精密机械设计 美国麻省理工学院优秀用书,精密机械设计领域经典之作 工程技术人员参考书

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AlexanderHSlocum 著
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出版社: 机械工业出版社
ISBN:9787111565819
商品编码:25546210058
包装:精装
开本:16
出版时间:2017-08-01

具体描述


精密机械设计
定价 168.00
出版社 机械工业出版社
版次 1
出版时间 2017年08月
开本 16开
作者 Alexander H. Slocum
装帧 精装
页数 0
字数 0
ISBN编码 9787111565819



本书既有XJ的基础理论体系,又特别重视工程实际,是精密机械领域一部传授知识、启迪智慧、激励创新的经典之作,是美国麻省理工学院公开课程的指定用书。本书将精密机械作为一个各个部件之间相互协作的集成系统,重点放在精密机械零件的机械结构设计及其与传感器和控制系统集成,以达到系统性能佳;在设计中,强调设计将如何影响整个系统的精 确度、重复性和分辨率;提供了许多具有创造性的设计案例。全书共包括10章:D1章精密机械设计概论,D2章精 确度、重复性与分辨率的原理,D3章模拟传感器,D4章光学传感器,D5章传感器的安装和校准,D6章车削中心几何误差与热误差,D7章系统设计注意事项,D8章接触式轴承,D9章非接触式轴承,D10章驱动与传动。





传授知识,启迪智慧,激励创新!
美国麻省理工学院、美国国家科学基金会、橡树岭大学联盟、英国皇家学会和美国国防部等机构联合推荐用书,是麻省理工学院“公开课程”指定教材。

本书亮点:
1.将精密机械作为一个各个部件之间相互协作的集成系统,重点放在精密机械零件的机械结构设计及其与传感器和控制系统的集成,以达到系统性能J佳;
2.强调设计将如何影响整个系统的精 确度、重复性和分辨率,并提供了许多具有创造性的设计案例。





译者序
原版书前言  
D1章 精密机械设计概论 1  
 1.1 引言 1  
 1.2 经济学分析基础 2  
 1.3 项目管理: 理论和实施 9  
 1.4 设计工程师应具备的素质 15  
 1.5 设计案例: 高速加工中心(HSMC) 29  
 1.6 设计案例: 三坐标测量仪 40  
D2章 JQ度、重复性与分辨率的原理 52  
 2.1 引言 52  
 2.2 制订系统误差分配 55  
 2.3 准静态机械误差 71  
 2.4 动态力引起的误差 92  
 2.5 设计案例研究: 丝杠调整不D引起的支架直线度误差 94  
D3章 模拟传感器 101  
 3.1 引言 101  
 3.2 非光学传感器系统 106  
D4章 光学传感器 141  
 4.1 引言 141  
 4.2 自准直仪 141  
 4.3 光学编码器 145  
 4.4 光纤传感器 155  
 4.5 干涉传感器 158  
 4.6 激光三角传感器 183  
 4.7 光电传感器 184  
 4.8 飞行时间传感器 189  
 4.9 视觉系统 190  
D5章 传感器的安装与校准 194  
 5.1 引言 194  
 5.2 传感器的定位 194  
 5.3 传感器的找正 198  
 5.4 传感器安装结构设计 199  
 5.5 传感器安装环境 202  
 5.6 曲面间的接触 203  
 5.7 测量构架 209  
 5.8 传感器校准 219  
 5.9 传感器输出和定位误差对精度的影响 222  
 5.10 设计案例研究: 激光遥测系统设计 224  
D6章 车削中心几何误差与热误差 238  
 6.1 引言 238  
 6.2 SuperslantTM的齐次变换矩阵的建立 242  
 6.3 机床的测量 246  
 6.4 校准测量结果 251  
 6.5 测量误差补偿 259  
 6.6 误差补偿系统的实时实现 261  
 6.7 总结和结论 264  
D7章 系统设计注意事项 266  
 7.1 引言 266  
 7.2 加工注意事项 267  
 7.3 材料 293  
 7.4 结构设计 300  
 7.5 连接设计 322  
 7.6 辅助系统 346  
 7.7 活动连接设计 354  
 7.8 设计案例: 磨削大型离轴光学零件的新型机床 363  
D8章 接触式轴承 370  
 8.1 引言 370  
 8.2 滑动轴承 374  
 8.3 滚动轴承 391  
 8.4 旋转运动的滚动轴承 405  
 8.5 直线运动的滚动轴承 422  
 8.6 挠性轴承 459  
 8.7 限制轴承热效应的设计 474  
 8.8 案例分析: 主轴运动误差测量 478  
D9章 非接触式轴承 485  
 9.1 引言 485  
 9.2 液体静压轴承 485  
 9.3 气体静压轴承 508  
 9.4 磁浮轴承 541  
D10章 驱动与传动 553  
 10.1 引言 553  
 10.2 元件的动态匹配 553  
 10.3 线性和旋转伺服电动机 562  
 10.4 有限行程电磁致动器 574  
 10.5 压电致动器 577  
 10.6 流体传动系统 584  
 10.7 旋转传动元件 592  
 10.8 直线传动元件 606  
 10.9 设计案例: 通过控制提高轴向刚度 640  



