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第一章 机电一体化系统设计概述 1

1.1 机电一体化系统简介 1

1.1.1 系统的基本概念 1

1.1.2 机电一体化系统的组成 2

1.1.3 机电一体化系统各组成单元的基本功能 3

1.1.4 机电一体化系统设计的相关技术 4

1.2 机电一体化系统设计工作的组织 5

1.2.1 机电一体化系统设计的程序 5

1.2.2 机电一体化系统设计的技术文件 6

1.2.3 加快机电一体化系统设计的途径 7

1.3 机电一体化系统所代表产品的范围及分类 8

1.4 机电一体化系统设计技术的发展趋势 9

1.4.1 设计概念的更新是现代设计区别于传统设计的显著特征 9

1.4.2 系统工程在机电一体化系统设计中的应用 10

1.4.3 优化设计在机电一体化系统设计的应用 10

1.4.4 可靠性设计在机电一体系统设计中的应用 11

第二章 机电一体化系统总体设计 12

2.1 机电一体化系统原理方案设计 12

2.1.1 设计任务的抽象化 12

2.1.2 功能结构分析 14

2.1.3 建立功能结构图 15

2.1.4 选择系统原理方案 16

2.2 机电一体化系统结构方案设计 17

2.2.1 结构方案设计的工作步骤 18

2.2.2 结构方案设计的基本原则 18

2.2.3 结构方案设计应遵循的一般原理与原则 19

2.3 机电一体化系统总体布局与环境设计 22

2.3.1 人--机系统设计 22

2.3.2 艺术造型设计 24

2.3.3 总体布局设计 25

2.4 机电一体化系统主要技术参数与技术指标 27

2.5 制定机电一体化系统总体方案的一般步骤 28

第三章 控制系统设计 30

3.1 机电一体化系统中微机控制系统的设计步骤 30

3.2 机电一体化系统机械运动规律及类型选择 33

3.2.1 运动规律的基本概念 33

3.2.2 运动曲线的无因次表示法 34

3.2.3 运动曲线的特性值 35

3.2.4 判别机构速度类型的准则 35

3.2.5 选择控制系统类型的基本原则 36

3.3 运动循环图的设计 38

3.3.1 运动循环图 38

3.3.2 执行系统运动循环图的设计与计算 40

3.3.3 系统循环图的设计与计算 41

第四章 伺服驱动装置 44

4.1 伺服驱动装置分类及特点 45

4.1.1 伺服驱动装置的分类 45

4.1.2 驱动装置的特点 45

4.2 步进电机伺服驱动 48

4.2.1 步进电机的工作原理 48

4.2.2 步进电机的特性参数及其选择 49

4.2.3 步进电机伺服驱动控制的设计 54

4.3 直流电动机伺服驱动 58

4.3.1 直流电动机的基本结构 58

4.3.2 直流电动机的机械特性 59

4.3.3 直流电动机的动态特性 59

4.3.4 直流伺服电机的选择设计 60

4.3.5 直流伺服电机的调速方法 62

4.4 交流电动机伺服驱动装置设计 62

4.4.1 鼠笼式三相异步电动机伺服驱动 62

4.4.2 永磁式同步电机伺服驱动 67

4.4.3 无刷直流电机伺服驱动 68

4.4.4 交流电机伺服驱动系统设计 70

第五章 机电一体化系统机械传动子系统的设计 73

5.1 机电一体化系统机械传动子系统设计的内涵与设计指标 73

5.1.1 机械传动系统的概念 73

5.1.2 伺服机械传动系统的设计指标与设计内容 75

5.1.3 伺服机械传动系统传动特性 76

5.2 机电一体化系统中常用机械传动装置的设计和选用 79

5.2.1 滚珠螺旋传动 79

5.2.2 齿轮传动 98

5.2.3 谐波齿轮传动 107

5.2.4 齿形带传动 108

5.2.5 膜片弹性联轴器与锥环胀紧套的选用 115

5.3 伺服机械传动系统设计 119

5.3.1 伺服系统的分类 119

5.3.2 开环伺服机械传动系统设计计算步骤 121

5.3.3 开环系统的误差分析与校正 123

5.3.4 闭环伺服机械传动系统的设计计算步骤 124

第六章 机电一体化系统机械结构设计 126

6.1 导轨设计 126

6.1.1 导轨概述 126

6.1.2 滚动导轨 131

6.1.3 液体静压导轨设计 139

6.1.4 空气静压导轨设计 147

6.2 主轴组件设计 157

6.2.1 主轴组件设计的基本要求 157

6.2.2 主轴组件的结构方案 161

6.2.3 滚动摩擦主轴组件所采用的轴承 165

6.2.4 滑动摩擦主轴组件 172

6.2.5 主轴设计 178

6.3 支承件设计 180

6.3.1 支承件设计的基本要求 180

6.3.2 支承件的材料和时效处理 180

6.3.3 支承件的设计原则 181

6.3.4 焊接支承件的结构设计要点 184

第七章 机电一体化系统的定位与检测装置设计 187

7.1 概述 187

7.2 机械式位移检测装置 188

7.2.1 丝杠螺母副位移检测装置 188

7.2.2 多齿分度盘角位移检测装置 190

7.2.3 钢球分度盘角位移检测装置 193

7.3 光学式位移检测装置 194

7.3.1 线纹尺式直线位移检测装置 194

7.3.2 光栅式位移检测装置 197

7.4 电磁感应式位移检测装置 204

7.4.1 感应同步器位移检测装置 204

7.4.2 磁栅式位移检测装置 209

第八章 典型机电一体化系统设计 213

8.1 齿轮测量技术发展简况 213

8.2 CNC齿轮测量中心的总体设计 214

8.2.1 CNC齿轮测量中心原理方案确定 214

8.2.2 CNC齿轮测量中心总体设计简介 215

8.2.3 CNC齿轮测量中心艺术造型设计简介 218

8.3 其它子系统设计简介 221

8.3.1 机械子系统总体设计简介 221

8.3.2 软件总体设计简介 227

8.3.3 CNC齿轮测量中心的测控系统 230

8.3.4 可靠性设计与预测简介 232

参考文献 236