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26個設計原理,50個經驗定則讓你秒懂精密機械!

26個設計原理,50個經驗定則

書名:《精密機械工程學》

《精密機械工程學》以涉及機械設計、加工與運用的精密機械工程學為主題,在這一相對狹窄的內容範圍上進行整理歸納與總結提升。全書分成三部分內容:一是概論篇,介紹一些在技術上相對基礎而敏感的話題,以及一些與市場變化前沿密切相關的精華內容;二是理論篇,精密二字應該包含精細、精確、精良、精華和周密、縝密、緻密、機密等多層次的內容,不僅僅是零部件尺寸上的精密入微,更要圍繞人們實現精良產品的中心目標展開討論,力求建立理論思路清晰明了的體系;三是經驗篇,把經驗總結出來,記錄下來,運用公開。

《精密機械工程學》不是傳統意義上的機械原理、機械零件、機械加工工藝及其設備等教科書,而是一本側重於機械設計與加工的、並為其提供基礎和共性綜合知識的輔助教材,一本聯繫市場變化與產業前沿信息的參考書,以及一本促進機械產業升級創新的專業基礎書。

《精密機械工程學》適合機械大類科研院所的研究人員,以及從事機械設計、汽車設計等相關人員閱讀。

作者簡介:

姚其槐,1966年畢業於廣西大學機械系。1982年獲中國機械工程師證書,1985年參加地方政府代表團任隨團工程師兼翻譯訪日。1987年東渡日本留學,1991年獲日本松谷研究所自動化技術裝置設計技術者證書。歷任多家日本著名企業開發部長、技術部長和顧問,曾經任職/服務過的日本大學或企業機構包括東海大學、東京農工大學、西鐵城、橫河電機、富士電機等。

在日專攻M&E(機械、材料、製造&電子工學、裝置、工學)工程,在流體機械、動力工程、精密繞線機、微型電機、工業自動化和海洋構造物、納米基因工程等廣泛領域,先後完成60餘項已產業化的重要成果。獨立完成的日本國特許廳發明專利第3707027號,被收入『2002年度MEMS技術報告書』。

1998年獲上海市「出國留學人員來滬投資享受優惠資格認定證書」後曾在上海成立企業,2002年應邀出席中國首屆輕工博覽會海外專家留學人員科技項目洽談會。2010年參與創立北京星旋世紀科技有限公司任技術總裁,已申請數十項發明專利,其中過半數發明專利在中國已經獲得授權,部分國際發明專利亦已獲得授權,其中包括美國、日本等國家。