《精密机械设计原理与实践》 内容简介 本书深入探讨了精密机械设计的核心理论、关键技术与前沿应用。作为一本融合了深厚学术底蕴与工程实践经验的著作,它旨在为机械工程师、研发人员以及对精密制造领域怀有浓厚兴趣的读者提供一套系统、全面且具有指导意义的知识体系。本书的编纂,不仅汲取了国际顶尖工程教育机构的先进教学理念,更融入了海量工程实例与创新解决方案,力求在理论深度与实际操作性之间取得最佳平衡。 第一部分:精密机械设计的基础理论 本部分奠定了精密机械设计所必需的理论基石。首先,我们从材料科学的视角出发,详细阐述了各类高性能工程材料的特性及其在精密机械中的应用考量。这包括高强度合金、工程塑料、陶瓷材料以及复合材料等,重点分析了它们的力学性能、热学性能、耐磨性、抗腐蚀性等关键参数,以及如何根据具体设计需求进行材料选择与优化。 接着,本书深入剖析了机械振动与控制的原理。精密机械对外部干扰和自身产生的振动极为敏感,因此理解振动的产生机制、传播途径以及有效的抑制方法至关重要。我们从动力学方程的建立出发,讲解了自由振动、强迫振动、阻尼振动等基本概念,并重点介绍了几种先进的减振降噪技术,如弹性支撑、质量块调谐、动力吸振器等,并结合实际应用案例,展示如何通过理论分析与仿真计算来预测和控制振动。 此外,精度分析与误差补偿也是精密机械设计的核心内容。本书详细介绍了误差的来源,包括制造误差、装配误差、使用误差以及环境误差等,并系统阐述了多种精度分析方法,如公差分析、尺寸链分析、蒙特卡洛模拟等。在此基础上,本书着重探讨了精度补偿的策略,包括主动式补偿(如传感器反馈控制、动态误差补偿)和被动式补偿(如刚度优化、结构设计),并给出了大量实际工程中的应用范例,以帮助读者掌握如何量化和控制机械系统的精度。 第二部分:精密机械设计的关键技术 本部分将理论知识转化为具体的工程实践技术。 1. 传动与驱动系统设计: 精密传动是实现精密运动控制的关键。本书详细介绍了各种精密传动机构,如滚珠丝杠、谐波减速器、行星减减速器、齿轮齿条传动等,深入分析了它们的结构特点、传动精度、承载能力、效率以及在不同应用场景下的适用性。同时,我们也对高精度伺服电机、步进电机及其驱动器的选择与匹配进行了详细阐述,并结合实际案例,探讨了如何设计高效、高精度且低噪声的传动与驱动系统。 2. 轴承与润滑技术: 轴承是机械系统中承受载荷和实现相对运动的支撑部件,其性能直接影响机械的寿命和精度。本书系统介绍了滚动轴承(如球轴承、滚子轴承)和滑动轴承(如油膜轴承、静压轴承、动压轴承)的类型、结构、选型原则、计算方法以及寿命预测。特别地,我们着重强调了在精密机械设计中对轴承的特殊要求,如低摩擦、高刚度、长寿命以及微量运动控制。润滑技术作为轴承正常工作的保障,本书也进行了深入的探讨,涵盖了润滑剂的选择、润滑方式(如油润滑、脂润滑、干摩擦)以及润滑系统的设计。 3. 连接与密封技术: 精密机械的可靠运行离不开有效的连接和密封。本书详细阐述了各种精密连接方式,如螺纹连接、键槽连接、销连接、过盈配合等,并重点分析了它们的强度、刚度、抗松动能力以及在精密装配中的注意事项。密封技术方面,我们涵盖了静态密封(如O形圈、垫片)和动态密封(如油封、唇形密封)的原理、材料选择、设计准则以及失效分析。特别是在高温、高压、腐蚀性环境或需要极低泄漏率的场合,密封技术的挑战与解决方案将得到重点阐述。 4. 表面工程与微纳加工: 随着科技的进步,机械零件的表面质量和微纳尺度的制造精度变得越来越重要。本书介绍了表面处理技术,如电镀、化学镀、 PVD/CVD 涂层、热处理等,它们可以显著提高零件的硬度、耐磨性、耐腐蚀性等性能。同时,本书也对微纳加工技术进行了介绍,如微注塑、微机械加工、光刻、蚀刻等,它们是制造微型精密零部件的关键。 第三部分:精密机械设计的前沿应用与发展趋势 本部分展望了精密机械设计在现代工业中的应用以及未来的发展方向。 1. 智能制造与自动化设备: 精密机械是实现智能制造与自动化设备的核心部件。本书探讨了精密机械在机器人技术、数控机床、半导体制造设备、医疗器械等领域的应用,分析了这些设备对机械设计提出的新要求,如更高的精度、更快的速度、更强的柔性以及更智能化的控制。 2. 微机电系统(MEMS)与微纳技术: MEMS 技术代表了精密机械设计的又一个重要发展方向。本书介绍了 MEMS 器件的设计、制造和应用,如微传感器、微执行器、微流控芯片等,并探讨了其在物联网、生物医疗、航空航天等领域的巨大潜力。 3. 新材料与新工艺在精密机械设计中的应用: 随着新材料和新工艺的不断涌现,精密机械的设计理念和制造手段也在不断革新。本书将关注如增材制造(3D打印)、先进陶瓷、超材料等在新兴精密机械设计中的应用前景,以及它们如何为解决传统设计瓶颈提供新的可能。 4. 数字化设计与仿真技术: 现代精密机械设计高度依赖于先进的数字化工具。本书强调了 CAD/CAE/CAM 技术的应用,特别是有限元分析(FEA)、计算流体动力学(CFD)、多体动力学仿真等在优化设计、性能预测和故障诊断中的重要作用。 总结 《精密机械设计原理与实践》不仅是一本理论指导手册,更是一份实用的工程参考。它致力于帮助读者建立扎实的理论基础,掌握核心技术,并深刻理解精密机械设计在当今及未来科技发展中的关键作用。本书的内容严谨、结构清晰、图文并茂,适合不同层次的读者阅读与学习,是每一位致力于精密机械设计领域的工程师和研究者不可或缺的案头宝典。

