机电一体化系统设计

第1章 概述
1-1 对机电一体化涵义的理解与机电一体化技术革命
一、机电一体化涵义与机电一体化时代特征
二、机电一体化技术革命
1-2 机电一体化系统构成要素、功能构成及其价值评价
1-3 机电一体化系统构成要素之间的相互连接
1-4 机电一体化系统设计的考虑方法、设计类型及设计流程
一、机电一体化系统设计的考虑方法
二、机电一体化系统的设计类型
三、机电一体化系统的设计流程
1-5 机电一体化系统的设计程序、准则与规律
1-6 机电一体化工程与系统工程
1-7 机电一体化系统的开发工程与现代设计方法
一、机电一体化系统的开发工程
二、机电一体化系统设计与现代设计方法
1-8 机电一体化系统的共性关键技术与优先发展领域
一、机电一体化系统的共性关键技术
二、机电一体化的优先发展领域
习题与思考题

第2章 机电一体化系统机械系统部件的选择与设计
2-1 机械系统部件的设计要求
2-2 机械系统传动部件的选择与设计
一、机械传动部件及其功能要求
二、丝杠螺母机构的基本传动形式
三、滚珠丝杠副传动部件
四、齿轮传动部件
五、挠性传动部件
六、间歇传动机构
2-3 机械系统导向支承部件的选择与设计
一、导轨副的组成、种类及其应满足的要求
二、滑动导轨副的结构及选择
三、滚动导轨副的类型与选择
四、静压导轨副工作原理
2-4 机械系统旋转支承部件的类型与选择
一、旋转支承部件的种类及基本要求
二、圆柱支承
三、圆锥支承
四、填入式滚动支承
五、其他形式支承
2-5 机械系统轴系部件的选择与设计
一、轴系设计的基本要求
二、轴系（主轴）用轴承的类型与选择
三、提高轴系部件性能的措施
2-6 机电一体化系统的机座或机架设计
一、机座或机架的作用及基本要求
二、机座或机架的结构设计要点
习题与思考题

第3章 机电一体化系统执行元件的选择与设计
3-1 执行元件的种类、特点及基本要求
一、执行元件的种类及特点
二、对执行元件的基本要求
3-2 常用的控制用电动机
一、对控制用电动机的基本要求
二、控制用电动机的种类、特点及选用
3-3 直流（Dc）与交流（AC）伺服电机及驱动
一、直流（Dc）伺服电机及驱动
二、交流（Ac）伺服电机及驱动
3-4 步进电机及驱动
一、步进电机的特点与种类
二、步进电机的工作原理
三、步进电机的运行特性及性能指标
四、步进电机的驱动与控制
习题与思考题

第4章 机电一体化系统微机控制系统的选择及接口设计
4-1 专用与通用的抉择、硬件与软件的权衡
4-2 微机控制系统的设计思路
一、微机控制系统整体方案的确定与微机选择
二、微机控制系统的总体设计与系统软件的确定
三、微机控制系统控制算法的确定
4-3 微机控制系统的构成与种类
一、微型计算机的系统构成
二、微型计算机的分类方法
4-4 微机控制系统的软件与程序设计语言
4-5 微机应用领域及其选用要点
4-6 8086／8088CPu的硬件结构特点
一、8086／8088CPU的主要结构特点
二、8086／8088CPU的最大与最小工作模式
三、8086／8088CPU引脚的功能定义
四、8086CPU最小、最大工作模式系统的典型配置
4-7 单板机（z80CPu）的硬件结构特点、存储器及输入／输出扩展接口
一、Z80CPU的硬件结构特点
二、Z80CPU用总线驱动器
三、Z80CPU用存储器
四、Z80CPU用输入／输出接口
五、Z80CPU用存储器及I／0口扩展
4-8 单片机的硬件结构特点及其最小应用系统
一、MCS-51系列单片机的结构特点
二、MCS-51系列单片机的最小应用系统及其扩展
4-9 数字显示器及键盘的接口电路
一、数字显示器的结构及其工作原理
二、键盘、显示器的接口电路
4-10 微机应用系统的输入／输出控制的可靠性设计
一、光电隔离电路设计
二、信息转换电路设计
4-11 可编程逻辑控制器（PLC）的构成及应用举例
一、PLC的构成及其工作原理
二、PLC的应用举例
4-12 常用检测传感器的性能特点、选用及其微机接口
一、检测传感器的分类与基本要求
二、各类传感器的主要性能及优缺点
三、传感器的选用原则及注意事项
四、检测传感器的测量电路及微机接口
习题与思考题

