机电一体化系统设计

第1章 绪论 1 1.1 机电一体化技术 1 1.1.1 概念 1 1.1.2 机电一体化技术的发展历程 1 1.1.3 机电一体化的相关技术 2 1.1.4 机电一体化技术的发展趋势 4 1.2 机电一体化系统概述 5 1.2.1 机电一体化系统的功能组成 5 1.2.2 机电一体化系统的分类与应用 7 1.3 机电一体系统的设计 8 1.3.1 机电一体化系统设计内容 8 1.3.2 机电一体化系统设计方法 10 习题 12 第2章 机械系统设计 13 2.1 概述 13 2.1.1 机械系统概念 13 2.1.2 机电一体化对机械系统的基本要求 13 2.1.3 机械系统的组成 14 2.2 机械传动 14 2.2.1 滚珠丝杠传动 14 2.2.2 同步带传动 20 2.2.3 谐波齿轮传动 22 2.2.4 齿轮传动 25 2.3 支撑部件设计 34 2.3.1 轴系支撑机构(轴承) 34 2.3.2 直线运动支承(导轨) 37 2.3.3 支承件(机身) 37 习题 38 第3章 检测系统设计 39 3.1 概述 39 3.1.1 检测系统的功能和基本构成 39 3.1.2 检测系统的设计任务和要求 40 3.2 机电一体化系统常用的传感器和信号输出类型 40 3.2.1 位移传感器 41 3.2.2 速度、加速度传感器 46 3.2.3 位置传感器 50 3.3 传感器前期信号处理 52 3.3.1 信号放大器 52 3.3.2 模拟滤波器设计 60 3.4 数字信号的检测 67 3.4.1 单脉冲信号 67 3.4.2 光电编码器 68 3.4.3 开关信号 69 3.4.4 传感器非线性补偿处理 70 3.5 检测接口设计(数据采集) 74 3.5.1 量化理论 75 3.5.2 采样/保持器 76 3.5.3 A/D转换器 78 习题 81 第4章 执行装置及伺服电动机 82 4.1 常用执行装置 82 4.1.1 执行系统 82 4.1.2 常用的典型执行机构 84 4.2 伺服电动机 90 4.2.1 伺服系统 90 4.2.2 伺服系统的分类 90 4.3 直流伺服电动机 92 4.3.1 直流伺服电动机的原理、分类和结构 93 4.3.2 直流伺服电动机的工作特性 94 4.3.3 直流伺服电动机的速度控制 97 4.3.4 直流伺服电动机的选用 100 4.4 交流伺服电动机 101 4.4.1 交流伺服电动机的结构、分类及工作原理 102 4.4.2 交流异步伺服电动机的控制 104 4.4.3 交流伺服电动机的选择 108 4.5 步进电动机 109 4.5.1 步进电动机的分类、结构及工作原理 109 4.5.2 步进电动机的运行特性 112 习题 120 第5章 控制系统及接口设计 121 5.1 概述 121 5.1.1 控制系统基本构成 121 5.1.2 控制系统的分类 122 5.1.3 控制系统的设计内容 123 5.2 单片机接口及控制系统设计 123 5.2.1 单片机接口的作用和功能 123 5.2.2 单片机接口的设计与分析方法 124 5.2.3 常用单片机接口设计 125 5.2.4 PID控制算法 133 5.3 PLC控制系统设计 137 5.3.1 PLC结构 137 5.3.2 PLC的工作原理 139 5.3.3 PLC控制系统的设计内容和步骤 141 习题 145 第6章 机电一体化系统设计实例 146 6.1 旋转超声机床的机电系统设计 146 6.1.1 设计任务 146 6.1.2 旋转超声机床机电系统设计的内容 146 6.2 波轮式全自动洗衣机机电系统设计 148 6.2.1 设计任务 148 6.2.2 总体结构 148 6.2.3 进/排水系统 148 6.2.4 传动系统的结构及其工作原理 152 习题 155 参考文献 156