具体描述
本书主要讲述机械制造工艺的基础知识及夹具的有关知识。主要内容有件的定位、装夹及基准的选择，机械加工的精度及表面质量、工件的夹紧及紧机构、夹具的定位、分度和对刀，并对各类机床夹具作了简要的介绍。对常用的定位误差计算及工艺尺寸链计算也作了简要的介绍，并以生产实例进行说明。读者掌握这些知识后，可以了解对工作进行定位、夹紧及选用基准的正确方法，了解影响加工精度及表面质量的因素，能正确使用及调整夹具，并会进行必要的计算。
本书主要供中级机械工工人学习。
本书是由上海柴油机厂王家堆，上海冰箱压缩压厂董良玮编写，由上海柴油机厂瞿潜，上海鼓风机厂徐荣敬审稿。
《精密机械设计与优化理论》内容简介 前言： 本书旨在为读者构建一个全面、深入理解精密机械设计原理、优化方法及其在现代工程实践中应用的知识体系。随着科技的飞速发展，机械系统对精度、效率和可靠性的要求日益提高，传统的机械设计理念已难以完全应对新时代的挑战。因此，本书从理论基础出发，结合前沿的优化技术和工程实例，系统阐述了精密机械从概念设计到最终实现的全过程中的关键科学问题与工程解决方案。 第一部分：精密机械设计基础与理论 第一章：精密机械系统的基本概念与分类 本章首先界定了精密机械的内涵、特征及其在各个工业领域中的重要地位。详细探讨了区分普通机械与精密机械的关键指标，如运动精度、定位精度、重复定位精度和刚度要求。随后，对精密机械按功能、结构和应用领域进行了详尽的分类，包括精密测量仪器、精密加工设备（如CNC机床）、精密装配机器人、光学仪器以及微纳操作平台等。强调了系统化思维在精密机械设计中的必要性，即从整体功能出发，分解至子系统和零部件的设计，并进行整体性能评估。 第二章：精密运动与传动系统的分析 运动与传动是精密机械的核心功能载体。本章深入剖析了实现高精度运动的关键技术。重点研究了滚动轴承、滑动轴承在精密工况下的误差来源与补偿方法，包括热误差、负载误差和装配误差的量化模型。在传动方面，详细对比了机械传动（如精密齿轮、谐波减速器）和非接触传动（如直线电机、气浮轴承、磁悬浮轴承）的优缺点及适用场景。针对传动链中的误差传递规律，建立了系统的误差分配模型，指导工程师合理确定各部件的制造公差，以确保最终的系统精度满足设计指标。特别探讨了柔性传动机构（如柔性铰链）在超精密定位中的应用与建模。 第三章：精密结构的热稳定性与环境适应性 温度变化是精密机械系统精度最主要的干扰因素之一。本章系统阐述了热力学原理在机械设计中的应用。内容涵盖了热源识别、热传递路径分析（传导、对流、辐射）以及机电耦合下的热变形预测。详细介绍了提高结构热稳定性的设计策略，包括材料选择（如低热膨胀系数材料、复合材料）、热对称结构设计、主动/被动温度控制技术（如 Peltier 制冷、温控腔体设计）。同时，分析了湿度、振动、气压等环境因素对精密机构性能的影响，并提出了相应的环境防护和隔离措施。 第二章：精密机构的动力学建模与减振降噪 高动态性能是现代精密设备追求的目标。本章聚焦于机构的振动分析。首先，建立了适用于精密结构（包含大量柔性元件）的系统动力学模型，包括模态分析、瞬态响应分析和频率响应分析。重点讨论了结构阻尼的特性及其对系统响应的影响。在控制方面，介绍了主动和被动减振技术。被动减振包括隔振器的选择与设计（如粘滞阻尼器、质量弹簧系统）。主动减振则侧重于反馈控制理论在消除振动噪声中的应用，如利用加速度计获取误差信号，通过驱动器施加反作用力来抵消外部激励。 第二部分：精密机械系统的优化设计理论与方法 第三章：面向性能的参数化建模与仿真 在精密设计中，仿真和虚拟验证是必不可少的环节。本章讲解了如何构建高保真度的参数化设计模型。强调了从几何模型到系统级行为模型的转换过程。详细介绍了有限元分析（FEA）在结构强度、刚度分析中的应用，以及多体动力学（MBD）在机构运动仿真中的作用。特别关注了如何将设计变量（如尺寸、材料参数）与性能指标（如最大变形、固有频率）关联起来，形成可用于优化的响应面模型。 第四章：多目标优化理论在机械设计中的应用 现代精密系统的设计往往涉及多个相互冲突的目标（如刚度最大化与质量最小化，精度最高与成本最低）。本章系统介绍了多目标优化（Multi-Objective Optimization, MOO）的基础理论。深入讲解了帕累托前沿（Pareto Front）的概念及其在设计空间探索中的意义。详细介绍了改进的进化算法，如非支配排序遗传算法II（NSGA-II）和多目标粒子群优化算法（MOPSO）在精密机构拓扑优化和尺寸优化中的实施流程。 第五章：灵敏度分析与可靠性设计 设计参数的微小变化可能导致精密系统性能的显著下降。本章阐述了如何进行设计变量的灵敏度分析，以识别对性能指标影响最大的关键参数。这有助于设计者集中资源对敏感参数进行更严格的控制。此外，本章引入了可靠性设计（Reliability-Based Design Optimization, RBDO）的概念，通过概率方法量化设计的不确定性，确保系统在预设的置信水平下满足性能要求，这是从“确定性设计”迈向“鲁棒性设计”的关键一步。 第六章：面向制造约束的优化与反向工程 理想的优化结果必须能够被实际制造出来。本章探讨了如何将制造约束（如机床能力、公差等级、可加工性）融入到优化流程中。内容包括对增材制造（3D打印）和超精密加工（如磨削、激光加工）的工艺能力建模。在反向设计方面，介绍了如何利用扫描数据和点云技术，对现有精密设备进行逆向建模和性能评估，从而指导改进设计或进行故障诊断。 结论与展望 本书的最后一部分总结了精密机械设计所面临的挑战，如微纳尺度的制造难题、高速高动态下的误差控制，以及智能化设计与自适应控制的融合趋势。展望了未来精密制造向柔性化、集成化和智能化方向发展的方向。 适用对象： 本书内容深度兼顾理论严谨性和工程实用性，适用于机械工程、车辆工程、航空航天工程、仪器科学与技术等专业的高年级本科生、研究生，以及从事精密仪器、高端数控装备、自动化设备研发与制造的工程师和科研人员。阅读本书需要具备一定的机械设计基础、材料力学和控制理论知识。
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