第1篇 总论

1.现代机械与现代机械组成

1.1传统机械与现代机械

1.2现代机械系统的构成

1.2.1机械本体

1.2.2动力部分

1.2.3检测传感装置

1.2.4控制及信息处理装置

1.2.5执行机构

1.3现代机械系统的主要特征

1.3.1功能增加柔性提高

1.3.2结构简化改善性能

1.3.3效率提高成本降低

1.4现代机械的功能要求

2.现代机械系统的关键技术

2.1机械技术与精密机械技术

2.2检测传感技术

2.3自动控制及伺服系统技术

2.4系统总体技术

2.4.1系统设计

2.4.2系统调试

2.4.3系统评价

3.现代机械系统总体设计概述

3.1总体设计主要内容

3.1.1分析技术资料，明确设计方向

3.1.2综合实际需要，确定功能指标

3.1.3分解系统功能，拟定总体方案

3.1.4认真评价复查，确保方案可行

3.2现代机械系统的设计类型与设计步骤

4.现代机械系统设计中几个应注意的问题

4.1现代机械系统设计的两个特点

4.1.1等效性

4.1.2互补性

4.2系统性能指标对总体方案的影响

4.3性能指标分配

第2篇 驱动和执行装置

5.电力驱动

5.1回转运动型电力驱动元件

5.1.1步进电动机

5.1.2直流伺服电动机

5.1.3交流伺服电动机

5.2直线运动型电力驱动元件

5.2.1直线步进电动机

6液压驱动

6.1液压泵

6.2液压马达和液压缸

6.2.1液压马达

6.2.2液压缸

6.3伺服阀的结构与特性

6.3.1喷嘴挡板式伺服阀

6.3.2射流管式伺服阀

6.3.3偏转板射流式伺服阀

6.3.4动圈式伺服阀

6.3.5三级电液流量伺服阀

6.3.6电液压力伺服阀

6.4电液步进马达的工作特性

6.5液压伺服马达的运动特性

6.5.1喷嘴挡板式液压伺服马达

6.5.2射流管式液压伺服马达

6.5.3滑阀式液压伺服马达

7.气动驱动

7.1气动系统简介

7.2气动执行器

7.2.1气缸

7.2.2气马达

7.3气阀

7.4气动驱动器的位置控制

7.5气动逻辑控制

7.6气动伺服控制

8.运动传动机构和系统

8.1机械传动机构

8.1.1齿轮传动

8.1.2丝杠传动

8.1.3皮带传动和链传动

8.1.4连杆传动和凸轮传动

8.2液压传动系统

8.3气动传动系统

9.减速器

9.1渐开线圆柱齿轮减速器

9.2圆柱蜗杆减速器

9.3行星齿轮减速器

9.3.1NGW-L型行星齿轮减速器

9.3.2其他行星齿轮减速器

9.3.3球减速器

9.4谐波减速器

9.4.1XB型谐波齿轮减速器

9.4.2谐波齿轮设计

9.5特殊齿形减速器

9.5.1摆线针轮减速器

9.5.2圆弧圆柱蜗杆减速器

9.5.3RV减速器

9.5.4摆杆减速器

9.6无级变速器

10.机电系统中的执行机构

10.1概述

10.1.1执行机构的功能

10.1.2执行机构的设计要求

10.1.3执行系统的设计步骤

10.2常见的机械机构的主要性能与特点

10.3微动机构

第3篇 传感器技术

11.概论

11.1现代机械设计对传感器的基本要求

11.2传感器的组成与一般特性

11.2.1传感器的组成

11.2.2传感器的一般特性

11.3传感器的应用与发展趋势

11.3.1传感器的应用

11.3.2传感器的发展趋势

12.开关量及接近传感器

12.1光电传感器

12.1.1对射型光电传感器

12.1.2反射板型光电传感器

12.1.3反射型光电传感器

12.1.4带光纤的光电传感器

12.2接近开关用电感、电容式传感器

12.2.1电感式传感器

12.2.2电容式传感器

12.3涡流式传感器

12.4磁式接近传感器

12.5霍尔传感器

13.位移传感器

13.1光栅式传感器

13.1.1光栅式传感器的类型

13.1.2光栅式传感器的结构和原理

13.2光电编码器

13.3旋转变压器及感应同步器

13.3.1旋转变压器

13.3.2感应同步器

13.4光纤位移传感器

13.4.1传输型光纤位移传感器

13.4.2干涉型光纤位移传感器

14.速度、加速度传感器

14.1测速发电机

14.1.1直流测速发电机

14.1.2交流测速发电机

14.2霍尔速度传感器

14.3磁电式速度传感器

14.4线加速度传感器

14.4.1压电式加速度传感器

14.4.2压阻式加速度传感器

14.4.3金属挠性加速度传感器

14.4.4石英挠性加速度传感器

14.4.5光纤加速度传感器

15.力和力矩传感器

15.1力传感器

15.1.1应变式力传感器

15.1.2膜片式压力传感器

15.1.3电感式压力传感器

15.1.4电容式压力传感器

15.1.5压电式力和压力传感器

15.1.6压阻式压力传感器

15.1.7霍尔压力传感器

15.1.8石英谐振式压力传感器

15.1.9磁致伸缩式压力传感器

15.1.10声表面波（SAW）压力传感器

15.2力矩传感器

