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第一章 机电一体化概论1

1-1 机电一体化的基本概念1

一、机电一体化的含义1

二、机电一体化产品分类2

1-2 机电一体化产品的组成及相关技术2

一、组成2

二、相关技术4

1-3 机电一体化的重要地位和作用5

习题与思考题6

参考文献6

一、传感器的分类8

2-1 概论8

第二章 检测与传感器8

二、传感器的基本特性9

三、传感器的发展方向11

2-2 电阻应变片传感器12

一、概述12

二、应变片的基本结构与应变效应13

三、应变片传感器的测量电路与温度补偿14

四、应变片传感器的应用16

2-3 电容式传感器18

一、基本工作原理18

二、常用测量电路20

三、几个实际问题23

四、电容传感器的应用24

2-4 电感传感器26

一、基本工作原理26

二、差动变气隙式电感传感器27

三、差动变压器式传感器29

四、涡流传感器32

2-5 压电传感器34

一、石英晶体的压电效应34

二、压电传感器的性能分析36

三、压电传感器的应用37

2-6 光电传感器38

一、光敏电阻39

二、光敏晶体管41

三、光电传感器的类型44

四、光电传感器的应用44

2-7 其他检测技术45

一、红外辐射检测45

二、超声波检测46

2-8 传感器的正确选择和使用46

一、传感器的选择46

二、传感器的正确使用47

习题与思考题49

参考文献49

3-1 概论50

一、接口的分类50

第三章 接口技术及常用集成电路50

二、接口在机电一体化产品中的作用51

3-2 输入/输出接口及器件51

一、输入/输出的控制方式51

二、输入/输出接口的编址方式53

三、典型的输入/输出接口器件及电路55

3-3 设备接口65

一、数字1/O电路65

二、模拟1/0电路67

三、执行装置接口82

习题与思考题86

参考文献87

4-1 概述88

第四章 控制器88

4-2 单片微型计算世面90

一、MCS-51系列单片机的组成结构90

二、MCS-51系列单片机的指令系统99

三、单片机的系统扩展107

四、单片机的键盘和LED接口113

4-3 工业控制微型计算机121

一、工控机系统的技术要求121

二、总线式工控机的系统结构123

三、硬件组成原理与软件系统124

四、STD总线127

4-4 可编程序控制器130

二、系统组成132

一、可编程控制器的工作原理132

三、PC的编程语言136

四、指令系统137

五、PC的系统设计方法144

习题与思考题144

参考文献145

第五章 信息处理与软件基础146

5-1 信息处理146

一、信息概念146

二、信息的表示与存储146

三、信息处理151

二、软件产品周期153

一、软件发展过程153

5-2 软件概论153

三、软件方法和软件工具154

5-3 程序设计概论157

一、算法及其表示方法157

二、程序设计方法158

三、程序设计质量159

四、程序设计工程化161

五、程序结构设计162

六、数据结构设计162

5-4 软件结构的组织方法163

一、模块接口法164

二、分层设计法165

参考文献166

习题与思考题166

第六章 自动控制技术167

6-1 概述167

一、自动控制技术在机电一体化产品中的作用167

二、机电一体化产品的控制形式167

三、自动控制技术的发展168

6-2 经典控制技术169

一、经典控制的基本概念169

二、经典控制系统的分析和设计170

6-3 计算机控制技术173

一、计算机控制技术的基本概念173

二、计算机控制系统的分析176

三、计算机控制系统的数字控制器185

四、计算机控制系统设计189

五、计算机控制系统采样频率的选取193

6-4 控制系统的仿真技术194

一、仿真技术的基本概念194

二、模拟计算机仿真技术195

三、数字计算机仿真技术203

6-5 数控技术217

一、数控的基本概念217

二、数控加工轨迹的控制原理219

三、数控加工程序的编制229

习题与思考题236

参考文献238

三、传动系统的分类239

二、对传动系统的要求239

第七章 传动技术239

一、传动技术239

7-1 概述239

四、传动技术的发展240

7-2 直流电动机传动系统241

一、概述241

二、直流电动机的可控硅驱动调速244

三、直流电动机的PWM调速250

四、直流力矩电动机和低惯量直流伺服电动机的应用256

7-3 交流电动机传动系统256

一、概述256

二、交流变频调速257

三、异步电动机的矢量控制简介264

7-4 步进电动机传动系统266

一、反应式步进电动机的结构和工作原理266

二、步进电动机的特性268

三、磁路混合式步进电动机269

四、步进电动机的驱动电源270

五、步进电动机的开环控制和闭环控制276

六、步进电动机的选用原则和故障分析278

7-5 直线电动机传动系统279

一、直线电动机的结构和分类279

二、直线电动机的工作原理280

三、直线步进电动机280

四、直线电动机应用举例281

一、电动机功率的选择282

7-6 电动机的选择方法282

二、电动机额定转速的选择283

三、电动机的转动惯量Jm与负载惯量JL283

四、负载转矩的计算284

五、电动机转矩的计算284

7-7 液压传动简介286

一、液压传动的工作原理和系统组成286

二、动力元件和执行元件287

三、控制元件288

四、液压传动的基本回路289

五、液压伺服系统举例290

一、气压传动系统的工作原理和组成291

7-8 气压传动简介291

二、执行元件292

三、控制元件294

四、气压传动系统举例294

习题与思考题297

参考文献297

第八章 精密机械技术298

8-1 概述298

一、机械结构参数对控制系统的影响298

二、机电一体化产品精密机械设计的基本要求300

8-2 机械传动301

一、同步带传动301

二、高速带传动303

三、精密齿轮传动304

四、谐波齿轮传动308

五、滚珠螺旋传动310

8-3 支承装置312

一、标准滚动轴承312

二、非标准滚动轴承312

三、液体动压支承316

四、液体静压支承317

五、气体静压支承318

六、磁力支承318

习题与思考题319

参考文献320

9-2 机电一体化产品设计321

一、机电一体化产品的机械设计321

第九章 机电一体化产品设计及应用321

9-1 概述321

二、执行和传动机构的设计323

三、机电一体化产品控制系统设计325

9-3 机电一体化产品典型应用举例327

一、工业机器人控制系统试验台327

二、电脑绣花机改造337

三、钻床数控改造344

四、印刷电路板自动测试装置349

习题与思考题353

参考文献353