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第1章 总论 1

1.1 机电一体化的基本概念 1

1.1.1 机电一体化的定义 1

1.1.2 机电一体化产品的分类 2

1.1.3 机电一体化的技术特点 3

1.2 机电一体化的发展历程 4

1.2.1 理论形成阶段 4

1.2.2 技术现状 5

1.2.3 发展趋势 9

1.3 机电一体化系统要素与组成 10

1.4 机电一体化共性关键技术 12

1.5 机电一体化技术的运用流程 14

1.5.1 可行性研究 14

1.5.2 技术设计 15

1.5.3 试验运行 15

思考题 18

第2章 精密机械技术 19

2.1 概述 19

2.2 传动机构 19

2.2.1 传动机构的性能要求 19

2.2.2 丝杠螺母传动 20

2.2.3 齿轮传动 24

2.2.4 挠性传动 29

2.2.5 间歇传动 30

2.3 导向机构 31

2.3.1 导向机构的性能要求与分类 31

2.3.2 滚动直线导轨 32

2.3.3 塑料导轨 34

2.3.4 流体静压导轨 35

2.4 执行机构 36

2.4.1 执行机构的基本要求 36

2.4.2 电磁执行机构 36

2.4.3 微动执行机构 38

2.4.4 工业机械手末端执行器 40

2.5 轴系 42

2.5.1 轴系的性能要求与分类 42

2.5.2 滚动轴承 43

2.5.3 流体静压轴承 44

2.5.4 磁悬浮轴承 45

2.6 机座和机架 46

2.7 机构简图的绘制 47

思考题 48

第3章 电子技术应用基础 49

3.1 集成运算放大器 49

3.1.1 基本知识 49

3.1.2 信号运算 52

3.1.3 信号处理 57

3.2 直流稳压电源 62

3.2.1 工作原理 63

3.2.2 串联型稳压电路 64

3.2.3 辅助电源电路 65

3.2.4 串联型稳压电路的保护电路 66

3.3 组合逻辑电路 67

3.3.1 组合逻辑电路的分析与设计 67

3.3.2 编码器 69

3.3.3 译码器 71

3.3.4 加法器 73

3.4 时序逻辑电路 75

3.4.1 时序逻辑电路的分析 77

3.4.2 时序逻辑电路的设计 81

3.4.3 移位寄存器 90

思考题 93

第4章 传感与检测技术 95

4.1 概述 95

4.2 传感器分类及特性 96

4.2.1 传感器的定义及作用 96

4.2.2 传感器的构成与分类 96

4.2.3 传感器的静态特性 98

4.2.4 传感器的动态特性 99

4.3 常用传感器与传感元件 100

4.3.1 位移传感器 100

4.3.2 力传感器 105

4.3.3 速度和加速度传感器 107

4.3.4 其他工程量检测 108

4.3.5 其他重要传感元件 110

4.3.6 传感器的选用原则 111

4.4 信号预处理 112

4.4.1 信号放大 112

4.4.2 调制与解调 114

4.4.3 滤波 115

4.4.4 信号的采样与保持 118

4.5 传感器的非线性补偿 119

4.5.1 计算法 119

4.5.2 查表法 119

4.5.3 插值法 119

思考题 120

第5章 计算机控制基础 121

5.1 概述 121

5.1.1 计算机控制系统的组成 121

5.1.2 计算机控制系统的特点 122

5.1.3 计算机控制系统的分类 123

5.1.4 计算机控制系统的发展 126

5.2 被控对象数学模型 128

5.2.1 机械移动系统 128

5.2.2 机械转动系统 131

5.2.3 电路网络 133

5.2.4 机械系统与电系统的模型相似 138

5.3 单片机 143

5.3.1 单片机基本知识 144

5.3.2 MCS-51系列单片机硬件和原理 145

5.3.3 C51语言的编程基础 152

5.3.4 单片机应用系统开发的基本方法 177

5.4 可编程序控制器（PLC） 185

5.4.1 PLC的硬件系统组成 186

5.4.2 PLC的输入／输出模块 187

5.4.3 PLC的编程语言 189

5.4.4 PLC的基本指令 190

5.4.5 状态转移图及编程方法 194

思考题 202

第6章 伺服控制 205

6.1 概述 205

6.1.1 伺服控制的基本概念 205

6.1.2 伺服系统的分类 206

6.1.3 伺服系统的总体要求 208

6.2 执行元件 209

6.2.1 执行元件的分类 209

6.2.2 电气式执行元件 211

6.3 控制与驱动 225

6.3.1 步进电动机的控制驱动 225

6.3.2 直流伺服电动机的控制驱动 231

6.3.3 交流伺服电动机的控制驱动 235

6.4 技术示例 238

6.4.1 天线控制系统的构成 238

6.4.2 组成环节的单元 239

6.4.3 系统的数学模型 239

6.4.4 方框图和传递函数 240

6.4.5 控制指标 241

6.4.6 速度控制系统的设计 242

6.4.7 天线位置控制系统的设计 244

思考题 250

第7章 接口技术 251

7.1 概述 251

7.2 地址译码器与CPU接口 252

7.2.1 地址译码器的结构和工作原理 252

7.2.2 输出接口 254

7.2.3 输入接口 255

7.3 人机接口 255

7.3.1 人机接口的特点 255

7.3.2 人机输入接口设计 255

7.3.3 人机交互输出设备工作原理及接口设计 258

7.3.4 输出接口电路示例 260

7.4 机电接口 263

7.4.1 机电接口类型及特点 263

7.4.2 D/A转换 264

7.4.3 A/D转换 268

7.4.4 功率接口 277

7.5 总线接口 283

7.5.1 串行通信 283

7.5.2 串行通信标准总线 285

思考题 288

第8章 系统总体设计 290

8.1 总体设计的概念及内容 290

8.1.1 总体设计的概念 290

8.1.2 总体设计的主要内容 290

8.2 性能指标与优化方法 295

8.2.1 产品的使用要求 295

8.2.2 系统的性能指标 297

8.2.3 系统的优化指标 298

8.2.4 系统优化方法 301

8.3 产品结构优化设计 301

8.3.1 结构方案的确定 302

8.3.2 优化指标的处理 304

8.3.3 精度指标分配 305

8.3.4 功能指标分配 307

8.3.5 优化设计示例 310

8.4 系统干扰与抑制 312

8.4.1 干扰源 313

8.4.2 电源抗干扰设计 314

8.4.3 地线干扰抑制 315

8.4.4 屏蔽技术 318

8.4.5 感性负载瞬态噪声抑制及触点保护 318

8.4.6 软件抗干扰 320

思考题 321

第9章 应用实例 323

9.1 工业机器人 323

9.1.1 工业机器人的发展历程 323

9.1.2 技术特点与性能要素 324

9.1.3 工业机器人的组成 325

9.1.4 机械本体常见构型 326

9.1.5 控制系统 328

9.1.6 工业机器人的应用 330

9.1.7 技术示例 332

9.2 数控机床 335

9.2.1 概述 335

9.2.2 数控机床的构成 336

9.2.3 应用及分类 338

9.2.4 加工中心（MC） 339

9.2.5 电火花数控机床 343

9.3 微机电系统 346

9.3.1 概述 346

9.3.2 MEMS基础研究内容 347

9.3.3 MEMS的基本组成 349

9.3.4 微机电系统热点应用 349

9.3.5 工程示例 351

9.4 智能农业装备 356

9.4.1 智能施药机器人 356

9.4.2 田间锄草机器人 357

9.4.3 果蔬采摘机器人 358

9.4.4 技术示例 360

思考题 364

参考文献 365