機電系統設計

機電一體化在大規模集成電路和微型計算機為代表的微電子技術高度發展、精密機械高速發展、機械與電子技術高度結合的現代工業基礎上，綜合應用機械技術、微電子技術、自動控制技術、信息技術、傳感測試技術、電力電子技術、接口技術、信號變換技術以及軟件編程技術等羣體技術，從根本上改變了產品的結構，為人類帶來了巨大的經濟效益。 本書是為數控技術應用專業的機電系統設計課程編寫的規劃教材。從應用角度出發，介紹了機電一體化產品組成和原理，產品特點；主要零部件和元器件的原理、作用和選用；主要控制元件與控制電路的介紹、分析、選擇；機電一體化產品應用實例等。書中內容新穎、符合專業應用要求。 主要應用內容為數控機牀、機器人、灌裝機和三種微機檢測系統，深淺適中，特別適合數控技術應用專業和機電一體化專業的學生學習使用。本書也可作為從事計算機控制、機電一體化工作的技術人員的參考資料。 通過本書的學習，可以使學生在全面瞭解典型機電一體化產品的基礎上，培養對一般機電一體化產品運行原理、故障等初步分析、判斷的能力，提高初步的維護、維修能力，也為深入學習和從事機電一體化設計工作打下良好的基礎。 ^[1] 

本書是為數控技術應用專業的機電系統設計課程編寫的規劃教材。從應用角度出發，介紹了機電一體化產品組成和原理，產品特點；主要零部件和元器件的原理、作用和選用；主要控制元件與控制電路的介紹、分析、選擇；機電一體化產品應用實例等。書中內容新穎、符合專業應用要求。 全書共分8章，第1章介紹了機電一體化的概念和主要特徵、機電一體化系統的組成、機電一體化系統的分類；第2章介紹了機電一體化系統總體設計；第3章介紹子機電一體化系統中的機械設計；第4章介紹了機電一體化系統常用傳感器；第5章介紹了控制系統設計；第6章介紹了機電一體化系統控制；第7章介紹工業機器人技術；第8章介紹了機電一體化產品。 ^[1] 

