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出版者:机械工业出版社

作者:顾永泉

出品人:

页数:444

译者:

出版时间:2001-8-1

价格:28.00元

装帧:精装(无盘)

isbn号码:9787111089506

丛书系列:

图书标签:

• 专业书
• 机械密封
• 密封技术
• 工业设备
• 机械工程
• 泵
• 压缩机
• 流体机械
• 设备维护
• 故障诊断
• 实用技术

《精密机械设计与制造：前沿技术与实践应用》 内容简介 本书是一本全面深入探讨现代精密机械设计、制造工艺及其前沿应用技术的专业著作。它旨在为机械工程领域的工程师、科研人员以及高年级本科生和研究生提供一个系统、前沿且高度实用的知识框架，帮助读者掌握实现高精度、高可靠性机械系统的核心技术与思维。 全书结构严谨，内容涵盖了从基础理论到尖端应用的多个层面，共分为六大部分，近三十章，详细阐述了精密机械系统在当代工业领域，特别是高端制造、航空航天、生物医疗和微纳操作等关键领域的实现路径。 --- 第一部分：精密机械设计基础与误差理论 本部分奠定了精密机械设计的理论基石。首先，对传统机械设计理论进行了提升和深化，重点阐述了在微米乃至纳米尺度下，材料的非线性行为、表面效应（如范德华力、粘附力）如何显著影响系统性能。 误差理论与计量学：详细解析了现代误差理论，包括概率统计误差分析、系统误差与随机误差的辨识与补偿。着重介绍了误差流分析（Error Budgeting）在复杂多级传动系统中的应用，并引入了基于机器学习的误差源实时辨识方法。此外，对高精度测量技术中的系统误差来源（如环境漂移、传感器非线性）进行了深入剖析，并给出了实用的校准与补偿模型。 材料选择与表面工程：探讨了在极端工况（高真空、超低温、强辐射或高频振动）下适用的特种工程材料，如超高强度钢、形状记忆合金、陶瓷基复合材料以及先进聚合物。重点介绍了表面改性技术，包括超光滑表面制备（如磁流变抛光、离子束抛光）、功能性涂层（如类金刚石DLC涂层、自润滑涂层）的结构设计与性能优化，以满足精密运动部件的低摩擦、高耐磨要求。 --- 第二部分：高精度运动与传动系统 精密机械的核心在于精确控制运动。本部分聚焦于实现高精度定位、高刚度和低摩擦的传动与导向机构。 先进导轨技术：对比分析了滚动轴承、静压导轨（气浮、液浮）和直线电机驱动导轨的优缺点。对静压轴承的设计参数（如油楔稳定性、阻尼特性）进行了详细的流体力学建模与优化，并探讨了磁悬浮轴承在消除机械接触和实现超高速、超静音运行方面的最新进展及其控制策略。 精密传动链：深入研究了谐波传动、准零背隙齿轮传动以及无齿隙的螺旋传动机构。针对减速器中的误差传递问题，提出了齿形误差的非对称优化设计方法和高精度装配技术。此外，详细介绍了磁耦合驱动技术在隔离驱动源与工作腔体（如真空环境）中的应用。 驱动与控制系统：讨论了高分辨率驱动器的选型与应用，包括高力矩密度伺服电机、压电陶瓷（PZT）驱动器和磁致伸缩驱动器。重点阐述了如何构建高频响应的闭环控制系统，包括先进的滑模控制、自适应控制以及针对系统非线性特性（如摩擦迟滞、间隙补偿）的精确补偿算法。 --- 第三部分：结构动力学与振动抑制 高精度系统的稳定运行依赖于对其固有振动特性的精确理解和有效抑制。 精密结构动力学建模：采用有限元方法（FEM）对复杂结构进行模态分析，重点关注高频模态的识别与优化。