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出版者:中国电力出版社

作者:王建忠

出品人:

页数:225

译者:

出版时间:2006-6

价格:23.0

装帧:平装

isbn号码:9787508342160

丛书系列:

图书标签:

• 汽轮机
• 热力工程
• 动力机械
• 能源工程
• 机械工程
• 工业设备
• 发电
• 轮机
• 热机
• 工程技术

《现代精密机械设计手册》 概述 《现代精密机械设计手册》是一部面向工程师、技术人员和研究人员的综合性参考工具书，旨在提供在精密机械领域进行设计、制造和分析所需的核心知识和实用技术。本书内容涵盖了从基础理论到前沿应用的广泛范围，强调理论与实践的紧密结合，为读者提供一套系统、全面、深入的指导。本书的目标是帮助读者解决在精密机械设计过程中遇到的各种复杂问题，提升设计效率和产品性能，推动相关领域的技术进步。 核心内容 本书分为十一章，每一章都由该领域的资深专家撰写，确保内容的权威性和前沿性。 第一章：精密机械设计基础理论 本章深入探讨了精密机械设计所必需的基础理论。首先，详细阐述了材料力学在精密结构分析中的应用，包括应力、应变、弹性模量、泊松比等基本概念，以及如何利用这些概念进行零部件的强度和刚度校核。重点介绍了材料的疲劳、蠕变和断裂等失效机理，并提供了相应的计算方法和设计准则，以确保机械结构的可靠性。 其次，本章对振动与动力学理论进行了详尽的解析。涵盖了单自由度和多自由度系统的振动特性，包括固有频率、模态分析以及如何通过减振、隔振技术来抑制机械系统的振动。此外，还讲解了转子动力学、轴系稳定性分析以及如何避免共振等关键问题，对于确保高速旋转机械的平稳运行至关重要。 再者，章节中深入探讨了热力学与传热学在精密机械设计中的应用。分析了热应力、热膨胀对精密部件尺寸和精度的影响，并介绍了各种传热方式（传导、对流、辐射）以及散热设计方法，特别是在功率损耗较大的精密设备中，有效的热管理是保证性能稳定性的关键。 最后，本章还触及了流体力学基础，例如粘性流体、边界层理论以及在精密液压和气动系统中的应用，为相关章节的设计提供了必要的理论支撑。 第二章：精密机械传动系统设计 本章聚焦于精密机械传动系统的设计与优化。内容包括： 齿轮传动： 详细介绍了各种齿轮类型（直齿、斜齿、锥齿、蜗轮蜗杆等）的几何参数、强度计算、精度等级要求以及润滑与磨损分析。重点讲解了齿轮副的啮合特性、传动误差的产生原因及抑制方法，并对高精度齿轮的设计实例进行分析。 带传动与链传动： 涵盖了V带、同步带、链条等传动方式的选型、计算、张紧与寿命预测。分析了不同传动方式的特点、适用范围以及在精密机械中的应用技巧，例如如何减小传动波动，提高传动精度。 丝杠螺母机构： 深入研究了滚珠丝杠、直线导轨等直线运动传动机构的设计与选型。重点讲解了预紧力的施加、间隙的控制、润滑方式、抗磨损设计以及疲劳寿命的计算，这些是实现高精度定位和线性运动的关键。 关节机械臂与多自由度传动： 探讨了用于机器人和自动化设备的复杂传动结构，包括谐波减速器、行星减速器等高精度减速装置的设计原理、应用特点和选型原则，以及多自由度系统的协同控制和误差补偿策略。 