目錄
第1章緒論1
1.1機電一體化概述2
1.2機電一體化系統(tǒng)的基本組成要素4
1.3機電一體化關(guān)鍵技術(shù)5
1.4機電一體化技術(shù)的主要特征與發(fā)展趨勢9
1.4.1機電一體化技術(shù)的主要特征9
1.4.2機電一體化技術(shù)的發(fā)展趨勢10
1.5機電一體化系統(tǒng)設(shè)計開發(fā)過程12
1.5.1機電一體化系統(tǒng)的設(shè)計12
1.5.2機電一體化系統(tǒng)設(shè)計的工程路線13
習(xí)題與思考題15
基礎(chǔ)篇
第2章機械設(shè)計技術(shù)16
2.1機械設(shè)計概述17
2.2齒輪(系)傳動18
2.2.1齒輪分類及選用18
2.2.2傳動比的確定20
2.2.3齒側(cè)間隙的消除22
2.3諧波齒輪傳動24
2.4滾珠絲杠螺母副25
2.4.1滾珠絲杠螺母副的組成及特點25
2.4.2滾珠的循環(huán)方式26
2.4.3主要設(shè)計參數(shù)26
2.4.4滾珠絲杠副的精度等級及標注方法27
2.4.5間隙消除及預(yù)緊方法28
2.4.6支撐方式及制動裝置29
2.4.7潤滑和密封30
2.4.8滾珠絲杠螺母副的選用30
2.5同步帶傳動裝置31
2.5.1同步帶傳動的原理與特點31
2.5.2同步帶的主要結(jié)構(gòu)及分類32
2.5.3同步帶輪的主要類型及規(guī)格33
2.5.4同步帶傳動的設(shè)計計算34
2.6導(dǎo)軌的設(shè)計計算與選用38
2.6.1導(dǎo)軌的技術(shù)要求38
2.6.2直線滑動導(dǎo)軌38
2.6.3圓運動導(dǎo)軌與貼塑滑動導(dǎo)軌40
2.6.4滾動直線導(dǎo)軌41
2.7工程實踐例題42
習(xí)題與思考題44
第3章檢測傳感技術(shù)45
3.1傳感器的組成及分類46
3.1.1傳感器的組成46
3.1.2傳感器的分類47
3.2傳感器特性與要求48
3.2.1傳感器的靜態(tài)模型49
3.2.2傳感器的靜態(tài)特性指標49
3.2.3傳感器的動態(tài)特性指標52
3.3常用傳感器及應(yīng)用54
3.3.1光電編碼器54
3.3.2光柵尺57
3.3.3溫度傳感器59
3.3.4霍爾傳感器61
3.3.5超聲波傳感器62
3.3.6智能傳感器63
3.4檢測信號處理技術(shù)65
3.4.1檢測信號概述65
3.4.2模擬信號的處理66
3.4.3數(shù)字信號的處理68
3.5傳感器接口技術(shù)70
3.5.1傳感器信號的采樣/保持70
3.5.2多通道模擬信號輸入72
習(xí)題與思考題74
第4章伺服驅(qū)動技術(shù)76
4.1伺服系統(tǒng)的組成與分類77
4.1.1伺服系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)組成77
4.1.2伺服系統(tǒng)的分類及特點78
4.2步進電動機及驅(qū)動79
4.2.1步進電動機的結(jié)構(gòu)與分類79
4.2.2步進電動機的工作原理81
4.2.3步進電動機的運行特性82
4.2.4步進電動機的驅(qū)動控制82
4.3直流伺服電動機及驅(qū)動84
4.3.1直流伺服電動機結(jié)構(gòu)及特點84
4.3.2直流伺服電動機的工作原理84
4.3.3直流伺服電動機的驅(qū)動控制87
4.3.4直流電動機閉環(huán)反饋控制調(diào)速系統(tǒng)88
4.4交流伺服電動機及驅(qū)動91
4.4.1交流伺服電動機的工作原理91
4.4.2交流伺服電動機的特性93
4.4.3交流伺服電動機的控制和驅(qū)動93
4.5工程實踐例題95
習(xí)題與思考題99
第5章計算機控制技術(shù)100
5.1控制計算機的組成及要求101
5.2常用控制計算機的類型與特點102
5.3機電一體化系統(tǒng)的常用控制方法105
5.3.1控制系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)105
