本书主要介绍机电一体化系统设计中执行元件分类及控制用驱动电动机的驱动、接口设计、元部件特性及典型产品设计等,主要内容包括：机械系统的部件选择与设计、机电一体化系统的元部件特性分析、典型机电一体化系统(产品)设计简介，以及许多国内外常用的新产品的结构、规格、选用范围等。

本书是在前几版的基础上，吸收了近年来新的设计方法及最新国家标准，全面、系统地介绍了所有现代设计和常规设计方法、数据、图表，内容丰富，具有信息量大，标准新、取材广、规格全、常用结构多、并增加了许多国内外常用的新产品的结构。规格、选用范围、实用性强、查找方便等特点。

全书共分常用资料，机械零部件与传动设计(一)、(二)，液压、气动、液力传动与控制，机械设计基础、现代设计方法及应用等6卷50篇。本单行本主要介绍机电一体化系统设计中执行元件分类及控制用驱动电动机的驱动、接口设计、元部件特性及典型产品设计。

第34篇 机电一体化系统设计

第1章 总论

 1 机电一体化概述

 2 机电一体化的共性关键技术

 3 机电一体化系统的要素及功能构成

 4 机电一体化系统构成要素的联接

 5 机电一体化系统的评价

 6 机电一体化工程与系统工程

 7 机电一体化系统设计的考虑方法及设计类型

 8 机电一体化系统开发工程与现代设计方法

 9 机电一体化系统(或产品)的设计步骤

第2章 机械系统的部件选择与设计

 1 机械传动部件的选择与设计

1．1 机械传动部件及其功能要求

1．2 丝杆螺母机构基本传动形式

1．3 滚珠丝杠传动部件

1．4 齿轮传动部件

1．5 挠性传动部件

1．6 间歇传动部件

 2 导向支承部件的设计与选择

2．1 导轨副的组成、种类及其应满足的要求

2．2 滑动导轨副的结构及其选择

2．3 静压导轨副工作原理

2．4 滚动导轨副的类型与选择

 3 旋转支承的类型与选择

3．1 旋转支承的种类及基本要求

3．2 圆柱支承

3．3 圆锥支承

3．4 填入式滚动支承

3．5 其他形式支承

 4 轴系部件的设计与选择

4．1 轴系设计的基本要求

4．2 轴(主轴)系用轴承的类型与选择

4．3 提高轴系性能的措施

 5 机电一体化系统(产品)的机座或机架

5．1 机座或机架的作用及基本要求

5．2 机座或机架的结构设计要点

第3章 执行元件的分类及控制用电动机的驱动

 1 执行元件的种类、特点及基本要求

1．1 执行元件的种类及特点

1．2 机电一体化系统(产品)对执行元件的基本要求

 2 机电一体化系统(产品)常用的控制用电动机

2．1 对控制用电动机的基本要求

2．2 控制用电动机的种类、特点及选用

2．3 直流伺服(DC)电动机与驱动

2．4 交流伺服(AC)电动机与驱动

2．5 步进电动机的种类及其工作原理

2．6 步进电动机的运行特性及性能指标

2．7 步进电动机的驱动与控制

第4章 微机控制系统及接口设计

 1 专用与通用、硬件与软件的权衡与抉择

 2 控制系统的设计思路

 3 微型计算机的系统构成与种类

3．1 微型计算机的系统构成

3．2 微型计算机的种类

3．3 微机软件与程序设计语言

3．4 微机的应用领域及选用要点

 4 8086／8088CPU的硬件结构特点

 5 Z80CPLC的硬件结构特点及存储器、输入／输出扩展接口

 6 单片机的硬件结构特点及其最小应用系统

 7 数字显示器及键盘的接口电路

 8 可编程序控制器(PLC)构成及应用举例

 9 微机应用系统的输入／输出控制的可靠性设计

9．1 光隔离电路设计

9．2 信息转换电路设计

 10 机电一体化系统中的检测传感器与微机接口

10．1 检测传感器的分类与基本要求 

10．2 各类传感器的主要性能及优缺点

10．3 传感器的选用原则及注意事项

10．4 检测传感器与微机接口

第5章 机电一体化系统的元、部件特性分析

 1 机械系统特性

1．1 变换机构及其运动变换分析

1．2 机构力学特性

1．3 机构动力学特性

 2 传感器的特性分析

2．1 动电式变换器的特性

2．2 压电式变换器的特性

2．3 具有其他平滑特性的变换器

 2．4 传感检测系统的特性

 3 执行元件的特性分析

3．1 电磁变换执行元件的特性

3．2 具有反馈环节的驱动电路电磁变换执行元件的动态特性

3．3 步进电动机的特性

3．4 压电式执行元件及其特性 

 4 执行元件与机械结构结合中的若干问题

4．1 机械惯性阻力矩的匹配方法

4．2 凸轮曲线理论

4．3 残留振动分析

4．4 无残留振动的定位分析

第6章 机电有机结合的分析与设计

 1 机电一体化系统的稳态与动态设计

 2 机电有机结合之一：机电一体化系统的稳态设计考虑方法

2．1 负载分析

2．2 执行元件的匹配选择

2．3 减速比的匹配选择与各级减速比的分配

2．4 检测传感装置、信号转换接口电路、放大装置及电源等的匹配选择与设计

2．5 系统数学模型的建立及主谐振频率的计算

 3 机电有机结合之二：机电一体化系统的动态设计考虑方法

3．1 概述

3．2 系统的调节方法

3．3 机械结构弹性变形对系统的影响

3．4 传动间隙对系统性能的影响分析

3．5 机械系统实验振动模态参数识别分析

 4 可靠性、安全性设计

4．1 可靠性设计

4．2 安全性设计

第7章 典型机电一体化系统(产品)设计简介

 1 计算机数字控制(CNC)机床

1．1 CNC机床分类及控制方式

1．2 BKX-I型变轴计算机数控(CNC)机床

 1．2．1 变轴数控机床的数控系统原理

 1．2．2 控制系统硬件平台

 1．2．3 控制系统软件平台 

1．3 CNC机械加工中心(MC) 

 1．3．1 MC的规格参数

 1．3．2 MC的机械系统

 1．3．3 MC的CNC系统

 2 工业机器人

2．1 电动喷砂(多关节型)机器人

 2．1．1 机器人机构原理

 2．1．2 控制系统

 2．1．3 机器人的规格参数

 2．1．4 控制算法简介

 2．2 装配机器人(SCARA型) 

 2．2．1 机械系统构成

 2．2．2 驱动系统

 2．2．3 控制与检测传感系统

 2．2．4 微机控制系统构成

 2．2．5 装配工作过程

 3 三坐标测量机

3．1 三坐标测量机的基本构成

3．2 探测头形式

3．3 计算机数据处理

  3．4 CNC型三坐标测量机

 4 自动售票机

4．1 自动售票机的构成

4．2 自动售票机的工作原理

4．3 自动售票机主要部件的构成

 5 自动售货机

5．1 硬币验钞机构

5．2 纸币验钞确认机构

5．3 自动售货机的控制系统

 6 电子秤

6．1 组合秤

6．2 连续供料秤

6．3 自动重量分选机