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前言

總論

第1篇概論篇

第1章目標設計過程(IDP:innovation design process)8

第2章機械設計的基礎13

第3章機械設計、裝配和調整的系統均衡對稱原理19

第4章機器人——高意義上的自動化精密機器28

第5章機械與腦科學37

第6章實現高精度和高效率的精密定位機構設計62

第7章彈性系統剛度鏈原理88

第8章滾動軸承的新動向103

第2篇理論篇

第1章緒論130

1.1實現高精確度運動130

1.2精密量、正確量、微細131

1.3為什麼要高精度132

1.4現在的技術水平133

第2章高精度化的基本評價項目136

2.1基本評價項目136

2.2測定原理137

2.3評價項目的測定140

2.4評價項目的關係145

第3章信息量小的公理147

3.1概念化147

3.2實體化148

3.3評價148

3.4過去的評價法149

3.5信息計演算法150

3.6滿足度函數152

3.7評價實例153

3.8少幾何要素公理155

第4章機能獨立性的原理156

4.1理論156

4.2應用實例157

第5章綜合設計的原理163

5.1理論163

5.2應用實例164

第6章間隙為零的原理172

6.1理論172

6.2間隙為零的約束運動機構(彈性支持法)172

6.3拘束173

第7章理論上的阿貝原理178

7.1理論178

7.2適用阿貝原理的實例179

7.3激光干涉計的利用181

第8章柔度原理184

8.1理論184

8.2柔度和斷面利用率184

8.3力線的短化186

8.4用預壓的方法使柔度小化187

8.5靜壓運動約束的柔度小化189

8.6柔度鏈概念193

第9章熱變形小化原理195

9.1理論195

9.2熱源分離195

9.3防止熱移動196

9.4零膨脹的材料198

9.5對稱性的效果200

第10章運動圓滑化的原理201

10.1理論201

10.2導軌的種類201

10.3長滑台204

10.4抵抗力重心207

10.5平衡重物207

10.6爬行滑動(曲棍球杆滑動)208

10.7往複運動209

10.8直線運動和曲線運動上的速度與方向210

第11章輔正原理211

11.1理論211

11.2輔正法的分類211

11.3理論計演算法212

11.4靜的模特法213

11.5動的模特法216

11.6反饋控制法217

第12章過濾效果的原理222

12.1理論222

12.2過濾要素的實例223

第13章縮小原理229

13.1理論229

13.2縮小機構的實例229

13.3擴大原理231

第14章加工精度的上限原理232

14.1理論232

14.2尺寸精度的上限值232

14.3形狀精度的上限值233

14.4加工面表面粗糙度的上限值233

14.5加工變質層的上限值234

第15章要素技術的上限原理235

15.1理論235

15.2實現高精度平面的技術235

15.3實現高精度長度的技術237

15.4實現高精度圓柱的技術237

15.5實現高精度圓周分割的技術238

15.6實現高精度球、球面的技術238

第16章加工單位的原理240

16.1理論240

16.2加工單位和加工精度240

16.3小加工單位的加工方法實例242

16.4強制加工和加工單位的原理243

第17章母性原理244

17.1強制加工和母性原理244

17.2展成法和成形工具法245

17.3強制加工法的高精度化245

第18章研磨拋壓的原理248

18.1選擇壓力加工法和研磨拋壓的原理248

18.2研磨249

18.3拋光加工與超精加工251

18.4機械化學拋光253

18.5滾壓加工253

第19章能量加工異方性原理255

19.1能量加工和異方性原理255

19.2物理的能量加工256

19.3物理化學的能量加工258

19.4電氣化學的能量加工259

19.5化學的能量加工259

19.6熱的能量加工262

19.7加工精度263

19.8放電加工的後續研磨加工原理264

19.9去毛刺技術原理264

第20章加工上的阿貝原理266

20.1理論266

20.2實例266

第21章被削材原理269

21.1理論269

21.2被削材的均質性269

21.3被削材的穩定性271

