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頁數:292

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出版時間:2009-10

價格:32.00元

裝幀:

isbn號碼:9787560956213

叢書系列:

圖書標籤:

• 精密機械學
• 機械工程
• 機械設計
• 基礎知識
• 機械原理
• 製造工程
• 測量技術
• 誤差分析
• 微納技術
• 精密儀器

好的，這是一份關於《精密機械學基礎》的圖書簡介，內容詳實，旨在全麵介紹該領域的核心知識體係，但完全不涉及該書的具體章節內容或具體案例。 --- 圖書簡介：精密機械學基礎 主題範圍： 機械工程，材料科學，製造工藝，動態係統分析 目標讀者： 機械設計與製造專業本科生、研究生，從事精密儀器、自動化設備、航空航天部件、高端製造工藝研發的工程師及技術人員。 圖書定位： 本書旨在構建一個全麵且深入的精密機械學知識體係框架，重點闡述支撐現代高精度製造與可靠運行的基礎理論、關鍵技術要素及其相互間的內在聯係。它超越瞭傳統機械原理的範疇，聚焦於在納米級到微米級精度要求下，係統所必須具備的結構穩定性、運動精度、熱穩定性及環境適應性等核心議題。 第一部分：理論基石與精度溯源 本部分著重於奠定理解精密機械係統行為的理論基礎，探討影響係統性能的根本性因素。 1. 誤差理論與計量學基礎 精密機械的核心在於對誤差的精確控製與量化。本節詳述瞭從宏觀到微觀尺度的誤差來源分類，包括係統誤差、隨機誤差和環境誤差。重點剖析瞭誤差的傳播模型，如何通過傳遞鏈分析（Kinematic Error Transmission Chain）追蹤並確定誤差的主要貢獻源。深入講解瞭現代計量學在精密測量中的應用，包括激光乾涉、接觸式探針係統的工作原理，以及如何利用統計過程控製（SPC）對製造和裝配過程的精度進行有效監控和反饋。對誤差的隨機性分析，特彆是如何建立誤差的概率分布模型，是保障係統最終精度的關鍵前提。 2. 材料行為與界麵科學 在精密係統中，材料的選擇與處理直接決定瞭係統的極限性能。本部分考察瞭高精度機械部件所需的特殊材料特性，包括超高模量材料、低膨脹係數材料（如零/負熱膨脹係數閤金）以及陶瓷基復閤材料的應用場景。重點探討瞭材料在微觀尺度下的力學行為，例如材料的微觀硬度、疲勞極限在小尺寸效應下的變化規律。此外，材料錶麵的界麵行為研究至關重要，包括潤滑理論在極小接觸麵積下的有效性分析、錶麵能的影響、以及在極端環境（如真空或超淨室）下材料間的粘附與摩擦特性，這些都是確保長期運行穩定性的基石。 3. 結構動力學與振動控製 精密係統的可靠性與運動穩定性高度依賴於其對外部乾擾和內部激勵的響應特性。本部分詳細分析瞭連續體結構在精密工況下的模態特性提取方法，從離散化模型（有限元法基礎）到實際的模態測試技術。重點闡述瞭如何通過結構拓撲優化來提高係統的固有頻率、抑製特定頻率範圍內的振動響應，並分析瞭梁、闆、殼等基本單元在小尺度下的振動特性修正。隨後，深入探討瞭主動和被動隔振技術，包括阻尼材料的選擇、調諧質量阻尼器（TMD）的設計原理，以及如何針對特定環境噪聲源（如地麵振動、聲波耦閤）設計相應的隔離方案。 第二部分：精密運動、驅動與傳動技術 本部分聚焦於實現高精度運動和力輸齣的核心機構設計與控製。 4. 幾何誤差與運動學補償 精密運動係統的幾何誤差是其運動偏差的主要來源。本節係統梳理瞭機械係統中常見的幾何誤差模型，例如機械臂的位姿誤差、導軌係統的直綫度與平麵度偏差。