精密機械設計

本書既有先進的基礎理論體系，又特別重視工程實際，是精密機械領域一部傳授知識、啓迪智慧、激勵創新的經典之作，是美國麻省理工學院公開課程的指定用書。本書將精密機械作為一個各個部件之間相互協作的集成系統，重點放在精密機械零件的機械結構設計及其與傳感器和控制系統集成，以達到系統性能佳；在設計中，強調設計將如何影響整個系統的精 確度、重複性和分辨率；提供了許多具有創造性的設計案例。全書共包括10章：第1章精密機械設計概論，第2章精 確度、重複性與分辨率的原理，第3章模擬傳感器，第4章光學傳感器，第5章傳感器的安裝和校準，第6章車削中心幾何誤差與熱誤差，第7章系統設計注意事項，第8章接觸式軸承，第9章非接觸式軸承，第10章驅動與傳動。

譯者序

原版書前言

第1章　精密機械設計概論 1

1.1　引言 1

1.2　經濟學分析基礎 2

1.3　項目管理: 理論和實施 9

1.4　設計工程師應具備的素質 15

1.5　設計案例: 高速加工中心(HSMC) 29

1.6　設計案例: 三座標測量儀 40

第2章　精確度、重複性與分辨率的原理 52

2.1　引言 52

2.2　制訂系統誤差分配 55

2.3　準靜態機械誤差 71

2.4　動態力引起的誤差 92

2.5　設計案例研究: 絲槓調整不當引起的支架直線度誤差 94

第3章　模擬傳感器 101

3.1　引言 101

3.2　非光學傳感器系統 106

第4章　光學傳感器 141

4.1　引言 141

4.2　自準直儀 141

4.3　光學編碼器 145

4.4　光纖傳感器 155

4.5　干涉傳感器 158

4.6　激光三角傳感器 183

4.7　光電傳感器 184

4.8　飛行時間傳感器 189

4.9　視覺系統 190

第5章　傳感器的安裝與校準 194

5.1　引言 194

5.2　傳感器的定位 194

5.3　傳感器的找正 198

5.4　傳感器安裝結構設計 199

5.5　傳感器安裝環境 202

5.6　曲面間的接觸 203

5.7　測量構架 209

5.8　傳感器校準 219

5.9　傳感器輸出和定位誤差對精度的影響 222

5.10　設計案例研究: 激光遙測系統設計 224

第6章　車削中心幾何誤差與熱誤差 238

6.1　引言 238

6.2　SuperslantTM的齊次變換矩陣的建立 242

6.3　機牀的測量 246

6.4　校準測量結果 251

6.5　測量誤差補償 259

6.6　誤差補償系統的實時實現 261

6.7　總結和結論 264

第7章　系統設計注意事項 266

7.1　引言 266

7.2　加工注意事項 267

7.3　材料 293

7.4　結構設計 300

7.5　連接設計 322

7.6　輔助系統 346

7.7　活動連接設計 354

7.8　設計案例: 磨削大型離軸光學零件的新型機牀 363

第8章　接觸式軸承 370

8.1　引言 370

8.2　滑動軸承 374

8.3　滾動軸承 391

8.4　旋轉運動的滾動軸承 405

8.5　直線運動的滾動軸承 422

8.6　撓性軸承 459

8.7　限制軸承熱效應的設計 474

8.8　案例分析: 主軸運動誤差測量 478

第9章　非接觸式軸承 485

9.1　引言 485

9.2　液體靜壓軸承 485

9.3　氣體靜壓軸承 508

9.4　磁浮軸承 541

第10章　驅動與傳動 553

10.1　引言 553

10.2　元件的動態匹配 553

10.3　線性和旋轉伺服電動機 562

10.4　有限行程電磁致動器 574

10.5　壓電致動器 577

10.6　流體傳動系統 584

10.7　旋轉傳動元件 592

10.8　直線傳動元件 606

10.9　設計案例: 通過控制提高軸向剛度 640