21.4量塊的加工實例271

第22章無變形支承的原理273

22.1理論273

22.2無變形支承的實例274

第23章多階段加工的原理277

23.1理論277

23.2形狀誤差和柔度277

23.3磨粒加工與前壓誤差279

23.4加工變質層280

第24章組裝加工的原理282

24.1理論282

24.2自切282

24.3偶件法284

第25章滾動軸承裝配精度進化原理286

25.1多聯軸承的高精度裝配方法286

25.2高精度機械要素母件進化原理289

第26章金屬組織對尺寸精度和力學性能的影響原理290

第3篇經驗篇

定則1:溫度上升10℃壽命減半定則296

1.1定則成立的根據296

1.2忽視該定則的危害298

1.3定則使用注意事項298

1.4定則使用效果298

定則2:配合間隙1/5000優化定則299

2.1定則成立的根據299

2.2忽視定則的危害300

2.3定則使用注意事項301

2.4定則使用效果301

定則3:硬度對疲勞強度的比為18的定則301

3.1定則成立的根據302

3.2忽視定則的危害302

3.3定則使用注意事項303

3.4定則使用效果303

定則4:切口0.5mm疲勞強度減半定則303

4.1定則成立的根據304

4.2忽視定則的危害304

4.3定則使用注意事項305

4.4定則使用效果305

定則5:抗拉強度與衝擊強度成反比定則305

5.1定則成立的根據305

5.2忽視定則的危害307

5.3定則使用注意事項307

5.4定則使用效果307

定則6:疲勞強度大45HRC定則308

6.1定則成立的根據308

6.2忽視定則的危害309

6.3定則使用注意事項309

6.4定則使用效果309

定則7:耐疲勞表面精加工有效定則309

7.1定則成立的根據310

7.2忽視定則的危害310

7.3定則使用注意事項310

7.4定則使用效果311

定則8:抗拉強度與疲勞強度之比45定則311

8.1定則成立的根據311

8.2忽視定則的危害312

8.3定則使用注意事項312

8.4定則使用效果313

定則9:腐蝕下的疲勞無抵抗定則313

9.1定則成立的根據313

9.2忽視定則的危害314

9.3定則使用注意事項314

9.4定則使用效果314

定則10:C增加提高硬度有效定則314

10.1定則成立的根據314

10.2忽視定則的危害315

10.3定則使用注意事項316

10.4定則使用效果316

定則11:-60℃耐衝擊無抵抗定則316

11.1定則成立的根據316

11.2忽視定則的危害317

11.3定則使用注意事項318

11.4定則使用效果318

定則12:衝擊強度與淬火深度的比例定則318

12.1定則成立的根據318

12.2忽視定則的危害319

12.3定則使用注意事項319

12.4定則使用效果320

定則13:低溫時熱處理淬火程度對衝擊強度的影響定則320

13.1定則成立的根據320

13.2忽視定則的危害321

13.3定則使用注意事項322

13.4定則使用效果322

定則14:硬度對抗拉強度的HBW×31%+18定則322

14.1定則成立的根據322

14.2忽視定則的危害323

14.3定則使用注意事項323

14.4定則使用效果324

定則15:高錳鋼的低溫耐衝擊有效定則324

15.1定則成立的根據324

15.2如果不了解這個經驗定則時可能出現的問題325

15.3在設計時對本經驗定則適用上的注意要點325

15.4本經驗定則適用時的效果325

定則16:中壓、中速接觸時的耐磨C0.9定則326

16.1定則成立的根據326

16.2如果不了解這個經驗定則時可能出現的問題327

16.3在設計時對本經驗定則適用上的注意要點327

16.4本經驗定則適用時效果327

定則17:高壓低速接觸時為保證耐磨性而要避免使用碳的質量分數為0.9%的鋼材定則328

17.1定則成立的根據328

17.2如果不了解這個經驗定則時可能出現的問題329

17.3在設計時對本經驗定則適用上的注意要點329

17.4本經驗定則適用時的效果329

定則18:高壓高速接觸時含碳量與耐磨性的有效定則329

18.1定則成立的根據330

18.2如果不了解這個經驗定則時可能出現的問題330

18.3在設計時對本經驗定則適用上的注意要點331

18.4本經驗定則適用時的效果331

定則19:有切口的零件材料的回火溫度與疲勞強度的關聯定則331