第5章 机电一体化系统元、部件的特性分析
5-1 机电一体化系统与自动控制理论
一、拉普拉斯变换与传递函数
二、控制系统的过渡过程特性
三、伺服系统及其动态特性
四、采样控制简介
5-2 机电一体化系统元、部件的力学特性
一、机械系统特性及变换机构
二、机械系统的机构静力学特性
三、机械系统的机构动力学特性
四、两自由度机器人运动轨迹创成所需转矩
5-3 机电一体化系统传感器的动态特性
一、动电式变换器的动态特性
二、压电式变换器的动态特性
三、传感检测系统的动态特性
5-4 机电一体化系统执行元件的动态特性
一、电磁变换执行元件的动态特性
二、具有反馈环节的驱动电路电磁变换执行元件的动态特性
三、压电式执行元件及其动态特性
四、执行元件与机械惯性阻转矩的匹配方法
五、凸轮曲线理论
习题与思考题

第6章 机电一体化系统机电有机结合的分析与设计
6-1 机电一体化系统的稳态与动态设计
6-2 机电有机结合之一：机电一体化系统稳态设计的考虑方法
一、被控对象分析
二、执行元件的匹配选择
三、减速比的匹配选择与各级减速比的分配
四、检测传感装置、信号转换接口电路、放大电路及电源等的匹配
五、系统数学模型的建立及主谐振频率的计算
6-3 机电有机结合之二：机电一体化系统动态设计的考虑方法
一、机电伺服系统的动态设计
二、系统的调节方法
三、机械结构弹性变形对系统特性的影响
四、传动间隙对系统特性的影响
五、机械系统实验振动模态参数识别
6-4 机电一体化系统的可靠性、安全性设计
一、可靠性设计
二、安全性设计
习题与思考题

第7章 计算机数字控制程序编制基础简介
7-1 数控机床类型及其控制方式
7-2 数控系统组成及数控程序编制基础
一、数控系统组成及其工作过程
二、数控程序编制基础
习题与思考题

第8章 传统机械加工设备的机电一体化改造分析与设计
8-1 传统机械加工机床的机电一体化改造设计方案分析
一、机床的机械传动系统改造设计方案分析
二、机床的机械传动系统简化
三、机床机电一体化改造的性能及精度选择
四、机床进给系统的机电有机结合匹配选择计算
8-2 微机控制系统的设计
一、机床开环控制系统具有的功能及特点
二、单板机（Z80CPU）控制系统设计（以车床为例）
三、单片机（8031）控制系统设计（以XY工作台为例）
四、多CPU直流伺服系统设计简介（以XA6132型铣床为例）
习题与思考题

第9章 典型机电一体化系统简介
9-1 城市轨道交通自动售检票系统与自动售票机
一、城市轨道交通自动售检票系统的组成
二、城市轨道交通自动售票机
9-2 邮局邮件自动处理系统
一、邮局邮件处理作业流程及邮件自动处理系统
二、邮件自动处理系统中的新机器、新机构
9-3 快速成形技术与3D打印机
一、快速成形的基本概念与技术分类
二、3D打印机
9-4 工业机器人
一、工业机器人的组成、分类及技术参数
二、电动喷砂机器人（多关节型）
三、装配机器人（SCARA型）
9-5 计算机数控机床
一、机械加工中心（MC）
二、BKX-I型数控机床
三、PRS-XY型混联数控机床
9-6 汽车的机电一体化简述
一、传感器在汽车发动机等中的应用
二、微机控制的数字化电子点火系统
三、汽车自动空调系统
四、电子控制的自动变速器
9-7 工业电子秤种类及其构成原理
9-8 自动售货机
习题与思考题
附录 常用基本逻辑符号的中、外及新、旧标准对照表
参考文献