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第1章 绪论1

1.1机电一体化系统的基本概念及发展概况1

1.1.1机电一体化的定义1

1.1.2机电一体化系统的基本组成2

1.1.3机电一体化系统的发展状况及发展趋势3

1.2机电一体化系统的设计6

1.2.1机电一体化系统的设计思想6

1.2.2机电一体化系统的设计目标9

1.2.3机电一体化系统的现代设计方法9

1.3机电一体化系统的设计步骤13

1.4机电一体化系统的应用14

第2章 机电一体化系统分析方法16

2.1机电一体化系统分析和建模的方法16

2.2机电一体化系统的控制17

2.2.1系统结构图17

2.2.2运动微分方程的建立19

2.2.3传递函数及环节连接计算方法21

2.2.4系统的频率特性23

2.2.5系统的稳定性及误差分析25

2.3机电一体化系统的建模与仿真30

2.3.1模型与仿真的基本概念30

2.3.2机械系统建模与仿真33

2.3.3电气系统建模与仿真34

2.3.4液压、气动系统建模与仿真37

2.4机电一体化系统分析软件41

2.5典型机电一体化系统实例分析43

2.5.1 MATLAB/Simulink建模软件的应用实例43

2.5.2机构系统仿真举例44

第3章 机电一体化系统的设计方法47

3.1系统工程概述47

3.1.1系统的基本概念47

3.1.2系统工程的概念及特点47

3.1.3系统工程方法论47

3.1.4系统的描述方法50

3.1.5计算机系统仿真52

3.2功能设计52

3.2.1功能设计方法53

3.2.2功能设计工具55

3.2.3机电一体化系统的功能分析与设计实例55

3.3结构设计57

3.3.1传动结构设计58

3.3.2支承结构设计59

3.3.3结构的整体布局60

3.3.4机电一体化系统的结构设计实例61

3.4控制系统的设计62

3.4.1控制系统的组成63

3.4.2控制系统的分类63

3.4.3控制系统的设计64

3.4.4机电一体化系统的控制系统设计实例65

3.5信息流设计67

3.5.1机电一体化系统的基本模型67

3.5.2分析信息流的工具68

3.5.3面向数据流图的软件结构设计70

3.5.4软件的详细设计和编码71

第4章 机械系统设计73

4.1概述73

4.2机械传动系统73

4.2.1机械传动系统的功能73

4.2.2机械传动系统的种类74

4.2.3机械传动部件的设计与选择75

4.3支承系统92

4.3.1支承系统的功能及分类92

4.3.2框架支承结构设计92

4.3.3导向支承设计93

4.3.4旋转支承设计101

4.4机械系统设计参数105

4.4.1机械零部件的强度和刚度105

4.4.2机械系统的稳定性107

4.4.3机械部件的运动精度108

4.4.4机械结构的工艺性111

4.5机械系统设计软件114

4.6机械系统设计实例116

第5章 电气系统的设计119

5.1电气控制系统设计的基本内容和一般原则119

5.1.1电气控制系统设计的基本内容119

5.1.2电气控制线路设计的一般原则120

5.2电力拖动方案确定原则和电机的选择120

5.2.1确定拖动方式120

5.2.2确定调速方案121

5.2.3电动机的选择和电动机的启动、制动和反向要求121

5.3常用低压电器元件的选用122

5.3.1熔断器123

5.3.2断路器124

5.3.3接触器125

5.3.4继电器127

5.3.5电磁阀130

5.4电气设计中应注意的问题132

5.5典型车床电气控制线路分析135

5.5.1普通车床的主要工作情况135

5.5.2 C650型普通车床的电气控制136

5.5.3 C650普通车床电气控制线路的特点137

第6章 液压、气动控制系统设计138

6.1概述138

6.2液压控制系统设计139

6.2.1液压控制系统的组成139

6.2.2液压控制元件141

6.2.3液压执行元件141

6.2.4液压控制系统的计算149

6.2.5液压控制系统实例165

6.3气动控制系统设计166

6.31气动控制系统的组成167

6.3.2气动控制元件及其应用167

6.3.3气动执行元件及其应用169

6.3.4气动控制系统的设计174

6.4液压、气动控制系统仿真175

6.4.1仿真技术在液压、气动领域的应用176

6.4.2液压、气动仿真软件176

第7章 检测系统的设计179

7.1概述179

7.1.1传感测量系统的含义179

7.1.2传感检测技术的地位和作用179

7.1.3传感检测系统设计180

7.1.4传感检测系统在机电一体化系统中的应用182

7.2传感器的分类、选型及实用技术183

7.2.1传感器及其组成183

7.2.2传感器的分类184

7.2.3传感器的性能指标185

7.2.4传感器选型的一般原则185

7.2.5传感器的实用技术188

7.3检测系统的接口及其设计200

7.3.1数据采集技术200

7.3.2传感器与计算机接口的关键技术203

7.3.3 A /D转换器及其接口205

7.3.4抗干扰技术207

7.4检测系统的应用实例——数控机床在线检测系统212

7.4.1数控机床在线检测系统的组成212

7.4.2数控机床在线检测系统的工作原理213

7.4.3数控机床在线检测系统编程214

7.4.4数控机床在线检测系统仿真215

第8章 计算机控制系统的设计216

8.1概述216

8.2计算机控制系统的控制策略217

8.2.1数字PID控制217

8.2.2自适应控制218

8.2.3鲁棒控制222

8.2.4非线性系统控制224

8.2.5智能控制226

8.3常用微处理器的特点及应用技术231

8.3.1单片机的特点及应用232

8.3.2 DSP的特点及应用234

8.3.3可编程控制器的特点及应用236

8.4控制电动机239

8.4.1步进电动机239

8.4.2直流伺服电动机242

8.4.3交流伺服电动机245

8.5计算机控制系统的设计实例247

第9章机电一体化系统（产品）设计应用实例253

9.1虚拟轴机床253

9.1.1概述253

9.1.2虚拟轴机床的特点255

9.1.3虚拟轴机床技术体系256

9.1.4虚拟轴机床并联机构结构形式258

9.2液压挖掘机的机电液控制系统261

9.2.1液压挖掘机的组成结构及机电液控制形式261

9.2.2液压挖掘机的控制系统262

9.3工程车辆自动变速系统268

9.3.1工程车辆自动变速系统的特点268

9.3.2工程车辆自动变速系统的组成269

9.3.3自动变速系统的电控系统270

9.3.4自动变速系统的液压系统272

参考文献276