引入了粘弹性阻尼材料在结构中的优化布置方法，以提高结构的内阻尼。 主动与被动隔振技术：系统介绍了多级隔振系统的设计原理，包括弹簧-质量隔振器、空气弹簧隔振器。重点讲解了主动隔振系统（Active Vibration Control, AVC）的传感器（加速度计、激光干涉仪）选择、控制算法（如反馈线性化、LQR控制）的实现，以及在复杂激励环境下的性能评估标准。 接触稳定性分析：针对复杂装配体中的接触振动问题（如微小的接触刚度变化），提出了基于非线性接触刚度的动力学模型，并探讨了如何通过预紧力或锁定机构来提高装配体的静态和动态稳定性。 --- 第四部分：超精密加工工艺与表面形貌控制 本部分聚焦于实现亚微米乃至纳米级表面粗糙度和形状精度的制造技术。 精密光学与非球面加工：详细介绍了磁流变抛光（MRF）、离子束抛光（IBF）等后加工技术，重点在于控制抛光工具的动态接触面积和材料去除率的数学模型。针对非球面、自由曲面等复杂光学元件，阐述了计算机控制磨削（CNC Grinding）和超精密车削的刀具路径规划与误差补偿。 微纳制造技术：涵盖了微细加工的湿法工艺（如电火花加工EDM、电化学加工ECM）的参数优化，以及干法工艺（如精密铣削、激光烧结）的切削机理。特别关注增材制造技术（如DLP、SLM）在精密结构件制造中的应用，包括层间结合强度、残余应力控制和后续的精加工策略。 表面形貌的量化与控制：介绍了先进的表面形貌测量技术，如白光干涉仪、原子力显微镜（AFM）。重点讨论了如何利用“制造公差带”理论，将表面粗糙度参数（Ra, Rq, Rz）与系统的功能性指标（如摩擦、光散射、密封性能）关联起来，实现基于功能需求的表面形貌控制。 --- 第五部分：系统集成、装配与环境控制 精密机械的最终性能往往取决于装配精度和运行环境的稳定性。 精密装配技术：系统介绍了基于视觉识别的自动化装配流程（Vision-Guided Robotics）。深入探讨了柔顺机构在装配过程中的作用，包括力反馈控制（Force Feedback）和阻抗控制（Impedance Control），以实现无损伤、高精度的柔顺对中。讲解了自适应装配算法，用于实时补偿部件间的形位误差。 真空与洁净室技术：针对半导体、真空电子器件的制造要求，详细介绍了高真空环境下的材料选择（超低释气材料）、密封技术（如涡轮分子泵、低温泵的应用）和气密性检测标准。阐述了洁净室设计中的气流组织（层流、混合流）及其对微粒污染的控制策略。 环境漂移补偿：分析了温度梯度、湿度变化和地基振动对精密设备的影响。提出了一体化环境控制方案，包括主动温度补偿系统（利用加热器和冷却器对关键部件进行精确温控）和基于模型的环境漂移预测与补偿算法。 --- 第六部分：前沿应用案例与展望 本部分通过具体的前沿应用案例，展示了上述技术的综合应用能力。 高端数控机床与柔性制造单元：以五轴联动和多轴联动高精度加工中心为例，分析了其运动学模型建立、反运动学求解及其误差源的集成补偿。 生物医学与微操作机器人：介绍了微米/纳米级操作臂的设计原理，重点讨论了其在细胞操作、体外手术中的高精度力控制与触觉反馈系统。 空间光学载荷与精密姿态控制：探讨了适用于空间环境的轻量化结构设计、地面热真空模拟测试技术，以及如何利用反应轮、磁力矩器等执行器实现高精度姿态指向与稳定。 本书结构清晰，图表丰富，结合了最新的工程实例和研究成果，是从事精密工程设计与制造工作的专业人士不可或缺的参考手册。

