精密機(jī)械設(shè)計(jì):運(yùn)動學(xué)設(shè)計(jì)原理與實(shí)踐
定 價(jià):69 元
- 作者:【美】道格拉斯·布蘭丁
- 出版時(shí)間:2017/2/1
- ISBN:9787111555247
- 出 版 社:機(jī)械工業(yè)出版社
- 中圖法分類:TH122
- 頁碼:
- 紙張:膠版紙
- 版次:1
- 開本:16開
這是一本教授如何采用簡單直觀的方法進(jìn)行精密機(jī)械設(shè)計(jì)的圖書。本書作者道格拉斯·布蘭丁曾在柯達(dá)公司工作20余年。書中的許多機(jī)械模型都來自于生產(chǎn)實(shí)踐,是作者長期工作的經(jīng)驗(yàn)總結(jié)。本書運(yùn)用大量直觀的二維、三維模型來表達(dá)深刻的運(yùn)動學(xué)原理,可使讀者迅速了解機(jī)械的工作原理,提高機(jī)械創(chuàng)新技能。
本書運(yùn)用大量直觀的二維、三維模型來表達(dá)深刻的運(yùn)動學(xué)原理,可使讀者迅速了解機(jī)械的工作原理,提高機(jī)械創(chuàng)新技能,掌握復(fù)雜機(jī)械分析和設(shè)計(jì)的能力。
這是一本教授如何采用簡單直觀的方法進(jìn)行機(jī)械(或結(jié)構(gòu))拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)概念設(shè)計(jì)的專著。本書作者道格拉斯·布蘭。―ouglass LBlanding)曾經(jīng)在柯達(dá)公司工作長達(dá)20余年。書中的許多機(jī)械模型都來自于生產(chǎn)實(shí)踐,是作者長期工作的經(jīng)驗(yàn)總結(jié)。
全書內(nèi)容共分為8章。第1章從簡單的二維裝置(本質(zhì)都是平面機(jī)構(gòu))出發(fā),介紹了運(yùn)動學(xué)中的一些基本概念,如自由度、約束、瞬心、反力等,并引出了約束線圖的概念。第2章簡單介紹了幾種典型的三維約束裝置,作為由平面裝置向空間裝置的過渡。第3章是全書的重點(diǎn),從空間三維的角度系統(tǒng)介紹了約束線圖分析法的基本原理。第4~7章分別給出了該方法在柔性元件、聯(lián)軸器、復(fù)雜裝置和結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中的應(yīng)用。第8章,也是本書的最后一章,則列舉了一個(gè)如何應(yīng)用約束圖譜法設(shè)計(jì)紡織機(jī)的具體實(shí)例。
在本書中,讀者可以學(xué)習(xí)到大量與機(jī)械運(yùn)動學(xué)設(shè)計(jì)相關(guān)的準(zhǔn)則和技巧。全書通過全面系統(tǒng)地探索那些歷史悠久但又有些抽象晦澀的運(yùn)動設(shè)計(jì)原理(廣泛用于精密儀器設(shè)計(jì)實(shí)踐中己逾百年),可使讀者從中獲取一系列獨(dú)特而強(qiáng)大的可用在任何機(jī)械(無論何種類型和尺寸)設(shè)計(jì)中的原則和技巧。而所有技巧的核心在于約束線圖分析法的運(yùn)用。該方法可將機(jī)械連接的約束及自由度用一組空間線圖來表示,以達(dá)到可視化的目的。事實(shí)上,無論是精密儀器、辦公用品,還是汽車、飛機(jī)、空間站等,任何機(jī)械裝置都可找到這類線圖。了解這些設(shè)計(jì)原理不僅對求解疑難設(shè)計(jì)問題有幫助,同時(shí)也有助于設(shè)計(jì)質(zhì)優(yōu)價(jià)廉的新裝置。
此外,本書還提供了豐富的設(shè)計(jì)實(shí)例,以便于讀者迅速了解機(jī)械的工作原理,提高機(jī)械創(chuàng)新的技能以及駕馭復(fù)雜機(jī)械分析與設(shè)計(jì)的能力。
正如本書作者所言:“一幅圖片抵得上一千個(gè)單詞,一個(gè)模型抵得上一千幅圖片!北緯M管蘊(yùn)含了深刻的運(yùn)動學(xué)原理,但運(yùn)用的是大量線框形式表達(dá)的二維、三維機(jī)械模型。另外,全文鮮有公式,并不像一般工科教材專著那樣公式通篇,這使得本書的可讀性非常強(qiáng)。