用户评价

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“美国麻省理工学院优秀用书”这个前缀,让我对这本书的内容深度和严谨性充满了信心。想到麻省理工那些蜚声国际的教授们,他们是如何将最前沿的知识和最扎实的工程实践融合在一起,呈现在这本书中的,就让我倍感期待。我猜想,这本书的编写风格可能会非常注重逻辑性和条理性,每一个概念的提出都会有严谨的数学推导和理论依据,每一个设计的考量都会有充分的工程分析和实验验证。在精密机械设计领域,任何一点微小的疏忽都可能导致整个系统的失效,因此,对基础理论的深刻理解和对细节的精确把握至关重要。这本书或许会从力学、材料学、热力学、振动学等多个学科交叉的角度,来阐述精密机械的设计原理。我尤其好奇书中是否会涉及一些当前新兴的精密制造技术,比如3D打印在精密零件制造中的应用,或者微机电系统(MEMS)的设计方法。作为一名渴望不断进步的工程师,我希望这本书能够帮助我拓宽视野,了解行业发展的最新趋势,并从中汲取灵感,将新的技术和理念应用到我自己的工作中。

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这本书的标题“精密机械设计”本身就带有一种沉甸甸的专业感。它不是那种能够轻松读完的消遣读物,而是一部需要投入时间和精力去啃的硬核技术宝典。我特别留意到“工程技术人员参考书”这一描述,这意味着它并非仅仅停留在理论层面,而是更侧重于实际应用和解决工程问题。在现实的工程实践中,设计师们常常会遇到各种各样复杂的难题,例如如何在高负载下保证零件的精度不发生形变,如何在高频振动环境中维持系统的稳定性,或者如何在有限的空间内实现多种复杂的功能。一本好的参考书,就应该能够提供清晰的解决方案、可靠的设计方法论,以及丰富的案例分析。我非常期待这本书能在这方面有所建树,它应该能够帮助我理解不同材料的特性在精密设计中的考量,例如金属合金、陶瓷、聚合物等,它们在强度、刚度、热膨胀系数、耐磨性等方面的差异将如何影响最终的设计。此外,关于公差分析和尺寸链的计算,这些都是精密设计中至关重要的环节,我希望这本书能提供系统性的讲解和实用的计算工具。对我而言,掌握这些工具和方法,意味着我能够更加自信地应对工作中的挑战,并能够设计出更具竞争力的产品。

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“精密机械设计领域经典之作”这个说法,让我立刻把它与我一直以来在工程领域所仰慕的那些奠基性的著作联系起来。这些著作通常具备一套严谨的体系,能够清晰地阐述某一学科的来龙去脉,并提供一套普适性的方法论。我期待这本书能够为我梳理精密机械设计的核心概念,例如其与其他工程学科(如电子工程、控制工程)的相互作用和融合。例如,在设计高精度运动平台时,如何平衡机械结构的刚度和电机的响应速度,如何处理伺服系统的延迟和稳定性问题,这些都需要跨学科的知识。我特别希望能从书中学习到如何进行系统的建模和仿真,以预测和评估设计的性能。在实际工程中,进行大量的物理实验往往成本高昂且耗时,而有效的仿真分析能够极大地提高设计效率和降低风险。我希望这本书能够提供关于常用仿真软件的介绍和应用案例,让我能够更好地掌握这些强大的工具。