第三章：精密机械结构设计与强度分析 本章着重于精密机械结构的合理设计与可靠性分析。 应力与应变分析： 运用有限元分析（FEA）等现代数值计算方法，对复杂结构的应力分布、变形和固有频率进行精确计算和预测。讲解了网格划分、边界条件设置、载荷施加等FEA操作要点，并提供了针对常见精密机械结构的案例分析。 刚度与变形控制： 详细论述了提高机械结构刚度的设计策略，包括材料选择、截面优化、加强筋设计以及预应力技术的应用。重点分析了影响结构变形的关键因素，并提供了抑制变形的设计指南，以满足高精度工作的需求。 轻量化设计： 介绍了在保证强度的前提下实现结构轻量化的技术，如仿生结构设计、拓扑优化、轻质高强度材料的应用等，这对于提高设备的动态响应和降低能耗具有重要意义。 抗冲击与抗振设计： 探讨了如何通过结构设计来增强机械设备抵抗外部冲击和振动的能力，包括吸能结构、隔振平台以及阻尼技术的应用。 第四章：精密轴承与滚动体设计 本章深入研究精密轴承的设计、选型和应用。 滚动轴承： 详细介绍了球轴承、滚子轴承、角接触轴承、圆锥滚子轴承等各类滚动轴承的结构特点、工作原理、精度等级以及疲劳寿命的计算。重点讲解了轴承的安装、润滑、预紧力调整等对性能的影响，以及如何选择合适的轴承以满足特定的工作条件。 滑动轴承： 涵盖了流体动压轴承、流体静压轴承、磁悬浮轴承等先进滑动轴承的设计原理、润滑分析、承载能力计算以及应用范围。特别关注了液体润滑的边界条件、油膜的形成与稳定以及摩擦损耗的控制。 直线运动轴承： 详细介绍了直线球轴承、直线滚子轴承、直线导轨等直线运动支撑件的设计、选型和安装要点，以及如何通过优化设计来减小摩擦、提高精度和延长寿命。 特殊轴承： 讨论了陶瓷轴承、高温轴承、真空轴承等在特殊工作环境下应用的轴承类型，分析了它们的材料特性、设计挑战和应用优势。 第五章：精密连接件与紧固件设计 本章关注精密机械系统中各种连接方式的设计与选择。 螺纹连接： 详细介绍了螺纹的基本参数、强度计算、防松措施（如锁紧垫圈、螺母锁紧等）以及扭矩控制。重点讨论了在精密装配中如何保证连接的稳定性和可靠性。 销连接与键连接： 分析了圆柱销、圆锥销、花键、普通键等连接方式的传力机理、强度计算以及选择原则，并结合实例说明其在精密传动中的应用。 焊接与粘接： 介绍了精密焊接（如激光焊接、电子束焊接）和粘接技术在精密部件中的应用，分析了不同工艺的优缺点、接头设计以及质量控制方法。 弹性连接： 探讨了弹簧、橡胶件等弹性元件在缓冲、减振、预紧等方面的应用，并提供了相关的设计计算方法。 第六章：精密密封技术 本章深入探讨了在精密机械中保证可靠密封的技术。 密封机理与失效模式： 分析了各种密封件（如O型圈、油封、垫片、机械密封等）的工作原理、受力状态、磨损机理和失效模式。 密封材料选择： 介绍了不同密封材料（如橡胶、聚四氟乙烯、金属等）的性能特点、适用范围以及耐化学性、耐温性等关键参数。 密封结构设计： 提供了各类密封件的结构设计准则，包括沟槽尺寸、压紧力、配合公差等，并结合实例讲解了如何优化密封结构以提高密封性能和可靠性。 动密封与静密封： 详细分析了旋转密封（如轴封、泵用机械密封）和静密封（如法兰密封、阀门密封）的设计要点和应用技巧。 