15.2.1电阻应变式力矩仪

15.2.2磁电式力矩仪

15.2.3压磁式力矩仪

15.3力与力矩复合传感器

16.其他传感器

16.1触觉传感器

16.1.1压阻式集成触觉传感器阵列

16.1.2压电式集成触觉传感器阵列

16.1.3电容式集成触觉传感器阵列

16.1.4转动动态触觉传感器

16.1.5柔性匹配触觉传感器

16.2图像和色彩传感器

16.2.1电荷耦合器件（CCD）图像传感器

16.2.2电荷注入器件（CID）图像传感器

16.2.3光纤图像传感器

16.2.4超导图像传感器

16.2.5半导体色彩传感器

16.2.6非晶态硅色彩传感器

16.3温度传感器

16.3.1热电阻

16.3.2半导体热敏电阻

16.3.3热电偶

16.3.4晶体管PN结温度传感器

16.3.5热释电型红外线传感器

16.3.6声表面波（SAW）温度传感器

16.3.7光现象型温度传感器

16.4模糊传感器

17.信号处理接口电路

17.1数据放大接口

17.1.1仪表放大器

17.1.2程控增益放大器

17.1.3电桥放大器

17.1.4隔离放大器

17.1.5电荷放大器

17.2数据转换接口

17.2.1A/D和D/A转换器

17.2.2V/F转换器

17.2.3F/V转换器

17.2.4I/V电流-电压转换器

17.2.5V/I电压-电流转换器

17.2.6有效值转换器

17.3数据调理接口

17.3.1有源滤波器

17.3.2调制与解调

17.3.3抗干扰技术

18.智能传感器

18.1智能传感器的定义、特点和构成

18.2智能传感器输出信号的预处理和数据采集

18.2.1开关信号的预处理

18.2.2模拟信号的预处理

18.2.3数据采集

18.3传感器的智能化

18.3.1智能传感器的控制

18.3.2智能传感器的数据处理

18.3.3智能传感器的数据传输

18.4智能传感器的应用

18.4.1智能压力传感器

18.4.2智能差压-压力传感器

18.4.3智能温度传感器

18.4.4智能超声波流量传感器

18.5智能传感器的发展趋势

第4篇 控制技术

19.开关量电器控制技术

19.1引言

19.2开关量电器控制系统的基本结构

19.3开关量电器控制的基本电路

19.3.1点动、启动和停车

19.3.2可逆控制

19.3.3联锁与互锁控制

19.4开关量电器控制系统设计

19.4.1设计的基本要求与原则

19.4.2设计方法

19.4.3设计中应注意的几个问题

20.开关量计算机控制系统

20.1开关量计算机控制系统的组成与功能

20.2PLC控制程序设计

20.3PLC控制系统设计

20.4PLC控制系统应用举例

21.连续量控制技术

21.1伺服系统概述

21.1.1开环伺服系统

21.1.2闭环伺服系统

21.2速度控制伺服系统

21.2.1直流电动机速度控制

21.2.2交流电动机速度控制

21.3位置伺服控制系统

21.3.1步进电动机驱动位置控制

21.3.2相位位置伺服控制系统

21.3.3幅值位置伺服系统

21.3.4数字脉冲比较伺服系统

22.数字控制技术

22.1数控系统的原理及组成

22.2数控装置的功能与结构

22.2.1数控装置的功能

22.2.2CNC装置的硬件结构

22.2.3CNC系统的软件结构

22.3数控系统的程序编制

22.3.1概述

22.3.2手工程序编制

22.3.3自动程序编制

22.4数控系统的插补原理

22.4.1数据采样插补原理

22.4.2时间分割数据采样插补

22.4.3扩展DDA数据采样插补

第5篇 现代机械系统设计综合

23.开环伺服系统设计

23.1系统方案设计

23.2机械系统设计

23.2.1确定脉冲当量，初选步进电动机

23.2.2计算减速器的传动比

23.2.3计算系统转动惯量

23.2.4确定步进电动机动力参数

23.2.5验算惯量匹配

23.3控制系统设计

23.3.1控制系统总体考虑

23.3.2系统的硬件设计

23.3.3系统软件设计

24.闭环伺服系统设计

24.1系统方案设计

24.1.1控制方案确定

24.1.2执行元件的选择

24.1.3检测反馈元件的选择

24.1.4机械系统与控制系统方案的确定

24.2系统性能分析

24.3系统参数设计

24.4系统校正

25.伺服系统中的非线性因素考虑

25.1饱和特性与死区特性的影响

25.2间隙特性的影响

25.3摩擦特性的影响

25.4结构弹性变形的影响

26.“精密1号”装配机器人系统设计

26.1概述

26.2“精密1号”机器人系统总体设计方案

26.2.1系统总体功能

26.2.2总体结构及本体结构分析

26.2.3主要技术性能

26.3主要分系统设计

26.3.1机械本体设计

26.3.2控制系统设计

26.3.3电动机及其功率驱动分系统

26.3.4视觉分系统

26.3.5六维力传感器分系统

26.4小结