目錄

序

前言

第1章 概述

1.1 機電一體化的概念和主要特徵

1.1.1 機電一體化的基本概念

1.1.2 機電一體化技術的主要特徵

1.1.3 機電一體化的共性關鍵技術

1.2 機電一體化的共性關鍵技術

1.2.1 機電一體化的作用

1.2.2 機電一體化的目的

1.2.3 機電一體化的社會經濟效益

1.3 機電一體化系統的組成

1.3.1 機電一體化系統的基本組成要素

1.3.2 機電一體化系統(產品)的功能構成

1.4 機電一體化系統的分類

1.4.1 按機電一體化產品的用途(服務領域)分類

1.4.2 按機電一體化產品的功能分類

1.4.3 按機電結合程度和形式分類

1.5 機電一體化的展望

1.5.1 機電一體化技術的發展戰略1.5.2 機電一體發展趨勢

習題與思考題

第2章 機電一體化系統總體設計

2.1 機電一體化系統的設計要點

2.1.1 機電一體化系統設計的考慮方法

2.1.2 機電一體化系統的設計類型

2.1.3 機電一體化總體設計的主要內容

2.2 機電一體化系統的設計過程

2.2.1 機電一體化產品基本開發工程路線

2.2.2 機電一體化系統設計工作流程

2.3 系統評價與系統決策

2.4 系統調試

2.4.1 硬件調試

2.4.2 軟件調試

2.4.3 模擬調試

2.4.4 現場試運行

2.5 抗干擾設計

2.5.1 干擾源

2.5.2 抗干擾措施

習題與思考題

第3章 機電一體化系統中的機械設計

3.1 機械系統設計基礎

3.1.1 精度和誤差的概念

3.1.2 減少誤差的方法

3.1.3 精度設計中的主要原則

3.2 傳動系統設計

3.2.1 傳動系統的作用

3.2.2 傳動系統的性能要求

3.2.3 傳動系統的類型

3.2.4 齒輪傳動

3.2.5 同步帶

3.2.6 滾珠絲槓副傳動機構

3.2.7 其他機械傳動

3.3 機械設計中的基本問題

3.3.1 材料選擇

3.3.2 動平衡

3.4 機械系統結構特點

3.4.1 軸與支撐

3.4.2 軸上零件的固定

3.4.3 聯軸器

3.4.4 制動器

3.5 滾動導軌

習題與思考題

第4章 機電一體化系統常用傳感器

4.1 傳感器概述

4.1.1 傳感器的定義

4.1.2 傳感器的組成

4.1.3 傳感器的分類

4.2 位移傳感器

4.2.1 光柵式傳感器

4.2.2 編碼器

4.2.3 磁柵

4.2.4 感應同步器

4.2.5 旋轉變壓器

4.3 速度傳感器分類

4.3.1 速度傳感器分類

4.3.2 機電一體化系統中常用的速度傳感器

4.4 壓力傳感器

4.4.1 壓力檢測的方法

4.4.2 力檢測的基本方法

4.4.3 常用的壓力傳感器和力傳感器

4.5 温度傳感器

4.5.1 測温傳感器分類

4.5.2 一體化系統中常用的温度計

4.6 視覺、傳感器

4.6.1 視覺傳感器

4.6.2 聽覺傳感器

習題與思考題

第5章 控制系統設計

5.1 控制系統的組成及其作用

5.2 控制系統的設計要求

5.3 控制系統中的輸入裝置

5.3.1 通用鍵盤的使用

5.3.2 矩陣鍵盤的使用

5.4 控制系統中的信息顯示

5.4.1 CRT顯示

5.4.2 數碼管顯示

5.5 控制系統中的信息輸入、輸出

5.5.1 並行輸入/輸出

5.5.2 串行輸入/輸出

5.6 控制系統中的數據處理

5.6.1 數制的轉換處理

5.6.2 數字濾波

習題與思考題

第6章 機電一體化系統控制

6.1 順序控制

6.1.1 實現順序控制的程序形式和工作方式

6.1.2 順序控制的實現

6.2 時間控制

6.2.1 時間繼電器

6.2.2 FX2系列PLC中的定時器

6.2.3 時間繼電器控制線路

6.2.4 (FX2系列)PLC定時指令及編程方法

6.3 速度控制

6.3.1 直流伺服系統的調速

6.3.2 交流伺服電動機的調速

6.4 軌跡控制

6.4.1 脈衝增量插補原理

6.4.2 數據採樣插補原理

習題與思考題

第7章 工業機器人技術

7.1 工業機器人分類

7.2 工業機器人中的傳動

7.2.1 電力傳動

7.2.2 機械傳動

7.3 工來機器人的結構

7.3.1 機器人末端執行器

7.3.2 機器人手腕

7.3.3 機器人手臂

7.4 機器人的計算機控制系統

7.4.1 計算機控制系統軟、硬件的任務分配

7.4.2 示教盒、操作盤

7.4.3 計算機控制系統軟件結構

7.4.4 示教、編程與再現

7.5 工業機器人作業實施

7.6 機器人語言

7.6.1 機器人編程語言和基本要求

7.6.2 機器人操作語言介紹

習題與思考題

第8章 機電一體化產品實例

8.1 灌裝封蓋機械

8.1.1 曲型灌裝封口機結構分析

8.1.2 控制部分

8.2 自動檢測系統

8.2.1 概述

8.2.2 數控加工過程中的在線檢測

8.2.3 智能型聲發射刀具監控儀AEM-2000

8.2.4 花鍵分度誤差自動檢測裝置

習題與思考題

附錄

附錄A 通用鍵盤佈局和正常編碼

附錄B 與Shift、Ctrl組合的鍵盤編碼

附錄C 與Alt組合的鍵盤編碼

參考文獻 ^[1]