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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