机电一体化系统设计

机电一体化是一门实践性很强的综合性技术学科，涉及的知识领域非常广泛。它以精密机械技术、微电子技术和计算机技术等多种先进技术为基础。但机电一体化并非是这些技术的简单叠加，它突出强调这些技术的相互渗透和有机结合，从而形成某一单项技术所无法达到的优势，并将这种优势通过性能优异的机电一体化产品体现出来，从而转化为强大的生产力。机电一体化系统设计不仅仅限于向读者介绍机电一体化的共性关键技术，还应在此基础上进一步使读者通过专业学习及相应的工程实践真正了解和掌握机电一体化的重要实质及机电一体化系统设计的理论和方法，从而能够灵活地综合运用这些技术进行机电一体化产品的分析、设计与开发，达到知识能力结构的一体化。
本书分为5个部分，共8章。通过对机电一体化基本要素进行分析与综合，从系统化的角度介绍了各要素之间的相互作用关系，通过典型的机电一体化产品应用与设计实例，进一步阐述了机电一体化技术的系统化设计方法。
本书注重工程应用与基础知识的衔接和内容的系统性，同时针对高职高专学生的需要，一方面力求做到内容全面、系统，另一方面突出重点，从实际应用的角度把握内容。本书每章的内容自成一体，读者可以根据自己的知识结构和需要选择学习。
本书由黑龙江职业学院杨俊伟任主编，黑龙江职业学院王莉参加了部分章节的编写。具体编写分工如下：杨俊伟编写第1章、第2章、第6章、第7章和第8章以及附录；王莉编写第3章、第4章和第5章。本书在编写过程中，参考和引用了部分文献资料，在此一并对其作者表示由衷的感谢！
由于编者水平有限，书中难免会有错误和不足之处，恳请读者提出宝贵意见和建议，以便修订时予以更正。

本书系统地介绍了机电一体化技术及机电一体化系统的设计与实现的基本原理与过程。全书分为5个部分，共8章。第壹部分为基础篇，由第1、2章组成，主要介绍了对机电一体化及机电一体化系统的认知；第二部分为技术篇，由第3～5章组成，主要介绍了机电一体化系统中的机械传动与导向支撑技术、伺服驱动技术与计算机控制及接口技术；第三部分为应用篇，由第6章组成，主要介绍了典型机电一体化系统；第四部分为实践篇，由第7章组成，主要介绍了工业机器人的机电一体化系统设计实例；第五部分为拓展篇，由第8章组成，主要介绍了柔性制造系统（FMS）和计算机集成制造系统（CIMS）。
本书内容丰富、翔实，题材新颖、图文并茂，理论与实际相结合，深入浅出，通俗易懂。从实用的角度出发，精选了一些典型的机电一体化系统应用与设计案例，注意引入先进的技术，贯彻执行现行的国家标准。
本书既可作为高职高专院校机电类专业的教材，也可作为机电一体化产品开发设计、制造人员、生产管理人员的参考用书。

*部分基础篇
第1章机电一体化认知2
11机电一体化的基本概念2
12机电一体化关键技术4
13典型机电一体化系统6
14机电一体化系统的发展10
习题与思考题12
第2章机电一体化系统设计认知13
21机电一体化系统的设计思想13
22机电一体化系统的设计方法16
23总体布局与环境设计17
24总体方案设计的一般步骤19
习题与思考题22
第二部分技术篇
第3章机械传动与导向支撑技术24
31常用传动机构的认知24
32导向支撑机构认知33
习题与思考题54
第4章伺服驱动技术55
41伺服驱动技术认知55
42控制电动机59
43步进电动机伺服系统65
44直流伺服系统73
45交流伺服系统79
46伺服系统的动力方法设计87
习题与思考题94
第5章计算机控制及接口技术95
51计算机控制技术95
52计算机控制算法103
53接口技术115
54组态软件124
习题与思考题130
第三部分应用篇
第6章典型机电一体化系统132
613D打印机132
62激光切割机139
63三坐标测量机149
64自动化立体仓库163
习题与思考题172
第四部分实践篇
第7章工业机器人的机电一体化系统设计174
71机器人认知174
72工业机器人的机械本体设计182
73工业机器人控制系统设计187
74工业机器人的控制系统软件设计194
75工业机器人设计实例203
习题与思考题210
第五部分拓展篇
第8章柔性制造系统（FMS）和计算机集成制造系统（CIMS）212
81柔性制造系统212
82计算机集成制造系统220
习题与思考题223
参考文献224