机电一体化系统设计及实例解析
作者：高安邦，胡乃文 主编
出版时间：2019年版
内容简介
本书详细介绍了机电一体化系统的设计方法，并选取典型案例详细解析，指导和引领读者在掌握正确设计理念和方法的基础上，通过实例学习，达到举一反三、不断创新的目的。 主要内容包括：精密机械部件和执行元件设计、微机控制系统的选择、单片机控制系统设计、可编程序控制器（PLC）技术、新型天车电脑秤的设计、交流电动机电脑控制柜的设计、汽车机电一体化设计、智能机器人的机电系统设计等。 本书内容翔实、图文并茂、实例选择典型、解析清晰透彻，适用于从事机电产品和机械制造装备的开发、设计、改造与研究、运行及维修等相关工作的工程技术人员使用，也可供机电产业管理、营销人员参考；对大学院校相关专业的师生也具有很高的实用价值。
目录
第1章机电一体化系统设计概述 / 1
1.1机电一体化系统的分类和基本组成1
1.1.1机电一体化系统的分类 1
1.1.2机电一体化系统的基本组成2
1.2机电一体化的主要特征和关键技术6
1.2.1机电一体化的主要特征6
1.2.2机电一体化系统设计的理论基础与关键技术7
1.3机电一体化系统的设计类型和主要方式11
1.3.1机电一体化的设计类型11
1.3.2机电一体化系统（产品）设计的主要方式12
第2章精密机械部件和执行元件设计 / 13
2.1精密机械系统设计的要求13
2.2机械传动部件的设计与选择14
2.2.1机械传动部件及其功能要求14
2.2.2丝杠螺母传动部件15
2.2.3齿轮传动部件30
2.2.4挠性传动部件36
2.2.5间歇传动部件37
2.2.6软轴传动部件39
2.2.7锥环无键联轴器部件39
2.2.8滚珠花键传动部件40
2.3支承部件的选择与设计41
2.3.1导向支承部件的选择与设计41
2.3.2旋转支承部件的选择与设计58
2.4执行元件与电机驱动64
2.4.1执行元件的种类、特点及基本要求64
2.4.2机电一体化系统(或产品)常用的控制用电机驱动66
2.4.3交、直流伺服电机与驱动67
2.4.4步进电机及其驱动控制83
2.4.5其他电动机97
2.4.6液压与气动执行机构105
第3章微机控制系统的选择 / 118
3.1概述118
3.1.1微机控制系统特征与组成118
3.1.2微机控制系统的分类122
3.1.3微机控制的发展概况及趋势127
3.1.4微机控制的应用领域及选用要点131
3.2微机控制系统的设计与调试132
3.2.1微机控制系统设计的基本要求132
3.2.2微机控制系统设计的基本内容与步骤132
3.2.3系统调试133
3.3控制微机的选择135
3.3.1单板和单片微机的选择135
3.3.2普通PC机的选择149
3.3.3工控PC控制机的选择153
3.3.4STD总线控制微机的选择163
3.3.5可编程控制器（PLC）的选择169
3.4计算机控制系统常用的控制算法191
3.4.1数字滤波和数据处理191
3.4.2数字PID控制算法196
3.4.3施密斯(Smith)预估控制209
3.4.4模糊控制算法211
第4章单片机控制系统设计 / 218
4.1最小控制系统和扩展控制系统设计218
4.1.1最小控制系统设计218
4.1.2扩展控制系统设计219
4.2常用控制电路设计225
4.2.1阵列式键盘电路设计225
4.2.28253定时器电路设计229
4.2.3外部中断电路设计230
4.2.4ADC0809模/数转换电路设计232
4.2.5并行数转换串行数电路设计235
4.2.65LED静态串行显示电路设计236
第5章可编程控制器（PLC）技术 / 239
5.1PLC概述239
5.1.1PLC的特点239
5.1.2PLC的应用领域240
5.2PLC的基本结构241
5.3PLC的工作原理247
5.3.1PLC控制系统的等效电路247
5.3.2PLC的工作原理248
5.3.3PLC的扫描周期250
5.4PLC的技术性能及编程语言252
5.4.1基本技术性能252
5.4.2PLC的内存分配及I/O点数253
5.4.3PLC的编程语言254
5.5基本逻辑指令的编程规则与技巧256
5.5.1梯形图的特点256
5.5.2PLC梯形图的编程规则与技巧256
5.6PLC控制的常用编程方法260
第6章新型天车电脑秤的设计 / 278
6.1系统结构和主要功能278
6.2硬件系统设计278
6.3软件系统设计282
6.4系统设计解析282
6.4.1运算放大器的设计282
6.4.2A/D转换器与单片机的接口设计282
6.4.3单片机与8255接口设计284
6.4.4静态显示器的设计285
6.4.5控制软件设计285
第7章交流电动机电脑控制柜的设计 / 289
7.1系统组成和主要功能289
7.2硬件系统设计290
7.3软件系统设计291
7.4系统设计解析291
第8章汽车机电一体化设计 / 301
8.1汽车电子技术概述301
8.1.1现代汽车电子技术301
8.1.2汽车电子技术的应用现状与发展趋势304
8.1.3汽车电子驱动控制技术308
8.2汽车的结构设计309
8.2.1汽车行驶的基本原理309
8.2.2汽车的总体构造设计310
8.3汽车电子点火系统设计311
8.3.1构成与工作原理311
8.3.2常用类型312
8.3.3无触点汽车电子点火系统控制电路的设计313
8.3.4L497型高能无触点点火控制器电路的设计316
8.3.5汽车点火系统智能IGBT设计318
8.3.6基于BTS2146汽车智能点火系统设计322
8.4汽车发动机电子燃油喷射系统设计327
8.4.1电控燃油喷射系统组成327
8.4.2电控燃油喷射系统设计328
8.5汽车电控自动变速系统设计344
8.5.1常用传感器的选用346
8.5.2执行元件电磁阀的设计348
8.5.3多功能开关的设计354
8.6汽车电子制动防抱死系统（ABS）设计357
8.6.1汽车ABS的类型及结构358
8.6.2汽车ABS设计359
8.7汽车安全气囊系统(SRS)的设计364
8.7.1安全气囊传感器的选用365
8.7.2安全气囊SRS ECU的设计368
第9章智能机器人的机电系统设计 / 369
9.1智能机器人的基本组成和主要控制功能369
9.1.1基本组成369
9.1.2主要控制功能370
9.2智能机器人的设计方法与设计原则371
9.2.1设计原则与步骤371
9.2.2设计方法375
9.3智能机器人的机械结构设计377
9.3.1末端执行件377
9.3.2机身和臂部378
9.3.3手腕380
9.4智能机器人控制系统硬件设计380
9.5智能机器人控制系统软件设计383
9.5.1上位机系统软件任务383
9.5.2VAL-Ⅱ程序任务384
9.6全口义齿排牙机器人机电一体化系统设计387
9.6.1排牙机器人控制系统整体设计387
9.6.2基于单片机的控制电路板开发388
9.6.3步进电机驱动器的研制392
9.6.4下位机应用程序的编制397
9.7多足步行机器人的设计400
9.7.1本体设计401
9.7.2LR-1六足机器人的性能与特点407
9.8通风管道清扫机器人设计407
9.8.1方案设计407
9.8.2控制系统设计408
9.8.3机械结构设计409
参考文献 / 413
