本书结合多年的教学和科研经验，从系统工程的理论出发，以追求系统的最优化为目标，介绍了利用现代设计方法和技术，进行机电一体化系统分析和设计的理论和关键技术。针对机电一体化系统，在系统工程思想的指导下，从整体上考虑系统的功能和性能，对机械、检测、控制、驱动和执行等子系统进行设计，并具体阐述机械部件、传感器、控制器、系统接口和信息处理等方面的设计问题。

本书从系统工程的理论出发，介绍了利用现代设计方法和技术，进行机电一体化系统分析和设计的理论和关键技术。全书共分9章，主要介绍了机电一体化系统分析方法、设计方法，机械系统设计，电气系统设计，液压、气动控制系统设计，检测系统设计，控制系统设计，机电一体化系统(产品)设计的应用实例等内容。

本书可供机械、电子、自动控制、计算机应用技术、电子信息以及工业工程等专业的高年级本科生及相关工程技术人员参考使用。

第1章 绪论

　1.1 机电一体化系统的基本概念及发展概况

　　1.1.1 机电一体化的定义

　　1.1.2 机电一体化系统的基本组成

　　1.1.3 机电一体化系统的发展状况及发展趋势

　1.2 机电一体化系统的设计

　　1.2.1 机电一体化系统的设计思想

　　1.2.2 机电一体化系统的设计目标

　　1.2.3 机电一体化系统的现代设计方法

　1.3 机电一体化系统的设计步骤

　1.4 机电一体化系统的应用

第2章 机电一体化系统分析方法

　2.1 机电一体化系统分析和建模的方法

　2.2 机电一体化系统的控制

　　2.2.1 系统结构图

　　2.2.2 运动微分方程的建立

　　2.2.3 传递函数及环节连接计算方法

　　2.2.4 系统的频率特性

　　2.2.5 系统的稳定性及误差分析

　2.3 机电一体化系统的建模与仿真

　　2.3.1 模型与仿真的基本概念

　　2.3.2 机械系统建模与仿真

　　2.3.3 电气系统建模与仿真

　　2.3.4 液压、气动系统建模与仿真

　2.4 机电一体化系统分析软件

　2.5 典型机电一体化系统实例分析

　　2.5.1 MATLAB/Simulink建模软件的应用实例

　　2.5.2 机构系统仿真举例

第3章 机电一体化系统的设计方法

　3.1 系统工程概述

　　3.1.1 系统的基本概念

　　3.1.2 系统工程的概念及特点

　　3.1.3 系统工程方法论

　　3.1.4 系统的描述方法

　　3.1.5 计算机系统仿真

　3.2 功能设计

　　3.2.1 功能设计方法

　　3.2.2 功能设计工具

　　3.2.3 机电一体化系统的功能分析与设计实例

　3.3 结构设计

　　3.3.1 传动结构设计

　　3.3.2 支承结构设计

　　3.3.3 结构的整体布局

　　3.3.4 机电一体化系统的结构设计实例

　3.4 控制系统的设计

　　3.4.1 控制系统的组成

　　3.4.2 控制系统的分类

　　3.4.3 控制系统的设计

　　3.4.4 机电一体化系统的控制系统设计实例

　3.5 信息流设计

　　3.5.1 机电一体化系统的基本模型

　　3.5.2 分析信息流的工具

　　3.5.3 面向数据流图的软件结构设计

　　3.5.4 软件的详细设计和编码

第4章 机械系统设计

　4.1 概述

　4.2 机械传动系统

　　4.2.1 机械传动系统的功能

　　4.2.2 机械传动系统的种类

　　4.2.3 机械传动部件的设计与选择

　4.3 支承系统

　　4.3.1 支承系统的功能及分类

　　4.3.2 框架支承结构设计

　　4.3.3 导向支承设计

　　4.3.4 旋转支承设计

　4.4 机械系统设计参数

　　4.4.1 机械零部件的强度和刚度