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翻开这本书，我最直观的感受是，它的文字表达方式，怎么说呢，有一种难以言喻的“陈旧感”。不是说内容本身过时，而是那种论述的节奏和语言的组织方式，让阅读过程变得有些沉闷。很多关键概念的阐述，仿佛在走过场，缺乏那种引导读者思考和探索的逻辑推导。举个例子，在讲解动静环配合精度的重要性时，作者似乎更倾向于直接给出结论，而不是通过清晰的力学分析或者摩擦学原理，一步步带领读者理解为什么微小的偏差会导致灾难性的失效。这使得我对书中的一些高阶论点持保留态度，因为我无法通过书中的论证过程来检验其可靠性。更让我感到不解的是，全书似乎过于依赖图示和表格，但这些图表本身的设计也显得不够现代化，很多关键的性能曲线或者失效模式图，信息密度偏低，甚至有些地方的标注不够清晰，需要反复对照文字才能理解。总而言之，这本书的“可读性”是一个大问题，它更像是一本技术规范的汇编，而不是一本旨在传授经验和智慧的著作，读起来让人提不起精神去深究那些隐藏在文字背后的工程智慧。

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从结构布局来看，这本书给人的感觉是信息碎片化且缺乏内在的逻辑串联。它似乎是把不同时间、由不同作者撰写的、关于机械密封的零散笔记强行整合在了一起。前几章讲材料，后几章讲安装，中间穿插着一些关于故障分析的案例，但这些内容之间缺少一个贯穿始终的、指导性的主线索。比如，在讨论轴套的表面处理工艺时，作者花了大量篇幅描述不同研磨方法的优缺点，但并没有清晰地将这些表面特性与后续章节中讨论的“干摩擦寿命”挂钩起来，使得读者需要自己在大脑中建立这种联系，这无疑增加了理解的难度和时间成本。一本优秀的参考书，应该能像一个经验丰富的老专家一样，在你提问的时候，立刻为你梳理出一条清晰的知识脉络，从宏观的系统设计，到微观的材料接触，都能层层递进。然而，这本书更像是一个堆满了资料的仓库，你需要自己去淘金，才能找到你真正需要的那块“金子”，这对于追求效率的专业人士来说，无疑是一种折磨。

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坦白说，我对这本书的“实用”二字持怀疑态度。购买这本书的初衷，是希望能找到一套针对特定行业，比如石油化工或者电力行业的，具有针对性的密封选型和安装标准。然而，全书的内容却像是一份通用的、普适性的手册，涵盖了所有方面，但没有一样做到了精通。例如，在谈到不同流体对密封材料的兼容性时，它给出了一个很长的化学兼容性列表，但这个列表缺乏对实际操作温度和压力下的反应活性的详细说明。在实际工作中，一个微小的温度波动就可能使原本兼容的材料加速老化，而这本书对此的讨论轻描淡写，仿佛这些动态变化可以忽略不计。此外，对于成本控制和全生命周期管理（LCM）方面的讨论几乎缺失，这在当今强调经济效益的工程领域是不可接受的。我需要的是如何通过更好的设计和维护策略，来最大化密封件的平均无故障时间（MTBF），而不是仅仅关注如何把泄漏量控制在某个标准之下。这本书在这一点上的短板，让它在“实用性”的评分上大打折扣。

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当我深入阅读到关于动平衡和预紧力控制的那几个章节时，我感觉作者对“动态系统”的理解似乎存在一定的滞后性。在高速旋转设备中，机械密封的工作状态是高度耦合于整个机械系统的振动特性和轴系刚度的。这本书对这些外部影响因素的考量非常单薄，更像是在一个理想的、静止的试验台上讨论密封的性能。我特别关注了关于“软启动”和“喘振工况”下密封状态的章节，希望能找到一些预警信号和应急措施。结果，作者只是简单地建议要“缓慢增加转速”或“确保润滑”，这种模糊的指导对于现场操作人员来说毫无帮助。真正有价值的技术指导，应该包括具体的振动频谱分析图例，以及在特定频率振动出现时，应立即采取的扭矩或压力调整步骤。这本书在这方面提供的知识，更像是上世纪八十年代的工程经验，对于当前普遍采用的精密监测系统和变频驱动技术，显得力不从心，无法满足现代高精密设备对密封技术的要求。

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这本《机械密封实用技术》的阅读体验，真是让人心情复杂，说实话，当我打开这本书的时候，我本来是满怀期待，希望能在密封技术的实际应用层面找到一些突破性的见解，或者至少是一些经过时间检验的、更高效的解决方案。但读完之后，我得说，书中的内容更多地停留在对基础概念的罗列和一些标准化的流程介绍上，缺乏那种能让人“豁然开朗”的深度案例分析。比如，对于某些极端工况下，比如超高温、高转速或者腐蚀性介质的密封设计，书里只是泛泛而谈地提到了几种材料的选择原则，却没有深入剖析在实际生产线上，这些选择是如何影响到长期运行稳定性和维护成本的。我总觉得，一本“实用技术”的书，理应更多地聚焦于“疑难杂症”的解决之道，而不是仅仅教人如何组装和保养一个标准件。那种在现场调试时遇到的各种微妙的振动、泄漏点的捕捉和修复技巧，在这本书里几乎找不到踪影，留给我更多的是一种“纸上谈兵”的遗憾感。如果说有什么优点，或许是它的框架结构比较清晰，适合初学者建立一个初步的知识地图，但对于一个需要解决实际工程问题的工程师来说，这本书的帮助有限，更像是一本教科书的简易版，而不是一本能放在工具箱旁的“宝典”。

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