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“工程技术人员参考书”的定位,让我对接下来的内容充满了实际的期待。我希望这本书能够提供足够多的工程实例和计算范例,帮助我理解书中的理论知识是如何在实际工程中应用的。在精密机械设计领域,细节决定成败,而每一个细节的背后都需要严谨的计算和周密的考量。例如,在设计一个精密减速器时,我们需要考虑齿轮的磨损、润滑、噪音控制,以及如何在高扭矩输出下保持低背隙。我非常希望书中能够深入讲解这些关键的设计要点,并提供相关的设计图表、计算公式和参考数据。此外,对于一些常用的精密机械元器件,如直线导轨、滚珠丝杠、精密轴承等,我希望书中能够对其工作原理、选型依据、安装调试等进行详细的介绍。这些信息对于我日常的工程设计工作具有直接的指导意义,能够帮助我快速而准确地完成设计任务。

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“工程技术人员参考书”的定位,让我对书中可能包含的实践性内容充满了期待。我希望这本书能够为我提供一些在实际工程中常用的设计规范、标准以及计算方法。在精密机械设计领域,许多细节都需要遵循特定的行业标准和国家标准,例如关于表面粗糙度、配合公差、材料性能等方面的规定。一本优秀的参考书,应该能够将这些重要的信息融会贯通,并以易于理解的方式呈现给读者。我非常希望书中能够提供一些关于如何进行设计验证和可靠性评估的方法,例如应力分析、疲劳寿命预测、故障模式与影响分析(FMEA)等。这些对于确保精密机械产品的质量和安全性至关重要。对我而言,一本能够真正指导我进行工程实践的书籍,其价值是无法估量的。

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从这本书的封面上,我首先被“精密机械设计”这几个字吸引住了。它承诺的是一种对细节近乎苛刻的追求,是对那些微小尺寸、精确配合、以及它们如何协同工作以实现宏大功能的深刻理解。而“美国麻省理工学院优秀用书”这个标签,则瞬间提升了它的权威性和学术价值。麻省理工,这个名字本身就代表着创新、严谨和前沿,能被这样的学府选为教材,这本书的含金量毋庸置疑。我脑海中立刻浮现出无数需要极致精度的工业场景:从精密仪器的制造,到航天器部件的组装,再到微纳米技术的应用,这些领域都离不开对精密机械设计的精通。这本书似乎提供了一扇窗,让我得以窥探这些高精尖领域的核心技术和设计理念。我期待它能带领我走进一个由齿轮、轴承、弹簧、以及各种连接件组成的微观世界,理解它们是如何被设计、计算、模拟,并最终转化为现实的精密装置。它的“经典之作”的定位,也意味着它可能承载着该领域数十年的智慧结晶,包含了奠定基础的理论,也可能触及了突破性的创新。作为一名对工程技术充满热情的学习者,我渴望从中汲取养分,理解那些“看不见”却至关重要的设计原则。它不仅仅是一本书,更像是一份珍贵的工程地图,指引着我在精密机械设计的广阔领域中前行。