19.1定則成立的根據331

19.2如果不了解這個經驗定則時可能出現的問題332

19.3在設計時對本經驗定則適用上的注意要點333

19.4本經驗定則適用時的效果333

定則20:回火溫度與衝擊強度的有關定則333

20.1定則成立的根據334

20.2如果不了解這個經驗定則時可能出現的問題334

20.3在設計時對本經驗定則適用上的注意要點335

20.4本經驗定則適用時的效果335

定則21:抗拉強度與切削表面缺口敏感度比例定則335

21.1定則成立的根據335

21.2如果不了解這個經驗定則時可能出現的問題336

21.3在設計時對本經驗定則適用上的注意要點337

21.4本經驗定則適用時的效果337

定則22:為確保耐衝擊而迴避C0.7以上的定則337

22.1定則成立的根據338

22.2如果不了解這個經驗定則時可能出現的問題338

22.3在設計時對本經驗定則適用上的注意要點339

22.4本經驗定則適用時的效果339

定則23:鋼板拉伸限界比為2以下的定則339

23.1定則成立的根據339

23.2如果不了解這個經驗定則時可能出現的問題340

23.3在設計時對本經驗定則適用上的注意要點341

23.4本經驗定則適用時的效果341

定則24:衝壓成形切斷時抗張力確保定則341

24.1定則成立的根據341

24.2如果不了解這個經驗定則時可能出現的問題343

24.3在設計時對本經驗定則適用上的注意要點343

24.4本經驗定則適用時的效果344

定則25:成形切斷時的飛邊與配合間隙的關係定則344

25.1定則成立的根據344

25.2如果不了解這個經驗定則時可能出現的問題345

25.3在設計時對本經驗定則適用上的注意要點346

25.4本經驗定則適用時的效果346

定則26:沖孔成形模具刀口輪廓線的過渡圓角半徑R與板材厚度t的比值R/t大於0.25的定則346

26.1定則成立的根據346

26.2如果不了解這個經驗定則時可能出現的問題347

26.3在設計時對本經驗定則適用上的注意要點348

26.4本經驗定則適用時的效果348

定則27:衝壓成形沖孔加工時孔的尺寸精度和沖頭外徑與模具刀口的間隙配合大小有關定則348

27.1定則成立的根據348

27.2如果不了解這個經驗定則時可能出現的問題349

27.3在設計時對本經驗定則適用上的注意要點349

27.4本經驗定則適用時的效果350

定則28:反彈量與彎曲成形比R/t的關係定則350

28.1定則成立的根據350

28.2如果不了解這個經驗定則時可能出現的問題351

28.3在設計時對本經驗定則適用上的注意要點351

28.4本經驗定則適用時的效果352

定則29:小衝壓彎曲圓角半徑R與板材厚度t的比值必須確保在1.5以上的定則352

29.1定則成立的根據352

29.2如果不了解這個經驗定則時可能出現的問題353

29.3在設計時對本經驗定則適用上的注意要點354

29.4本經驗定則適用時的效果354

定則30:箱形產品衝壓成形時其尖角部位防止破裂的圓孔加工必要定則354

30.1定則成立的根據354

30.2如果不了解這個經驗定則時可能出現的問題356

30.3在設計時對本經驗定則適用上的注意要點356

30.4本經驗定則適用時的效果356

定則31:板材彎曲加工時必然出現彎曲稜線部位撓曲的

定則356

31.1定則成立的根據357

31.2如果不了解這個經驗定則時可能出現的問題357

31.3在設計時對本經驗定則適用上的注意要點358

31.4本經驗定則適用時的效果358

定則32:沖孔間隔距離小為板厚2倍的定則359

32.1定則成立的根據359

32.2如果不了解這個經驗定則時可能出現的問題360

32.3在設計時對本經驗定則適用上的注意要點360

32.4本經驗定則適用時的效果361

定則33:十字形角焊連接強度70%定則361

33.1定則成立的根據361

33.2如果不了解這個經驗定則時可能出現的問題362

33.3在設計時對本經驗定則適用上的注意要點362

33.4本經驗定則適用時的效果362

定則34:焊口對接處的開口距離確保1/2定則363

34.1定則成立的根據363

34.2如果不了解這個經驗定則時可能出現的問題364

34.3在設計時對本經驗定則適用上的注意要點364

34.4本經驗定則適用時的效果364

定則35:受焊接熱影響區的抗衝擊強度脆弱化定則365

35.1定則成立的根據365

