機電一體化系統(tǒng)設計

第1章 概述
1-1 對機電一體化涵義的理解與機電一體化技術革命
一、機電一體化涵義與機電一體化時代特征
二、機電一體化技術革命
1-2 機電一體化系統(tǒng)構成要素、功能構成及其價值評價
1-3 機電一體化系統(tǒng)構成要素之間的相互連接
1-4 機電一體化系統(tǒng)設計的考慮方法、設計類型及設計流程
一、機電一體化系統(tǒng)設計的考慮方法
二、機電一體化系統(tǒng)的設計類型
三、機電一體化系統(tǒng)的設計流程
1-5 機電一體化系統(tǒng)的設計程序、準則與規(guī)律
1-6 機電一體化工程與系統(tǒng)工程
1-7 機電一體化系統(tǒng)的開發(fā)工程與現(xiàn)代設計方法
一、機電一體化系統(tǒng)的開發(fā)工程
二、機電一體化系統(tǒng)設計與現(xiàn)代設計方法
1-8 機電一體化系統(tǒng)的共性關鍵技術與優(yōu)先發(fā)展領域
一、機電一體化系統(tǒng)的共性關鍵技術
二、機電一體化的優(yōu)先發(fā)展領域
習題與思考題

第2章 機電一體化系統(tǒng)機械系統(tǒng)部件的選擇與設計
2-1 機械系統(tǒng)部件的設計要求
2-2 機械系統(tǒng)傳動部件的選擇與設計
一、機械傳動部件及其功能要求
二、絲杠螺母機構的基本傳動形式
三、滾珠絲杠副傳動部件
四、齒輪傳動部件
五、撓性傳動部件
六、間歇傳動機構
2-3 機械系統(tǒng)導向支承部件的選擇與設計
一、導軌副的組成、種類及其應滿足的要求
二、滑動導軌副的結構及選擇
三、滾動導軌副的類型與選擇
四、靜壓導軌副工作原理
2-4 機械系統(tǒng)旋轉支承部件的類型與選擇
一、旋轉支承部件的種類及基本要求
二、圓柱支承
三、圓錐支承
四、填入式滾動支承
五、其他形式支承
2-5 機械系統(tǒng)軸系部件的選擇與設計
一、軸系設計的基本要求
二、軸系（主軸）用軸承的類型與選擇
三、提高軸系部件性能的措施
2-6 機電一體化系統(tǒng)的機座或機架設計
一、機座或機架的作用及基本要求
二、機座或機架的結構設計要點
習題與思考題

第3章 機電一體化系統(tǒng)執(zhí)行元件的選擇與設計
3-1 執(zhí)行元件的種類、特點及基本要求
一、執(zhí)行元件的種類及特點
二、對執(zhí)行元件的基本要求
3-2 常用的控制用電動機
一、對控制用電動機的基本要求
二、控制用電動機的種類、特點及選用
3-3 直流（Dc）與交流（AC）伺服電機及驅動
一、直流（Dc）伺服電機及驅動
二、交流（Ac）伺服電機及驅動
3-4 步進電機及驅動
一、步進電機的特點與種類
二、步進電機的工作原理
三、步進電機的運行特性及性能指標
四、步進電機的驅動與控制
習題與思考題

第4章 機電一體化系統(tǒng)微機控制系統(tǒng)的選擇及接口設計
4-1 專用與通用的抉擇、硬件與軟件的權衡
4-2 微機控制系統(tǒng)的設計思路
一、微機控制系統(tǒng)整體方案的確定與微機選擇
二、微機控制系統(tǒng)的總體設計與系統(tǒng)軟件的確定
三、微機控制系統(tǒng)控制算法的確定
4-3 微機控制系統(tǒng)的構成與種類
一、微型計算機的系統(tǒng)構成
二、微型計算機的分類方法
4-4 微機控制系統(tǒng)的軟件與程序設計語言
4-5 微機應用領域及其選用要點
4-6 8086／8088CPu的硬件結構特點
一、8086／8088CPU的主要結構特點
二、8086／8088CPU的最大與最小工作模式
三、8086／8088CPU引腳的功能定義
四、8086CPU最小、最大工作模式系統(tǒng)的典型配置
4-7 單板機（z80CPu）的硬件結構特點、存儲器及輸入／輸出擴展接口
一、Z80CPU的硬件結構特點
二、Z80CPU用總線驅動器
三、Z80CPU用存儲器
四、Z80CPU用輸入／輸出接口
五、Z80CPU用存儲器及I／0口擴展
4-8 單片機的硬件結構特點及其最小應用系統(tǒng)
一、MCS-51系列單片機的結構特點
二、MCS-51系列單片機的最小應用系統(tǒng)及其擴展
4-9 數字顯示器及鍵盤的接口電路
一、數字顯示器的結構及其工作原理
二、鍵盤、顯示器的接口電路
4-10 微機應用系統(tǒng)的輸入／輸出控制的可靠性設計
一、光電隔離電路設計
二、信息轉換電路設計
4-11 可編程邏輯控制器（PLC）的構成及應用舉例
一、PLC的構成及其工作原理
二、PLC的應用舉例
4-12 常用檢測傳感器的性能特點、選用及其微機接口
一、檢測傳感器的分類與基本要求
二、各類傳感器的主要性能及優(yōu)缺點
三、傳感器的選用原則及注意事項
四、檢測傳感器的測量電路及微機接口
習題與思考題