第七章：表面工程与精密加工 本章关注提升零件表面性能和实现精密加工的方法。 表面处理技术： 介绍了电镀、阳极氧化、化学镀、PVD、CVD等表面强化和功能化技术，分析了其对提高零件的耐磨性、耐腐蚀性、硬度和降低摩擦系数的作用。 精密加工方法： 详细讲解了磨削、抛光、研磨、超精密车削、电火花加工（EDM）、激光加工等精密加工技术。重点分析了不同工艺的加工精度、表面粗糙度、加工效率以及在精密零件制造中的适用性。 刀具与磨料： 介绍了金刚石、立方氮化硼（CBN）等超硬刀具材料，以及各种研磨膏、抛光液等辅料的选择与应用，并讲解了刀具磨损与寿命预测。 第八章：润滑与摩擦学 本章系统阐述了精密机械的润滑理论和摩擦控制技术。 润滑剂基础： 介绍了润滑油、润滑脂、固体润滑剂等各类润滑剂的化学成分、物理性质、性能指标以及选择原则。 润滑机理： 详细分析了流体润滑、边界润滑、混合润滑等润滑模式，以及油膜厚度、油膜压力、油膜强度等关键参数的计算。 摩擦与磨损： 探讨了摩擦的产生机理、磨损的类型（如磨粒磨损、粘着磨损、疲劳磨损等）及其影响因素。 润滑系统设计： 讲解了集中润滑系统、油雾润滑、油浴润滑等润滑方式的设计与应用，以及润滑系统的过滤、冷却和监测。 第九章：精密测量与计量 本章聚焦于精密机械设计与制造中的测量与计量技术。 测量原理与仪器： 介绍了各种精密测量仪器，如测长仪、测角仪、轮廓仪、表面粗糙度仪、三坐标测量机（CMM）等的工作原理、技术指标和使用方法。 测量不确定度： 深入讲解了测量不确定度的概念、来源、评定方法和传播规律，以及如何通过科学的测量设计来减小不确定度。 几何量测量： 重点分析了尺寸、形状、位置、表面粗糙度等几何量公差的测量方法和评定标准。 动态测量： 介绍了用于测量位移、速度、加速度、力、扭矩等动态参数的传感器和测量系统。 第十章：可靠性工程与故障分析 本章强调了精密机械的可靠性设计和故障诊断。 可靠性理论： 介绍了失效率、平均无故障时间（MTTF）、可靠度函数等可靠性指标，以及概率分布在可靠性分析中的应用。 可靠性设计方法： 讲解了冗余设计、故障树分析（FTA）、失效模式与影响及危害性分析（FMEA）等提高机械可靠性的设计方法。 故障诊断与预测： 探讨了状态监测技术、信号分析技术、人工智能辅助诊断等方法，用于及时发现和预测机械故障。 维修性与可用性： 分析了维修性指标、维修流程设计以及提高设备可用性的策略。 第十一章：新兴技术与应用展望 本章展望了精密机械设计领域的前沿技术和未来发展方向。 微机电系统（MEMS）： 介绍了MEMS器件的设计、制造和在传感器、执行器等方面的应用。 纳米技术与超精密制造： 探讨了纳米加工技术、分子束外延、原子层沉积等在制造超精密部件中的应用。 智能制造与数字化设计： 讨论了数字化孪生、物联网（IoT）、大数据分析在精密机械设计、制造和维护中的作用。 生物与医疗精密机械： 介绍了精密机械在医疗器械、生物工程等领域的新兴应用，如微创手术器械、药物输送系统等。 《现代精密机械设计手册》是一部不可或缺的参考书，为从事精密机械相关工作的专业人士提供了一个全面、权威的知识平台，帮助他们应对日益复杂的工程挑战，创造更先进、更可靠的机械产品。

