驅動79
4.2.1步進電動機的結構與分類79
4.2.2步進電動機的工作原理81
4.2.3步進電動機的運行特性82
4.2.4步進電動機的驅動控制82
4.3直流伺服電動機及驅動84
4.3.1直流伺服電動機結構及特點84
4.3.2直流伺服電動機的工作原理84
4.3.3直流伺服電動機的驅動控制87
4.3.4直流電動機閉環(huán)反饋控制調速系統(tǒng)88
4.4交流伺服電動機及驅動91
4.4.1交流伺服電動機的工作原理91
4.4.2交流伺服電動機的特性93
4.4.3交流伺服電動機的控制和驅動93
4.5工程實踐例題95
習題與思考題99
第5章計算機控制技術100
5.1控制計算機的組成及要求101
5.2常用控制計算機的類型與特點102
5.3機電一體化系統(tǒng)的常用控制方法105
5.3.1控制系統(tǒng)的結構105
5.3.2控制系統(tǒng)的數學模型106
5.3.3PID控制107
5.3.4常見復雜控制111
5.3.5分布式、網絡化控制117
5.3.6遠程控制119
5.4機電一體化系統(tǒng)的智能控制技術119
5.4.1專家智能控制系統(tǒng)120
5.4.2自學習智能控制系統(tǒng)121
5.4.3模糊控制系統(tǒng)122
5.4.4基于神經網絡的智能控制系統(tǒng)123
5.4.5機器視覺智能系統(tǒng)124
習題與思考題124
第6章機電一體化系統(tǒng)設計方法125
6.1機電一體化系統(tǒng)設計方法概述126
6.1.1設計方法的演變126
6.1.2機電一體化系統(tǒng)的特征127
6.1.3機電一體化系統(tǒng)設計指導思想128
6.1.4機電一體化系統(tǒng)設計方法論128
6.2系統(tǒng)總體技術130
6.2.1系統(tǒng)總體技術的定義131
6.2.2系統(tǒng)總體技術方法論131
6.2.3系統(tǒng)總體方案的提出過程133
6.2.4系統(tǒng)總體技術的應用案例134
6.3系統(tǒng)分析評價方法137
6.3.1方案的優(yōu)化設計138
6.3.2系統(tǒng)性能分析方法139
6.4建立系統(tǒng)的數學模型143
6.4.1數學模型的種類143
6.4.2數學模型的建模方法144
6.4.3機電一體化系統(tǒng)的數學模型145
6.5建立系統(tǒng)的指標體系147
6.5.1性能指標的種類147
6.5.2確定性能指標的途徑148
6.5.3性能指標對設計的影響149
6.6機電系統(tǒng)總體設計實例150
習題與思考題152
應用篇
第7章機電一體化產品設計——機器人設計154
7.1機器人設計概述155
7.2機器人機械結構設計158
7.2.1機器人關節(jié)設計158
7.2.2機器人機身設計161
7.2.3機器人傳動機構設計161
7.2.4機器人行走機構設計162
7.3機器人驅動系統(tǒng)設計164
7.4機器人傳感系統(tǒng)設計166
7.4.1機器人傳感器分類166
7.4.2裝配機器人傳感系統(tǒng)166
7.4.3焊接機器人傳感系統(tǒng)168
7.4.4多傳感器集成手爪系統(tǒng)169
7.5機器人控制系統(tǒng)設計171
7.6機器人動態(tài)特性分析173
7.7工程實例174
7.7.1機器人運動學分析174
7.7.2機器人運動性能分析176
7.7.3機器人動力學分析177
7.7.4機器人動態(tài)性能分析178
習題與思考題181
第8章機電一體化產品設計——自動生產線設計182
8.1自動生產線概述183
8.2自動生產線總體設計186
8.2.1自動生產線總體設計內容及原則186
8.2.2自動生產線總體設計流程187
8.2.3自動生產線總體設計性能指標187
8.3自動生產線結構設計189
8.3.1自動生產線結構組成190
8.3.2自動生產線結構形式190
8.3.3自動生產線工件傳送裝置設計197
8.3.4典型自動生產線結構裝置200
8.4自動生產線傳感器的選擇與應用202
8.4.1自動生產線對傳感器的要求202
8.4.2自動生產線傳感器的選擇原則203
8.4.3自動生產線傳感器的布置203
8.4.4自動生產線傳感器的應用204
8.5自動生產線執(zhí)行器的選擇與應用206
8.5.1自動生產線對執(zhí)行器的要求206
8.5.2自動生產線執(zhí)行器的種類206
8.5.3自動生產線執(zhí)行器的使用性能特點206
8.5.4自動生產線執(zhí)行器的選擇207
8.6自動生產線控制裝置的技術應用209
8.6.1自動生產線對控制裝置的要求209
8.6.2自動生產線控制裝置的種類209
8.6.3自動生產線控制裝置的性能比較210
8.6.4自動生產線控制裝置的應用211
習題與思考題213
第9章計算機數控系統(tǒng)與應用實例214
9.1數控系統(tǒng)概述215
9.1.1計算機數控系統(tǒng)的組成215
9.1.2計算機數控系統(tǒng)的分類219
9.1.3計算機數控系統(tǒng)的發(fā)展219
9.2典型數控系統(tǒng)簡介220
9.2.1FANUC數控系統(tǒng)221
9.2.2西門子數控系統(tǒng)222
9.2.3三菱數控系統(tǒng)223
9.2.4華中數控系統(tǒng)224
9.2.5廣州數控系統(tǒng)225
9.3開放式數控系統(tǒng)簡介226
9.3.1開放式數控系統(tǒng)的特點226
9.3.2開放式數控系統(tǒng)國內外發(fā)展現(xiàn)狀227
9.3.3數控系統(tǒng)開放的途徑228
9.3.4基于PC的開放式數控系統(tǒng)229
9.4中走絲線切割機床數控系統(tǒng)的設計230
9.4.1中走絲數控系統(tǒng)硬件組成231
9.4.2中走絲線切割CAD/CAM自動編程系統(tǒng)233
9.4.3中走絲線切割CNC控制軟件234
習題與思考題238
第10章機電一體化課程設計與實踐240
10.1課程設計概述240
10.2參考選題240
10.2.1軸承外圈外徑自動檢測機設計240
10.2.2軸承內圈內徑自動檢測機設計241
10.2.3軸徑自動檢測機設計242
10.2.4長度自動檢測機(滾柱)設計243
10.2.5長度自動檢測機(短軸)設計243
10.2.6輸送糾偏裝置設計244
10.2.7自動繞線機設計245
10.2.8自動繞管機設計246
10.2.9數控直線位移工作臺設計246
10.2.10數控車床四工位自動刀架設計247
10.2.11電路板外形檢測機設計248
10.2.12自動定量包裝機設計249
10.2.13線圈自動裝配機設計250
10.2.14物料自動搬運小車設計250
10.2.15聯(lián)軸器自動搬運機械手設計251
10.2.16海綿硬度檢測機設計252
10.2.17乒乓球硬度測量機設計252
10.2.18凸輪軸升程檢測裝置設計253
10.2.19小型電子分度頭設計254
10.2.20精密直線電動執(zhí)行器設計255
部分習題參考答案256
參考文獻258