詳細介紹瞭運動學誤差建模的方法，區分瞭前嚮運動學、逆運動學以及它們在誤差分析中的應用。隨後，重點闡述瞭如何利用高精度傳感器（如編碼器、激光跟蹤儀）對係統誤差進行實時測量，並基於這些數據，設計和實現誤差補償算法（如Look-up Table補償、參數化補償）以閉環或開環方式修正驅動指令，從而將機械結構固有的誤差轉化到可接受的範圍內。 5. 高精度驅動與執行器技術 驅動係統是實現精密運動的“肌肉”。本部分全麵對比分析瞭不同類型精密驅動器的優缺點：直流/交流伺服電機、步進電機、以及更專注於高動態響應的綫性電機。重點深入解析瞭超精密驅動技術，包括壓電陶瓷（PZT）驅動器的工作機理、遲滯效應的補償、以及其在納米定位中的應用。對於高速、高精度係統，液壓/氣動驅動係統的流體動力學特性及流量控製的精確性也進行瞭深入探討。特彆強調瞭驅動係統中的摩擦與反衝（Backlash）對定位精度的影響，以及相應的消除或補償策略。 6. 傳動鏈的精度保障 傳動機構是將驅動力矩轉化為精確位移或速度的關鍵環節。本節詳細分析瞭齒輪傳動、蝸輪蝸杆傳動在超精密應用中必須剋服的挑戰，例如齒麵誤差對傳動誤差（Transmission Error, TE）的影響、齒隙的控製與測量。對於依賴於接觸的傳動方式，如軸承與導軌，重點探討瞭滾動軸承的遊隙控製、預緊力的優化，以及流體動壓/靜壓軸承在實現無接觸運行中的流體動力學建模與穩定裕度分析。對於高精度運動，絲杠螺母機構的螺距誤差修正、預緊消除軸嚮間隙的技術路綫，以及諧波減速器在精密定位中的特性成為分析的重點。 第三部分：環境影響與係統集成 精密機械係統不能孤立存在，其性能受到外部環境和集成方式的深刻影響。 7. 熱穩定性設計與分析 溫度變化是造成精密機械係統漂移和形變的主要因素之一。本部分係統地講解瞭熱傳導、對流與輻射的基本原理在機械結構中的應用。重點分析瞭熱誤差預算的製定過程，即如何評估不同熱源（驅動器發熱、環境溫變、內部熱平衡）對關鍵部件（如光學平颱、測量基準）的影響。深入探討瞭主動熱控製技術，如溫控元件（加熱器、冷卻迴路）的布局優化、熱對稱性設計，以及如何利用材料的熱膨脹係數差異進行結構補償。 8. 氣浮與磁浮支撐技術 為瞭在極高精度（亞微米甚至納米級）定位中消除機械接觸帶來的摩擦和振動乾擾，非接觸支撐技術是必要的手段。本節詳述瞭氣體軸承（氣浮軸承）的工作原理，包括流體動力潤滑膜的建立、承載能力與剛度的計算，及其在高速和高真空環境下的適用性。同時，對磁懸浮技術（主動與被動）在消除機械摩擦、實現超高剛度支撐方麵的潛力進行瞭評估，包括永磁體布局、電磁力矩的精確控製，以及反饋係統的設計要求。 9. 動態裝配與集成化挑戰 精密機械的最終性能往往取決於其裝配過程的精度和係統的集成質量。本部分關注於精度傳遞鏈的末端——裝配過程。詳細介紹瞭激光跟蹤儀、三坐標測量機（CMM）在裝配過程中的定位與校準應用。探討瞭柔順機構（Compliant Mechanism）在復雜裝配中的應用潛力，以及如何利用自動化和機器人技術進行超精密裝配，特彆是如何實時補償和修正因裝配誤差導緻的係統偏差，確保最終集成係統的性能指標達到設計要求。 --- 總結： 本書提供瞭一套從基礎理論到前沿應用的嚴謹框架，旨在培養讀者對精密係統行為的深刻洞察力，使之能夠獨立分析、設計和優化需要亞微米級或更高精度要求的復雜機械係統。它強調理論的嚴謹性、分析方法的實用性以及工程實踐中對環境和誤差的全麵控製。

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