35.2如果不了解這個經驗定則時可能出現的問題366

35.3在設計時對本經驗定則適用上的注意要點366

35.4本經驗定則適用時的效果367

定則36:用記號和實際形狀來防止焊接誤差發生的定則367

36.1定則成立的根據367

36.2如果不了解這個經驗定則時可能出現的問題368

36.3在設計時對本經驗定則適用上的注意要點369

36.4本經驗定則適用時的效果369

定則37:提高焊接熱影響部位的抗拉強度定則369

37.1定則成立的根據369

37.2如果不了解這個經驗定則時可能會出現的問題370

37.3在設計時對本經驗定則適用上的注意要點371

37.4本經驗定則適用時的效果371

定則38:肋板與法蘭焊接位置分散定則371

38.1定則成立的根據372

38.2如果不了解這個經驗定則時可能出現的問題373

38.3在設計時對本經驗定則適用上的注意要點373

38.4本經驗定則適用時的效果373

定則39:迴避焊接熱影響的小距離2倍於板厚的定則374

39.1本經驗定則的成立根據374

39.2如果不了解這個經驗定則時可能出現的問題375

39.3在設計上對本經驗定則使用時的注意要點375

39.4本經驗定則使用時的效果375

定則40:防止焊接部位破壞必須同尺寸焊接定則376

40.1本經驗定則的成立根據376

40.2如果不了解這個經驗定則時可能出現的問題377

40.3在設計上對本經驗定則使用時的注意要點377

40.4本經驗定則使用的效果377

定則41:對焊接後的表面進行加工有助於防止疲勞破壞

定則378

41.1本經驗定則的成立根據378

41.2如果不了解這個經驗定則時可能出現的問題379

41.3在設計上對本經驗定則使用時的注意要點379

41.4本經驗定則使用時的效果380

目錄精密機械工程學ⅩⅦⅩⅧ

定則42:焊接缺陷程度與力學性能成反比的定則380

42.1本經驗定則的成立根據380

42.2如果不了解這個經驗定則時可能出現的問題381

42.3在設計上對本經驗定則使用時的注意要點382

42.4本經驗定則使用時的效果382

定則43:L形鑄件內側圓角半徑確保T/3的定則382

43.1本經驗定則的成立根據382

43.2如果不了解這個經驗定則時可能出現的問題384

43.3在設計上對本經驗定則使用時的注意要點384

43.4本經驗定則使用時的效果384

定則44:鑄件的加工餘量與外形尺寸的比例定則384

44.1本經驗定則的成立根據385

44.2如果不了解這個經驗定則時可能出現的問題386

44.3在設計上對本經驗定則使用時的注意要點386

44.4本經驗定則使用時的效果386

定則45:鑄件的長度與壁厚公差和外形尺寸的比例定則386

45.1本經驗定則的成立根據386

45.2如果不了解這個經驗定則時可能出現的問題388

45.3在設計上對本經驗定則使用時的注意要點389

45.4本經驗定則使用時的效果389

定則46:鑄件起模斜度與鑄模分型面的尺寸大小成比例

定則389

46.1本經驗定則的成立根據389

46.2如果不了解這個經驗定則時可能出現的問題390

46.3在設計上對本經驗定則使用時的注意要點390

46.4本經驗定則使用時的效果391

定則47:鑄件小壁厚和外形尺寸的比例定則391

47.1本經驗定則的成立根據391

47.2如果不了解這個經驗定則時可能出現的問題392

47.3在設計上對本經驗定則使用時的注意要點393

47.4本經驗定則使用時的效果393

定則48:切削速度影響變質層深度定則393

48.1本經驗定則的成立根據393

48.2如果不了解這個經驗定則時可能出現的問題394

48.3在設計上對本經驗定則使用時的注意要點395

48.4本經驗定則使用時的效果395

定則49:殘餘應力與切削速度和背吃刀量的關係定則395

49.1本經驗定則的成立根據395

49.2如果不了解這個經驗定則時可能出現的問題396

49.3在設計上對本經驗定則使用時的注意要點397

49.4本經驗定則適用時的效果397

定則50:噴丸加工有助於提高表面硬度的定則398

50.1本經驗定則的成立根據398

50.2如果不了解這個經驗定則時可能出現的問題399

50.3在設計時對本經驗定則適用上的注意要點400

50.4本經驗定則適用時的效果400

參考文獻401

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