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第1章　概论1

1.1　机电一体化的定义1

1.2　机电一体化系统的基本构成2

1.3　机电一体化相关技术4

1.4　机电一体化系统的设计7

1.4.1 机电一体化系统的分类7

1.4.2 机电一体化系统开发的类型8

1.4.3 机电一体化系统设计方案的常用方法8

1.4.4　机电一体化系统设计9

1.4.5　机电一体化系统的设计流程9

1.5　机电一体化技术的发展历程和发展趋势11

1.5.1 机电一体化技术发展历程11

1.5.2　机电一体化技术发展趋势12

本章小结14

思考题15

第2章　机械技术16

2.1　概述16

2.2　机械传动17

2.2.1 同步带传动17

2.2.2 齿轮传动20

2.2.3　谐波齿轮传动25

2.2.4　滚珠螺旋传动29

2.2.5 滑动螺旋传动42

2.3　支承部件49

2.3.1 轴系的支承部件49

2.3.2 支承件57

2.4　导轨副64

2.4.1 导轨副的种类、基本要求和材料选择64

2.4.2　滚动摩擦导轨副68

2.4.3 滑动摩擦导轨副73

本章小结81

思考题81

第3章 自动化控制技术83

3.1 自动控制技术概述83

3.1.1 自动控制系统的组成84

3.1.2 自动控制系统的组成和性能指标85

3.1.3 开环控制和闭环控制87

3.2　PID控制技术89

3.2.1 数字PID控制90

3.2.2 智能PID控制方法93

3.3　模糊控制理论96

3.3.1 模糊集合的基本概念97

3.3.2　模糊推理98

3.3.3 模糊控制器原理及设计99

3.4　计算机控制系统102

3.4.1 计算机控制系统的组成103

3.4.2 计算机在控制中的应用方式105

3.4.3 工业控制计算机108

3.5　先进控制方法简介117

3.5.1 模型预测控制118

3.5.2 自适应控制121

3.5.3 智能控制123

3.5.4 神经控制125

本章小结127

思考题128

第4章　检测技术与传感器129

4.1　概述129

4.1.1 检测系统的组成129

4.1.2　传感器的概念及基本特性129

4.1.3 信号传输与处理电路132

4.2　位移检测133

4.2.1 模拟式位移传感器133

4.2.2　数字式位移传感器138

4.3　速度、加速度检测145

4.3.1 直流测速机速度检测145

4.3.2 光电式转速传感器146

4.3.3　加速度传感器147

4.4　力、扭矩和流体压强检测147

4.4.1 力检测148

4.4.2 力矩测量150

4.4.3　流体压强传感器151

4.5　其他传感器153

4.5.1 固态图像传感器（CCD）153

4.5.2 激光检测156

4.5.3　超声波检测157

4.6　传感器的正确选择和使用158

4.6.1　传感器的选择158

4.6.2　传感器的正确使用159

4.7　传感器前级信号处理160

4.7.1 测量放大器161

4.7.2 程控增益放大器162

4.7.3 隔离放大器164

4.8　传感器接口技术165

4.8.1　传感器信号的采样／保持165

4.8.2 多通道模拟信号输入167

本章小结170

思考题171

第5章　伺服控制系统172

5.1　概述172

5.1.1 伺服系统的结构组成172

5.1.2　伺服系统类型173

5.1.3 伺服系统的基本要求174

5.2　执行元件174

5.2.1 执行元件的类型及其特点175

5.2.2　伺服电动机及其控制175

5.2.3 步进电动机183

5.3 电力电子变流技术和PWM型变频电路189

5.3.1 开关器件特性189

5.3.2 变流技术190

5.3.3 变频技术194

5.4　伺服系统设计198

5.4.1 方案设计198

5.4.2 系统稳态设计199

5.4.3 伺服系统动态设计203

本章小结208

思考题208

第6章　接口技术210

6.1　接口技术概述210

6.1.1 接口的定义210

6.1.2 接口的分类210

6.2　人机交互接口技术211

6.2.1 人机接口类型及特点211

6.2.2 输入接口212

6.2.3 输出接口215

6.3　模拟量输入／输出通道接口技术220

6.3.1 A/D转换接口220

6.3.2 D/A转换接口224

6.3.3　控制量输出接口226

6.4　总线接口技术232

6.4.1 串行通信基本概念232

6.4.2 串行通信标准总线（RS-232-C）235

6.4.3 SPI总线238

6.4.4　I2C总线244

本章小结251

思考题251

第7章　典型机电一体化系统253

7.1　机器人253

7.1.1　机器人的由来253

7.1.2　机器人的组成253

7.1.3　机器人的分类254

7.1.4　机器人技术的进展257

7.2　数控机床258

7.2.1 数控机床的产生258

7.2.2　数控机床的组成259

7.2.3 数控机床的基本工作原理260

7.2.4 数控机床的分类260

7.2.5 数控机床的加工特点261

7.2.6 数控机床的发展趋势262

7.2.7 Roeders RHP800三轴数控超高速加工中心262

7.3　雷达跟踪系统265

7.3.1 雷达光电跟踪液压伺服系统的技术指标和要求265

7.3.2 雷达光电跟踪液压伺服系统的特点分析266

7.3.3 雷达无线伺服系统框图266

7.3.4　实现方式267

7.4　自动化制造系统268

7.4.1 刚性自动化生产268

7.4.2　柔性制造单元FMC271

7.4.3 柔性制造系统FMS273

7.4.4　柔性制造线FML275

7.4.5 柔性装配线FAL276

7.4.6 计算机集成制造系统（CIMS）277

本章小结279

思考题280

参考文献281