第5章 機電一體化系統(tǒng)元、部件的特性分析
5-1 機電一體化系統(tǒng)與自動控制理論
一、拉普拉斯變換與傳遞函數
二、控制系統(tǒng)的過渡過程特性
三、伺服系統(tǒng)及其動態(tài)特性
四、采樣控制簡介
5-2 機電一體化系統(tǒng)元、部件的力學特性
一、機械系統(tǒng)特性及變換機構
二、機械系統(tǒng)的機構靜力學特性
三、機械系統(tǒng)的機構動力學特性
四、兩自由度機器人運動軌跡創(chuàng)成所需轉矩
5-3 機電一體化系統(tǒng)傳感器的動態(tài)特性
一、動電式變換器的動態(tài)特性
二、壓電式變換器的動態(tài)特性
三、傳感檢測系統(tǒng)的動態(tài)特性
5-4 機電一體化系統(tǒng)執(zhí)行元件的動態(tài)特性
一、電磁變換執(zhí)行元件的動態(tài)特性
二、具有反饋環(huán)節(jié)的驅動電路電磁變換執(zhí)行元件的動態(tài)特性
三、壓電式執(zhí)行元件及其動態(tài)特性
四、執(zhí)行元件與機械慣性阻轉矩的匹配方法
五、凸輪曲線理論
習題與思考題

第6章 機電一體化系統(tǒng)機電有機結合的分析與設計
6-1 機電一體化系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)與動態(tài)設計
6-2 機電有機結合之一：機電一體化系統(tǒng)穩(wěn)態(tài)設計的考慮方法
一、被控對象分析
二、執(zhí)行元件的匹配選擇
三、減速比的匹配選擇與各級減速比的分配
四、檢測傳感裝置、信號轉換接口電路、放大電路及電源等的匹配
五、系統(tǒng)數學模型的建立及主諧振頻率的計算
6-3 機電有機結合之二：機電一體化系統(tǒng)動態(tài)設計的考慮方法
一、機電伺服系統(tǒng)的動態(tài)設計
二、系統(tǒng)的調節(jié)方法
三、機械結構彈性變形對系統(tǒng)特性的影響
四、傳動間隙對系統(tǒng)特性的影響
五、機械系統(tǒng)實驗振動模態(tài)參數識別
6-4 機電一體化系統(tǒng)的可靠性、安全性設計
一、可靠性設計
二、安全性設計
習題與思考題

第7章 計算機數字控制程序編制基礎簡介
7-1 數控機床類型及其控制方式
7-2 數控系統(tǒng)組成及數控程序編制基礎
一、數控系統(tǒng)組成及其工作過程
二、數控程序編制基礎
習題與思考題

第8章 傳統(tǒng)機械加工設備的機電一體化改造分析與設計
8-1 傳統(tǒng)機械加工機床的機電一體化改造設計方案分析
一、機床的機械傳動系統(tǒng)改造設計方案分析
二、機床的機械傳動系統(tǒng)簡化
三、機床機電一體化改造的性能及精度選擇
四、機床進給系統(tǒng)的機電有機結合匹配選擇計算
8-2 微機控制系統(tǒng)的設計
一、機床開環(huán)控制系統(tǒng)具有的功能及特點
二、單板機（Z80CPU）控制系統(tǒng)設計（以車床為例）
三、單片機（8031）控制系統(tǒng)設計（以XY工作臺為例）
四、多CPU直流伺服系統(tǒng)設計簡介（以XA6132型銑床為例）
習題與思考題

第9章 典型機電一體化系統(tǒng)簡介
9-1 城市軌道交通自動售檢票系統(tǒng)與自動售票機
一、城市軌道交通自動售檢票系統(tǒng)的組成
二、城市軌道交通自動售票機
9-2 郵局郵件自動處理系統(tǒng)
一、郵局郵件處理作業(yè)流程及郵件自動處理系統(tǒng)
二、郵件自動處理系統(tǒng)中的新機器、新機構
9-3 快速成形技術與3D打印機
一、快速成形的基本概念與技術分類
二、3D打印機
9-4 工業(yè)機器人
一、工業(yè)機器人的組成、分類及技術參數
二、電動噴砂機器人（多關節(jié)型）
三、裝配機器人（SCARA型）
9-5 計算機數控機床
一、機械加工中心（MC）
二、BKX-I型數控機床
三、PRS-XY型混聯(lián)數控機床
9-6 汽車的機電一體化簡述
一、傳感器在汽車發(fā)動機等中的應用
二、微機控制的數字化電子點火系統(tǒng)
三、汽車自動空調系統(tǒng)
四、電子控制的自動變速器
9-7 工業(yè)電子秤種類及其構成原理
9-8 自動售貨機
習題與思考題
附錄 常用基本邏輯符號的中、外及新、舊標準對照表
參考文獻