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“精密机械设计”的题目,加上“麻省理工学院优秀用书”的标签,让我感觉到这本书的严谨性和深度。麻省理工的学术氛围是出了名的严谨,其教材往往是经过反复打磨,内容扎实,逻辑清晰。我预想这本书的语言风格可能会比较学术化,但也正因如此,它所传达的知识才会更加可靠和有价值。我期待书中能够深入探讨“精密”的定义和度量,例如在不同的应用场景下,对精度的要求会有哪些差异,以及如何通过材料选择、结构设计、加工工艺等手段来达到这些精度要求。我尤其希望书中能够讲解一些关于误差的来源和补偿方法,比如热误差、振动误差、安装误差等,以及如何通过设计来最小化这些误差的影响。作为一个希望不断提升自己工程设计能力的读者,我深知掌握这些基础理论和实用方法的重要性,它们是构建可靠、高性能精密机械系统的基石。

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“精密机械设计领域经典之作”这个评价,一下子就把我的期望值拉高了。经典,意味着它经过了时间的考验,被无数的工程师所认可和推崇,它可能奠定了该领域的基础理论体系,或者提出了革命性的设计理念。这类书籍往往不仅仅是知识的堆砌,更蕴含着作者在长期的实践中积累的智慧和洞察。我设想,这本书的语言可能会相对凝练,但每一句话都充满了分量,需要反复品味才能真正领会其中的深意。它可能不会回避那些复杂难懂的数学公式和工程图纸,而是将其作为理解精密设计本质的必要工具。我特别期待书中能够提供一些关于设计流程的指导,例如从概念提出、方案选型、详细设计、仿真分析到制造实现的全过程。对于如何进行可靠性设计,如何在高精度要求下进行材料选择和加工工艺的优化,这些都是我在工作中经常会遇到的难题,我希望这本书能够提供清晰的指引和实用的建议。它就像一位经验丰富的老工程师,在向我传授他毕生的绝学。

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“精密机械设计领域经典之作”让我联想到那些经过时间沉淀,仍然熠熠生辉的书籍。这些著作往往能够提纲挈领,抓住问题的本质,并提供一种思考问题和解决问题的方式。我希望这本书能够帮助我建立起一套完整的精密机械设计思维框架,让我能够从宏观到微观,全面地考虑设计中的各种因素。例如,在进行一个精密机构的设计时,我需要考虑其功能性、可靠性、耐久性、成本、以及环境适应性等多个方面。这本书或许能够提供一些关于如何进行多目标优化设计的指导,以及如何在权衡各种矛盾因素的情况下做出最佳的设计决策。我特别期待书中能够包含一些历史上著名的精密机械设计案例分析,通过对这些案例的学习,能够从中汲取经验教训,并领悟到那些经过实践检验的设计哲学。

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当我看到“精密机械设计”与“美国麻省理工学院优秀用书”放在一起时,我立刻联想到了一系列与高科技、创新和未来产业相关的画面。麻省理工学院在人工智能、机器人、航空航天等前沿领域都扮演着举足轻重的角色,而精密机械设计是这些领域不可或缺的基础。我猜测,这本书的内容可能不会局限于传统的机械设计范畴,而是会融入一些跨学科的知识,例如如何利用先进的传感器技术来监测和控制精密机械系统的运行,如何通过智能算法来优化设计参数,以实现更高的效率和更低的能耗。我特别好奇书中是否会介绍一些在极端环境下(例如高温、低温、高真空、强辐射等)工作的精密机械的设计挑战和解决方案。这些都是在航天、核能、深海探测等领域非常关键的技术难题。作为一名对未来科技充满好奇的读者,我希望这本书能够让我看到精密机械设计在推动人类探索未知领域的巨大潜力,并为我打开一扇通往更广阔工程世界的窗户。

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