　　4.4.2 机械系统的稳定性

　　4.4.3 机械部件的运动精度

　　4.4.4 机械结构的工艺性

　4.5 机械系统设计软件

　4.6 机械系统设计实例

第5章 电气系统的设计

 5.1 电气控制系统设计的基本内容和一般原则

5.1.1 电气控制系统设计的基本内容

5.1.2 电气控制线路设计的一般原则

 5.2 电力拖动方案确定原则和电机的选择

5.2.1 确定拖动方式

5.2.2 确定调速方案

5.2.3 电动机的选择和电动机的启动、制动和反向要求

 5.3 常用低压电器元件的选用

5.3.1 熔断器

5.3.2 断路器

5.3.3 接触器

5.3.4 继电器

5.3.5 电磁阀

 5.4 电气设计中应注意的问题

 5.5 典型车床电气控制线路分析

5.5.1 普通车床的主要工作情况

5.5.2 C650型普通车床的电气控制

5.5.3 C650普通车床电气控制线路的特点

第6章 液压 气动控制系统设计

 6.1 概述

 6.2 液压控制系统设计

6.2.1 液压控制系统的组成

6.2.2 液压控制元件

6.2.3 液压执行元件

6.2.4 液压控制系统的计算

6.2.5 液压控制系统实例

 6.3 气动控制系统设计

6.3.1 气动控制系统的组成

6.3.2 气动控制元件及其应用

6.3.3 气动执行元件及其应用

6.3.4 气动控制系统的设计

 6.4 液压、气动控制系统仿真

6.4.1 仿真技术在液压、气动领域的应用

6.4.2 液压、气动仿真软件

第7章 检测系统的设计

 7.1 概述

7.1.1 传感测量系统的含义

7.1.2 传感检测技术的地位和作用

7.1.3 传感检测系统设计

7.1.4 传感检测系统在机电一体化系统中的应用

 7.2 传感器的分类、选型及实用技术

7.2.1 传感器及其组成

7.2.2 传感器的分类

7.2.3 传感器的性能指标

7.2.4 传感器选型的一般原则

7.2.5 传感器的实用技术

 7.3 检测系统的接口及其设计

7.3.1 数据采集技术

7.3.2 传感器与计算机接口的关键技术

7.3.3 A/D转换器及其接口

7.3.4 抗干扰技术

 7.4 检测系统的应用实例——数控机床在线检测系统

7.4.1 数控机床在线检测系统的组成

7.4.2 数控机床在线检测系统的工作原理

7.4.3 数控机床在线检测系统编程

7.4.4 数控机床在线检测系统仿真

第8章 计算机控制系统的设计

 8.1 概述

 8.2 计算机控制系统的控制策略

8.2.1 数字PID控制

8.2.2 自适应控制

8.2.3 鲁棒控制

8.2.4 非线性系统控制

8.2.5 智能控制

 8.3 常用微处理器的特点及应用技术

8.3.1 单片机的特点及应用

8.3.2 DSP的特点及应用

8.3.3 可编程控制器的特点及应用

 8.4 控制电动机

8.4.1 步进电动机

8.4.2 直流伺服电动机

8.4.3 交流伺服电动机

 8.5 计算机控制系统的设计实例

第9章 机电一体化系统(产品)设计应用实例

 9.1 虚拟轴机床

9.1.1 概述

9.1.2 虚拟轴机床的特点

9.1.3 虚拟轴机床技术体系

9.1.4 虚拟轴机床并联机构结构形式

 9.2 液压挖掘机的机电液控制系统

9.2.1 液压挖掘机的组成结构及机电液控制形式

9.2.2 液压挖掘机的控制系统

 9.3 工程车辆自动变速系统

9.3.1 工程车辆自动变速系统的特点

9.3.2 工程车辆自动变速系统的组成

9.3.3 自动变速系统的电控系统

9.3.4 自动变速系统的液压系统

参考文献