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我简直不敢相信一本书能把“振动与喘振”这个让人头疼的问题讲得如此系统和透彻。《汽轮机分册》在这方面的处理，简直可以称得上是艺术。它没有停留在现象的描述，而是直接深入到了系统的动力学建模层面。书中对转子动力学、轴承特性以及气动弹性力学的相互作用进行了极为详尽的数学推导和物理图像的构建。我尤其欣赏作者在介绍故障诊断时所采用的“从原理到实践”的叙事方式。比如，当讨论到转子不平衡时，书中不仅展示了FFT分析图谱，还用非常形象的语言解释了这些频谱峰值背后所代表的实际物理意义——是哪根轴、哪个轴承出了问题。对于我们这些经常处理现场突发故障的维护人员来说，这种知识的深度和广度是无价的。读完这部分内容，我感觉自己手里多了一套高精度的诊断工具，不再是凭感觉去猜测问题所在，而是可以基于严谨的理论去定位和解决。唯一的遗憾是，对于现代大型机组中越来越复杂的油气膜轴承的非线性特性探讨略显简略，但瑕不掩瑜，它已经极大地提升了我对汽轮机稳定性的理解。

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从一个侧重于运行维护角度来看，这本《汽轮机分册》的“运行、巡检与故障处理”章节是真正的宝藏。许多教科书只是罗列故障现象，然后给出标准处理流程，但这本书不同，它像是老厂长在耳边细语，告诉你“为什么”会发生这些事。例如，在讲解“隔层汽缸的内漏”时，书中不仅分析了不同工况下内漏对效率的影响曲线，更重要的是，它深入剖析了导致密封件磨损的根本原因——可能是工况的突然变化，也可能是润滑油膜的瞬时破坏。这种对因果链条的深度挖掘，极大地帮助我们制定预防性维护策略，而不是被动地等待事故发生。我特别喜欢书中关于“经济运行点”的讨论，如何通过调整负荷和抽汽压力，在保证系统安全的前提下实现最佳热力学效率。书中提供的图表清晰地标示了不同负荷下的热耗率变化，这对于我们日常进行负荷优化调度有着直接的指导意义。这本书真正做到了理论指导实践，而不是停留在空中楼阁。

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这本《汽轮机分册》真是让我大开眼界，尤其是对于结构设计和材料选择的深入探讨。我记得我翻到关于叶片制造工艺的那一章节时，简直就像是在听一位经验丰富的老工程师在手把手地教你。书中对不同类型汽轮机的演变路径梳理得非常清晰，从早期的复古设计到如今高效能的现代化机组，每一个技术迭代背后的原因分析得入木三分。特别是对于动静叶片的应力分析部分，书中给出的计算模型和实际案例的结合，让我这个在现场工作了几年的人都觉得受益匪浅。过去总觉得一些设计决策是经验使然，但这本书把背后的物理原理和工程逻辑剖析得透彻无比，让我对汽轮机的“脾气秉性”有了更深一层的认识。而且，作者在阐述复杂概念时，总能找到恰当的比喻或者图示，使得即便是初学者也能很快抓住核心要点。不过，如果能再增加一些关于新型复合材料在叶片应用上的前沿研究就更完美了，但就现有内容而言，它绝对是一本教科书级别的参考资料，值得反复研读。

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这本书的叙事节奏和知识铺陈方式，对于一个想系统性了解热能工程全貌的人来说，简直是量身定做。它从最基础的热力学循环开始，稳步推进到汽缸的布置，再到复杂的调速和安全保护系统。我最欣赏的是它对“控制系统”部分的详尽描述。在很多专业书籍中，控制部分往往被简化或草草带过，但《汽轮机分册》却花了大量篇幅来解析PID控制在汽缸旁路调节、主蒸汽压力稳定等场景中的具体应用，甚至连数字控制器的选型和软件逻辑也做了概述。这种全方位的覆盖，让我体会到设计一台现代汽轮机不仅仅是机械和热力的结合，更是一门精密的自动控制科学。当我读到关于紧急停机系统的冗余设计时，我深感作者对安全性的极致追求，书中对多个联锁保护回路的逻辑图解，清晰地展示了如何构建一个多层次、高可靠性的安全屏障。这本书的结构安排，使得阅读体验如同爬一座精心设计的阶梯，每一步都坚实可靠，视野不断开阔。

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我对这本书的价值评估，主要集中在它对“材料科学在汽轮机制造中的应用”这一维度的深入挖掘。作为一名材料专业背景的读者，我原本以为这本偏向机械热动类的书籍可能只会简单提及材料牌号，没想到它竟然详细对比了铬钼钢、镍基高温合金在不同级动叶上的疲劳寿命和抗蠕变性能差异。书中对材料的失效模式分析非常到位，尤其是对高温、高压环境下材料的应力腐蚀和氢脆现象的讨论，结合了微观结构变化的图谱，让人对“为什么选择这种钢材”有了更深刻的理解。它不再是简单的“用什么材料”，而是“为什么只有这种材料才能承受住这个工况下的荷载与腐蚀”。此外，作者对叶片表面涂层技术的介绍也十分前沿，包含了抗冲蚀涂层和隔热涂层的最新进展。这本书极大地弥补了以往我阅读的其他机械设计书籍中，材料部分过于概括的不足，它将材料科学的严谨性完美地融入到了具体的工程应用场景中，使得整本书的专业度达到了一个非常高的水准。

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