5.3.2控制系統(tǒng)的數(shù)學(xué)模型106
5.3.3PID控制107
5.3.4常見復(fù)雜控制111
5.3.5分布式、網(wǎng)絡(luò)化控制117
5.3.6遠程控制119
5.4機電一體化系統(tǒng)的智能控制技術(shù)119
5.4.1專家智能控制系統(tǒng)120
5.4.2自學(xué)習(xí)智能控制系統(tǒng)121
5.4.3模糊控制系統(tǒng)122
5.4.4基于神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的智能控制系統(tǒng)123
5.4.5機器視覺智能系統(tǒng)124
習(xí)題與思考題124
第6章機電一體化系統(tǒng)設(shè)計方法125
6.1機電一體化系統(tǒng)設(shè)計方法概述126
6.1.1設(shè)計方法的演變126
6.1.2機電一體化系統(tǒng)的特征127
6.1.3機電一體化系統(tǒng)設(shè)計指導(dǎo)思想128
6.1.4機電一體化系統(tǒng)設(shè)計方法論128
6.2系統(tǒng)總體技術(shù)130
6.2.1系統(tǒng)總體技術(shù)的定義131
6.2.2系統(tǒng)總體技術(shù)方法論131
6.2.3系統(tǒng)總體方案的提出過程133
6.2.4系統(tǒng)總體技術(shù)的應(yīng)用案例134
6.3系統(tǒng)分析評價方法137
6.3.1方案的優(yōu)化設(shè)計138
6.3.2系統(tǒng)性能分析方法139
6.4建立系統(tǒng)的數(shù)學(xué)模型143
6.4.1數(shù)學(xué)模型的種類143
6.4.2數(shù)學(xué)模型的建模方法144
6.4.3機電一體化系統(tǒng)的數(shù)學(xué)模型145
6.5建立系統(tǒng)的指標體系147
6.5.1性能指標的種類147
6.5.2確定性能指標的途徑148
6.5.3性能指標對設(shè)計的影響149
6.6機電系統(tǒng)總體設(shè)計實例150
習(xí)題與思考題152
應(yīng)用篇
第7章機電一體化產(chǎn)品設(shè)計——機器人設(shè)計154
7.1機器人設(shè)計概述155
7.2機器人機械結(jié)構(gòu)設(shè)計158
7.2.1機器人關(guān)節(jié)設(shè)計158
7.2.2機器人機身設(shè)計161
7.2.3機器人傳動機構(gòu)設(shè)計161
7.2.4機器人行走機構(gòu)設(shè)計162
7.3機器人驅(qū)動系統(tǒng)設(shè)計164
7.4機器人傳感系統(tǒng)設(shè)計166
7.4.1機器人傳感器分類166
7.4.2裝配機器人傳感系統(tǒng)166
7.4.3焊接機器人傳感系統(tǒng)168
7.4.4多傳感器集成手爪系統(tǒng)169
7.5機器人控制系統(tǒng)設(shè)計171
7.6機器人動態(tài)特性分析173
7.7工程實例174
7.7.1機器人運動學(xué)分析174
7.7.2機器人運動性能分析176
7.7.3機器人動力學(xué)分析177
7.7.4機器人動態(tài)性能分析178
習(xí)題與思考題181
第8章機電一體化產(chǎn)品設(shè)計——自動生產(chǎn)線設(shè)計182
8.1自動生產(chǎn)線概述183
8.2自動生產(chǎn)線總體設(shè)計186
8.2.1自動生產(chǎn)線總體設(shè)計內(nèi)容及原則186
8.2.2自動生產(chǎn)線總體設(shè)計流程187
8.2.3自動生產(chǎn)線總體設(shè)計性能指標187
8.3自動生產(chǎn)線結(jié)構(gòu)設(shè)計189
8.3.1自動生產(chǎn)線結(jié)構(gòu)組成190
8.3.2自動生產(chǎn)線結(jié)構(gòu)形式190
