本書以機電一體化系統(tǒng)基本組成要素為主線展開編寫，共分為7章，主要包括緒論、機械系統(tǒng)、伺服系統(tǒng)、傳感檢測系統(tǒng)、計算機控制系統(tǒng)、機電一體化系統(tǒng)中的接口、典型機電一體化系統(tǒng)（足球機器人、模糊控制全自動洗衣機、自動駕駛汽車、自助柜員機、三坐標測量機、3D打印機）。書后附有實用技術資料，涉及機械傳動機構（滾珠絲杠副、諧波齒輪傳動、同步帶）、伺服系統(tǒng)（交流伺服系統(tǒng)、電液伺服閥）、傳感器和控制器（單片機、PLC）等。
本書可作為高等院校機械設計制造及其自動化專業(yè)和機電工程專業(yè)教材，也可供從事機電一體化技術工作的工程技術人員參考。
《機電一體化系統(tǒng)（普通高等院校機電工程類規(guī)劃教材）》以機械為基礎、以機電有機結合為重點，論述機電一體化的系統(tǒng)層面知識，強調機電一體化系統(tǒng)必須具備的整合性和集成性。
前言
作為一門新興交叉學科，機電一體化打破了以往傳統(tǒng)學科的劃分，將精密機械技術、檢測傳感技術、伺服驅動技術、自動控制技術、信息處理技術、計算機技術和系統(tǒng)總體技術等多種技術有機結合為一體。隨著機電一體化的產生和迅速發(fā)展，全球范圍內掀起機電一體化的熱潮，而機電一體化也越來越顯示出強大的威力，使得粗笨的傳統(tǒng)機械產品向輕薄小巧智能化的機電一體化產品方向發(fā)展。要想徹底改變目前我國機械工業(yè)的面貌，縮短與國外先進國家的差距，大力發(fā)展機電一體化是必由之路。作為培養(yǎng)人才的搖籃，目前許多高等院校的機電類專業(yè)普遍開設了機電一體化方面的相關課程，以適應社會對機電一體化復合人才的需求。本書希望機械設計制造及其自動化和機電工程等專業(yè)的高校學子及相關工程技術人員、研究人員能夠從系統(tǒng)、整體的層面上了解并掌握機電一體化的實質，進而真正靈活地運用相關技術進行機電一體化系統(tǒng)（產品）的分析、設計及開發(fā)。
本書以機電一體化系統(tǒng)組成為主線，系統(tǒng)介紹了機電一體化基本組成要素及其控制策略，并以6個典型產品為例介紹了機電一體化系統(tǒng)在機械工業(yè)和社會生活中的應用，從而使讀者對機電一體化有系統(tǒng)、清晰、全面的了解和掌握。機電一體化所涉及的學科知識非常廣泛，本書在內容安排上盡量避免與有關課程的交叉和重疊，而是著重體現(xiàn)電為機用，機電結合的特色。機電一體化也是有著旺盛生命力的學科，新技術、新產品不斷涌現(xiàn)，本書力求引入近年來機電一體化領域先進的發(fā)展成果，對新型執(zhí)行元件、電液伺服系統(tǒng)、機器視覺、智能傳感器、微型傳感器、智能控制算法等進行了詳細介紹。
全書共分7章，主要包括：
第1章緒論，第2章機械系統(tǒng)，第3章伺服系統(tǒng)，第4章傳感檢測系統(tǒng)，第5章計算機控制系統(tǒng)，第6章機電一體化系統(tǒng)中的接口，第7章典型機電一體化系統(tǒng)。書后附錄提供了一些對于教學和工程實踐都十分實用且經過作者細心甄選的技術資料，包括日本THK滾珠絲杠副、日本哈默納科諧波齒輪傳動、蓋奇同步帶、德國西門子伺服系統(tǒng)、美國MOOG電液伺服閥、德國TURCK傳感器、美國英特爾MCS51單片機和德國西門子S7200系列PLC等。
參加本書編著工作的有王豐、王志軍、楊杰、賀靜，全書由王豐統(tǒng)稿和定稿。除第1章由楊杰、第7章由王志軍和賀靜共同編著外，其余均由王豐完成。此外，研究生唐宇軒為本書的文字錄入、圖表制改、資料整理付出了許多努力。
在編寫過程中，作者參閱了大量相關教材、技術手冊和科技文獻，書中部分技術資料來源于互聯(lián)網，作者在此對其作者一并表示衷心的感謝。由于機電一體化涉及的學科較多，限于作者的水平和經驗，書中難免存在疏漏之處，懇請讀者和專家提出寶貴意見。
作者
2017年5月
目錄
第1章緒論
1.1機電一體化系統(tǒng)的基本概念及其應用
1.1.1機電一體化的含義及主要內容
1.1.2機電一體化的應用領域
1.2機電一體化系統(tǒng)的基本組成及相關技術
1.2.1機電一體化系統(tǒng)的基本組成
1.2.2機電一體化的共性關鍵技術
1.3機電一體化的目的及發(fā)展趨勢
1.3.1機電一體化的目的
1.3.2機電一體化的發(fā)展趨勢
習題與思考題
第2章機械系統(tǒng)
2.1機械系統(tǒng)數(shù)學模型的建立
2.1.1機械系統(tǒng)中的基本物理量及其等效換算
2.1.2機械系統(tǒng)建模
2.2傳動機構
2.2.1傳動機構的功能及要求
2.2.2齒輪傳動的傳動比及傳動級數(shù)確定
2.2.3諧波齒輪傳動
2.2.4同步帶傳動
2.2.5滾動螺旋傳動
2.2.6傳動機構的間隙調整
2.3支承部件
2.3.1回轉運動支承部件
