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第1章 机电一体化的基本概念 1

1.1机电一体化的定义 1

1.1.1机电一体化的基本涵义 1

1.1.2机电一体化系统的基本要素 2

1.2机电一体化的相关技术 4

1.2.1机械技术 4

1.2.2传感检测技术 4

1.2.3信息处理技术 4

1.2.4自动控制技术 5

1.2.5伺服驱动技术 5

1.2.6系统总体技术 5

1.3机电一体化技术的发展前景 6

1.3.1从性能上看 6

1.4.1机电一体化技术在机电产品中的应用 7

1.4机电一体化技术的具体应用实例 7

1.3.3从层次上看 7

1.3.2从功能上看 7

1.4.2机电一体化技术在机械制造中的应用——柔性制造系统（FMS）简介 9

复习思考题 11

第2章 机电一体化中机械系统部件的选择与设计 12

2.1概述 12

2.2传动机构 13

2.2.1传动机构的种类及特点 13

2.2.2传动机构的基本要求 13

2.2.3机械传动系统的特性 14

2.2.4齿轮传动副 21

2.2.5滚珠丝杠副 28

2.2.6其他传动机构 39

2.3导向及支承结构 44

2.3.1导轨的分类和基本要求 44

2.3.2滚动导轨 45

2.3.3塑料导轨 47

2.3.4回转运动支承结构 50

2.4机械执行机构 53

2.4.1微动机构 53

2.4.2数控机床中自动回转刀架 56

复习思考题 57

第3章 机电一体化中微型计算机控制系统及接口设计 59

3.1控制系统的一般设计思路 59

3.1.1专用与通用、硬件与软件的权衡与决择 59

3.1.2控制系统的一般设计思路 60

3.2机电一体化中的微型计算机系统 66

3.2.1微型计算机的基本构成 66

3.2.2微型计算机的分类 67

3.2.3程序设计语言与微机软件 69

3.2.4微型计算机在机电一体化中的地位 70

3.2.5微机应用领域、选用要点及注意事项 71

3.2.6未来计算机的发展对机电一体化技术的影响 73

3.3单片机控制系统设计 74

3.3.1单片机控制系统的组成形成 74

3.3.2单片机控制系统设计要点 77

3.3.3单片机芯片选择 79

3.3.4单片机系统扩展方法 80

3.3.5前向通道接口设计 85

3.3.6后向通道接口设计 90

3.3.7光电隔离输入／输出控制 93

3.4执行元件的功率驱动接口 99

3.4.1功率驱动接口的分类 99

3.4.2功率驱动接口的一般组成形式 99

3.4.3功率驱动接口的设计要点 100

3.4.4功率驱动接口实例 101

复习思考题 105

4.1.1运算放大器 106

4.1传感器前级信号的放大与隔离 106

第4章 机电一体化中传感器与微机的接口技术 106

4.1.2测量放大器 107

4.1.3程控测量放大器PGA 110

4.1.4隔离放大器 112

4.2信号在传输中的变换 114

4.2.1信号在传输过程中变换的意义 114

4.2.2常用的信号变换方法 115

4.3传感器与微型计算机的接口 117

4.3.1传感器信号的采样／保持 117

4.3.2多通道模拟信号输入 119

4.3.3A/D转换器芯片与微机接口时必须考虑的问题 121

4.3.4D/A转换器芯片与微机接口时必须考虑的问题 123

4.3.5模／数和数／模转换器件的选择 125

4.3.6传感器与微机的接口 126

4.4传感器的非线性补偿 128

4.4.1非线性补偿环节特性的获取方法 129

4.4.2非线性补偿环节的实现办法 130

4.5传感器的干扰抑制与数字滤波 135

4.5.1中值滤波 136

4.5.2算术平均滤波 137

4.5.3滑动平均值滤波 138

4.5.4低通滤波 139

4.5.5防脉冲干扰平均值法 142

复习思考题 144

第5章 机电一体化中伺服系统设计 145

5.1概述 145

5.2步进电机驱动及其控制 146

5.2.1步进电机的工作原理 146

5.2.2步进电机的特点 149

5.2.3步进电机的主要特性 149

5.2.4步进电机驱动电源 151

5.2.5步进电机的升、降速控制 160

5.2.6步进电机的选择 163

5.3直流伺服驱动及其控制 167

5.3.1直流伺服电机 167

5.3.2直伺服电机的控制 169

5.3.3直流伺服电机的选择 173

5.4交流伺服驱动 176

5.4.1交流伺服电机的种类和结构特点 176

5.4.2交流伺服电机的控制方法 176

5.4.3交流伺服电机的选择 183

5.5控制方式的选择与计算实例 184

5.5.1开环伺服系统设计 185

5.5.2闭环伺服系统设计 193

复习思考题 202

6.1.2初步设计 203

6.1.1市场调查 203

6.1机电一体化产品的设计开发步骤 203

第6章 机电一体化系统设计及应用实例 203

6.1.3详细设计 204

6.1.4产品的设计定型 205

6.2机电一体化系统设计应用实例Ⅰ 205

6.2.1设计任务 205

6.2.2生产能力的分析计算 206

6.2.3机械系统 208

6.2.4控制系统 210

6.2.5故障报警系统 211

6.3机电一体化系统设计应用实例Ⅱ 212

6.3.1数控机床的组成 212

6.3.2数控车床的机械结构 213

6.3.3数控机床的计算机硬件控制系统 215

6.3.4数控机床的计算机软件构成 222

参考文献 224

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