8.3.3自動生產(chǎn)線工件傳送裝置設(shè)計197
8.3.4典型自動生產(chǎn)線結(jié)構(gòu)裝置200
8.4自動生產(chǎn)線傳感器的選擇與應(yīng)用202
8.4.1自動生產(chǎn)線對傳感器的要求202
8.4.2自動生產(chǎn)線傳感器的選擇原則203
8.4.3自動生產(chǎn)線傳感器的布置203
8.4.4自動生產(chǎn)線傳感器的應(yīng)用204
8.5自動生產(chǎn)線執(zhí)行器的選擇與應(yīng)用206
8.5.1自動生產(chǎn)線對執(zhí)行器的要求206
8.5.2自動生產(chǎn)線執(zhí)行器的種類206
8.5.3自動生產(chǎn)線執(zhí)行器的使用性能特點206
8.5.4自動生產(chǎn)線執(zhí)行器的選擇207
8.6自動生產(chǎn)線控制裝置的技術(shù)應(yīng)用209
8.6.1自動生產(chǎn)線對控制裝置的要求209
8.6.2自動生產(chǎn)線控制裝置的種類209
8.6.3自動生產(chǎn)線控制裝置的性能比較210
8.6.4自動生產(chǎn)線控制裝置的應(yīng)用211
習(xí)題與思考題213
第9章計算機數(shù)控系統(tǒng)與應(yīng)用實例214
9.1數(shù)控系統(tǒng)概述215
9.1.1計算機數(shù)控系統(tǒng)的組成215
9.1.2計算機數(shù)控系統(tǒng)的分類219
9.1.3計算機數(shù)控系統(tǒng)的發(fā)展219
9.2典型數(shù)控系統(tǒng)簡介220
9.2.1FANUC數(shù)控系統(tǒng)221
9.2.2西門子數(shù)控系統(tǒng)222
9.2.3三菱數(shù)控系統(tǒng)223
9.2.4華中數(shù)控系統(tǒng)224
9.2.5廣州數(shù)控系統(tǒng)225
9.3開放式數(shù)控系統(tǒng)簡介226
9.3.1開放式數(shù)控系統(tǒng)的特點226
9.3.2開放式數(shù)控系統(tǒng)國內(nèi)外發(fā)展現(xiàn)狀227
9.3.3數(shù)控系統(tǒng)開放的途徑228
9.3.4基于PC的開放式數(shù)控系統(tǒng)229
9.4中走絲線切割機床數(shù)控系統(tǒng)的設(shè)計230
9.4.1中走絲數(shù)控系統(tǒng)硬件組成231
9.4.2中走絲線切割CAD/CAM自動編程系統(tǒng)233
9.4.3中走絲線切割CNC控制軟件234
習(xí)題與思考題238
第10章機電一體化課程設(shè)計與實踐240
10.1課程設(shè)計概述240
10.2參考選題240
10.2.1軸承外圈外徑自動檢測機設(shè)計240
10.2.2軸承內(nèi)圈內(nèi)徑自動檢測機設(shè)計241
10.2.3軸徑自動檢測機設(shè)計242
10.2.4長度自動檢測機(滾柱)設(shè)計243
10.2.5長度自動檢測機(短軸)設(shè)計243
10.2.6輸送糾偏裝置設(shè)計244
10.2.7自動繞線機設(shè)計245
10.2.8自動繞管機設(shè)計246
10.2.9數(shù)控直線位移工作臺設(shè)計246
10.2.10數(shù)控車床四工位自動刀架設(shè)計247
10.2.11電路板外形檢測機設(shè)計248
10.2.12自動定量包裝機設(shè)計249
10.2.13線圈自動裝配機設(shè)計250
10.2.14物料自動搬運小車設(shè)計250
10.2.15聯(lián)軸器自動搬運機械手設(shè)計251
10.2.16海綿硬度檢測機設(shè)計252
10.2.17乒乓球硬度測量機設(shè)計252
10.2.18凸輪軸升程檢測裝置設(shè)計253
10.2.19小型電子分度頭設(shè)計254
10.2.20精密直線電動執(zhí)行器設(shè)計255
部分習(xí)題參考答案256
參考文獻258