精密機(jī)械設(shè)計(jì):運(yùn)動學(xué)設(shè)計(jì)原理與實(shí)踐前言前言本書通過全面系統(tǒng)地探索那些歷史悠久但有些抽象晦澀的運(yùn)動學(xué)設(shè)計(jì)原理(廣泛用于精密儀器設(shè)計(jì)實(shí)踐中已逾百年),可使讀者從中獲取一組獨(dú)特而功能強(qiáng)大的法則和技巧。這些法則與技巧可用在任何機(jī)械設(shè)計(jì)中,無論何種類型和尺寸,無論設(shè)計(jì)的儀器精密與否。所有技巧的核心在于約束線圖分析法的運(yùn)用。該方法可將機(jī)械連接的約束及自由度用一組空間線圖來表示,以達(dá)到可視化的目的。這些線圖的空間關(guān)系一經(jīng)揭開,就可以發(fā)現(xiàn)在它們之間遵循一個(gè)相當(dāng)簡單的“法則”。盡管并不是新的,卻并不為人們所熟知。事實(shí)上,無論是精密儀器、辦公用品還是大型車輛等,任何機(jī)械裝置都可找到這類線圖。通過學(xué)習(xí)識別機(jī)器中的這些線圖,機(jī)械設(shè)計(jì)工程師將能夠以全新的視角來了解機(jī)器的工作原理,從而往往會令他們給出其各自領(lǐng)域內(nèi)特異問題的完美解答。這些原理集成在一起,就是本書所提到的“精確約束設(shè)計(jì)原理”。它將使設(shè)計(jì)者對機(jī)器的性能有更為深刻的理解,從而有助于設(shè)計(jì)者更容易地設(shè)計(jì)質(zhì)優(yōu)價(jià)廉的新裝置。
精確約束設(shè)計(jì)原理將各種看似不同領(lǐng)域的機(jī)器設(shè)計(jì)問題整合在一起。例如,表現(xiàn)約束和自由度的線圖既可以在機(jī)構(gòu)的構(gòu)件連接中找到,也可以發(fā)現(xiàn)于單個(gè)結(jié)構(gòu)內(nèi)部。因此,諸如結(jié)構(gòu)分析與機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)這兩個(gè)不同的領(lǐng)域完全可以歸于同類,因?yàn)閷Χ叨远伎刹捎孟嗤姆治黾记伞?br> 精確約束設(shè)計(jì)原理不僅僅可以應(yīng)用于機(jī)器構(gòu)件(部件)間的機(jī)械連接,有時(shí),我們需要跳出機(jī)器本身來審視這些連接,例如汽車的輪胎與道路之間的“連接”。當(dāng)工程師在設(shè)計(jì)汽車懸架機(jī)構(gòu)時(shí),為了確定諸如汽車轉(zhuǎn)向軸位置這類幾何特性,應(yīng)當(dāng)認(rèn)真考慮這種連接。與之類似的例子是,當(dāng)工廠生產(chǎn)線上需要傳送一個(gè)又薄又長的卷幅(或柔性板材)——比如紙——時(shí),我們必須將卷幅本身也作為機(jī)器的一個(gè)組成部分,并考慮傳送過程中卷幅與輥?zhàn)又g的機(jī)械連接關(guān)系。本書最后一章就是探討精確約束設(shè)計(jì)原理如何在卷幅傳送裝置中應(yīng)用。
本書可以給機(jī)器設(shè)計(jì)者以靈感。受眾讀者群包括與機(jī)器(汽車、農(nóng)業(yè)機(jī)械、飛機(jī)、空間站、望遠(yuǎn)鏡、辦公設(shè)備、精密儀器等)設(shè)計(jì)相關(guān)的工程師、設(shè)計(jì)師、科研人員、技師以及維修人員等,也可以是那些對機(jī)械癡迷或者希望能更好地理解機(jī)器工作原理的人員。本書的主題源于一些最基本的運(yùn)動學(xué)原理,看似抽象的理論通過豐富多彩的實(shí)例來補(bǔ)充。讀者從中定能極大地加深對機(jī)器工作原理的理解,提高創(chuàng)新設(shè)計(jì)高性能、低成本機(jī)器以及分析了解現(xiàn)有復(fù)雜機(jī)器的能力。
作者編寫本書的目的就是將有關(guān)機(jī)器設(shè)計(jì)的運(yùn)動學(xué)法則與技巧集成在一起,變成一個(gè)能使位于工程實(shí)踐第一線的工程師受益的系統(tǒng)實(shí)用教程。這些法則有些為大家所共知,有些則不然。其中的一些技巧則是全新的體驗(yàn)。例如,約束線圖分析技巧是新的,所有這些法則與技巧以書中的方式來集成也肯定是新的。集成后所謂的“精確約束設(shè)計(jì)原理”,更是一種具有實(shí)用價(jià)值的方法論。它從運(yùn)動學(xué)中的迷霧中沖出,將運(yùn)動學(xué)設(shè)計(jì)原理應(yīng)用到機(jī)械設(shè)計(jì)問題的各個(gè)層面,而并不僅僅用在精密儀器的設(shè)計(jì)中。
在對精確約束設(shè)計(jì)原理進(jìn)行闡述的過程中,本書首先介紹基本概念,然后
譯者的話
前言
背景