2.3.2直線運動支承部件
習題與思考題
第3章伺服系統(tǒng)
3.1伺服系統(tǒng)概述
3.1.1伺服系統(tǒng)的構成
3.1.2伺服系統(tǒng)的類型
3.1.3伺服系統(tǒng)的基本要求
3.2伺服系統(tǒng)的動態(tài)性能指標
3.2.1時域性能指標
3.2.2頻域性能指標
3.3機械結構因素對伺服系統(tǒng)性能的影響
3.3.1阻尼的影響
3.3.2摩擦的影響
3.3.3結構彈性變形的影響
3.3.4慣量的影響
3.3.5傳動間隙的影響
3.4伺服系統(tǒng)中的執(zhí)行元件
3.4.1執(zhí)行元件的種類及其特點
3.4.2執(zhí)行元件的基本要求
3.4.3新型執(zhí)行元件
3.5伺服系統(tǒng)中的檢測元件
3.5.1伺服系統(tǒng)中檢測元件的種類
3.5.2伺服系統(tǒng)中測量方式的選擇
3.6電氣伺服系統(tǒng)
3.6.1直流伺服系統(tǒng)
3.6.2交流伺服系統(tǒng)
3.6.3步進伺服系統(tǒng)
3.7電液伺服系統(tǒng)
3.7.1電液伺服閥
3.7.2電液位置伺服控制系統(tǒng)
3.7.3電液速度伺服系統(tǒng)
3.7.4電液力伺服系統(tǒng)
習題與思考題
第4章傳感檢測系統(tǒng)
4.1傳感檢測系統(tǒng)的作用及組成
4.1.1傳感檢測在機電一體化中的作用
4.1.2傳感檢測系統(tǒng)的組成
4.2位移、位置傳感器
4.2.1光電開關
4.2.2光電編碼器
4.2.3光柵
4.2.4磁柵
4.2.5感應同步器
4.2.6旋轉變壓器
4.3速度、加速度傳感器
4.3.1直流測速發(fā)電機
4.3.2光電式速度傳感器
4.3.3加速度傳感器
4.4力、扭矩傳感器
4.4.1力傳感器
4.4.2扭矩傳感器
4.5測距傳感器
4.5.1超聲波測量距離
4.5.2激光測量距離
4.6視覺傳感器
4.6.1CCD和CMOS視覺傳感器
4.6.2視覺傳感器的應用
4.7智能傳感器
4.7.1智能傳感器的定義與特點
4.7.2智能傳感器的基本組成與基本功能
4.7.3智能傳感器的分類與基本形式
4.8微傳感器
4.8.1微傳感器及其特點
4.8.2微傳感器和傳統(tǒng)傳感器的區(qū)別
4.8.3典型的微傳感器
習題與思考題
第5章計算機控制系統(tǒng)
5.1計算機控制系統(tǒng)的組成及類型
5.1.1計算機控制系統(tǒng)的組成
5.1.2計算機控制系統(tǒng)的類型
5.2控制計算機的作用及基本要求
5.2.1控制計算機在機電一體化系統(tǒng)中的作用
5.2.2機電一體化系統(tǒng)對控制計算機的基本要求
5.3常用控制計算機
5.3.1單片機
5.3.2可編程控制器(PLC)
5.3.3工控機
5.4控制方式與控制策略
5.4.1開環(huán)控制與閉環(huán)控制
5.4.2常用控制策略
習題與思考題
第6章機電一體化系統(tǒng)中的接口
6.1接口的作用及分類
6.1.1接口及其功能
6.1.2接口的分類
6.2人機接口
6.2.1人機接口的類型和特點
6.2.2輸入接口
6.2.3輸出接口
6.3信息采集接口
6.3.1數(shù)字信號采集
6.3.2模擬信號采集
6.4控制輸出接口
6.4.1數(shù)字信號輸出
6.4.2模擬信號輸出
習題與思考題
第7章典型機電一體化系統(tǒng)
7.1足球機器人
7.1.1機器人足球比賽
7.1.2足球機器人系統(tǒng)的工作模式
7.1.3足球機器人系統(tǒng)的組成
7.2模糊控制全自動洗衣機
7.2.1全自動洗衣機的分類
7.2.2模糊控制全自動洗衣機的基本原理
7.2.3模糊控制全自動洗衣機中的傳感器
7.3自動駕駛汽車
7.3.1自動駕駛技術
7.3.2自動駕駛汽車的技術原理
7.3.3自動駕駛汽車的發(fā)展
7.4自助柜員機
7.4.1自動柜員機
7.4.2智慧柜員機
7.5三坐標測量機
7.5.1三坐標測量機的工作原理
7.5.2三坐標測量機的組成
7.5.3新型光學式三坐標測量機
7.63D打印機
7.6.13D打印技術的發(fā)展背景和發(fā)展現(xiàn)狀
7.6.23D打印技術的分類和特點
習題與思考題
附錄A日本THK滾珠絲杠副技術數(shù)據(jù)
附錄B日本哈默納科諧波齒輪技術數(shù)據(jù)
附錄C蓋奇同步帶及同步帶輪技術數(shù)據(jù)
附錄D德國西門子SINAMICS V60伺服系統(tǒng)技術數(shù)據(jù)
附錄E美國MOOG電液伺服閥G631系列技術數(shù)據(jù)
附錄F德國TURCK傳感器技術數(shù)據(jù)
附錄GMCS51單片機常用擴展芯片引腳排列圖及引腳說明
附錄H德國西門子S7200系列PLC技術數(shù)據(jù)
參考文獻
書單推薦