第1章物體間的二維連接1
1.1自由度1
1.2坐標(biāo)軸2
1.3約束2
1.4沿一給定直線約束的功能等效性4
1.5過約束5
1.6轉(zhuǎn)動瞬心(虛擬轉(zhuǎn)軸)6
1.7微小位移7
1.8一對相交于給定點(diǎn)約束的功能等效性7
1.9虛擬轉(zhuǎn)軸的例子9
1.10平行約束9
1.11一對平行約束的功能等效性11
1.12精確約束11
1.13約束裝置12
1.14銷孔連接13
1.15反力14
1.16反力區(qū)域15
1.17重復(fù)精度和絕對精度19
1.18螺紋:可調(diào)節(jié)的約束裝置20
1.19熱膨脹不敏感性設(shè)計(jì)21
1.20二維約束線圖圖示22
1.21串聯(lián)(級聯(lián))22
1.22轉(zhuǎn)動約束23
1.23轉(zhuǎn)動自由度線R與約束線C的交點(diǎn)23
1.24移動自由度等效表示為轉(zhuǎn)動中心在無窮遠(yuǎn)處的轉(zhuǎn)動自由度24
本章小結(jié)24
第2章三維約束裝置26
2.1球鉸26
2.2曲率匹配27
2.3單約束裝置28
2.4可調(diào)約束裝置30
2.5車輪31
2.6多約束裝置32
本章小結(jié)33
第3章物體間的三維連接34
3.1二維情況下的三維模型:約束圖34
3.2自由度線R與約束線C之間的關(guān)系35
3.3移動自由度T等價(jià)于無窮遠(yuǎn)處的轉(zhuǎn)動自由度R38
3.4一對相交自由度R:圓盤上的徑向線39
3.5兩平行自由度R:平行線構(gòu)成的平面42
3.6冗余線:過約束和欠約束43
3.7復(fù)合連接45
3.8耦合自由度R的矢量和47
3.9螺旋自由度48
3.10擬圓柱面50
3.11實(shí)例分析51
3.12小結(jié):自由度(R)與約束(C)之間的對稱性54
第4章柔性元件57
4.1理想柔性薄板57
4.2硬紙板模型60
4.3理想柔性細(xì)長桿61
4.4實(shí)際柔性連接中需要注意的問題61
4.5柔性連接中的約束與自由度線圖64
4.6柔性薄板的撓曲形狀66
4.7彈性屈曲67
本章小結(jié)71
第5章聯(lián)軸器72
5.1四約束聯(lián)軸器72
5.2三約束聯(lián)軸器73
5.3二約束聯(lián)軸器74
5.4單約束聯(lián)軸器77
5.5零約束聯(lián)軸器78
本章小結(jié)79
第6章機(jī)械裝置的自由度/約束(R/C)線圖80
6.1提供剛性精確卡緊定位的可拆連接(6C/0R)80
6.25C/1R84
6.34C/2R88
6.43C/3R92
6.5對偶線圖95
本章小結(jié)96
第7章結(jié)構(gòu)98
7.1引言98
7.2剛性形狀與柔性形狀101
7.3薄板102
7.4“理想”桿102
7.5二維剛性103
7.6二維鉸鏈疊加103
7.7結(jié)構(gòu)中的欠約束和過約束104
7.8三維剛性104
7.9三維鉸鏈疊加105
7.10六面體結(jié)構(gòu)106
7.11五面體盒子和六面體盒子的比較106
7.12多面殼體108
7.13剛性節(jié)點(diǎn)110
7.14結(jié)構(gòu)中的振動110
7.15制作紙板模型的方法與技巧111
7.16結(jié)構(gòu)特征點(diǎn)113
7.17載荷路徑113
7.18機(jī)器和儀器中的結(jié)構(gòu)件設(shè)計(jì)過程114
7.19剛性結(jié)構(gòu)間的連接114
7.20柔性結(jié)構(gòu)間的連接116
7.21與非剛性節(jié)點(diǎn)的連接116
7.22焊接引起的翹曲和變形117
附錄計(jì)算由于開放表面的對角線長度變化所引起的五面體盒的變形119
本章小結(jié)120
第8章卷幅傳送中的精確約束121
8.1卷幅的分類121
8.2二維問題122
8.3每個(gè)輥?zhàn)佣际且粋(gè)獨(dú)立約束123
8.4邊緣導(dǎo)引125
8.5弧形卷幅127
8.6卷幅在輥?zhàn)颖砻嫔媳匾摹稗D(zhuǎn)動”128
8.7卷幅與輥?zhàn)又g的連接:銷接和鉚接129
8.8帶法蘭的輥?zhàn)?30
8.9零約束卷幅支撐131
8.10在卷幅平面圖上增加“連接” 134
8.11懸臂136
8.12實(shí)例:卷幅傳送裝置的平面示意圖分析137
8.13雙輥皮帶傳送140
8.14鼓形輥?zhàn)?43
本章小結(jié)144