具体描述
《精密机械学基础》为“普通高等学校测控技术与仪器专业规划教材”系列教材。全书以精密机械设计中常用机构和零部件为研究对象，介绍其基本理论、基本原理、设计方法及选型等。《精密机械学基础》共17章，其中第1、2章介绍精密机械学所需的力学基础知识，第3～7章介绍精密机械中常用机构的工作原理和运动特性等基本知识，第8、9章介绍精密机械设计所用材料的热处理方法和常用机械零部件的特点及其精度设计，第10～12章介绍精密机械设计所用的机械传动方法及其设计问题，第13、14章介绍精密机械设计中所用的支承问题，包括轴及轴承等的设计，第15～17章介绍精密机械中常用弹性元件、基座和导轨的设计方法及精密机械设计中常用的连接形式——螺纹连接、键连接、销连接。
《精密机械学基础》可作为测控技术与仪器专业“精密机械设计”课程的教材，亦可供有关专业人员参考。
好的，这是一份关于《精密机械学基础》的图书简介，内容详实，旨在全面介绍该领域的核心知识体系，但完全不涉及该书的具体章节内容或具体案例。 --- 图书简介：精密机械学基础 主题范围： 机械工程，材料科学，制造工艺，动态系统分析 目标读者： 机械设计与制造专业本科生、研究生，从事精密仪器、自动化设备、航空航天部件、高端制造工艺研发的工程师及技术人员。 图书定位： 本书旨在构建一个全面且深入的精密机械学知识体系框架，重点阐述支撑现代高精度制造与可靠运行的基础理论、关键技术要素及其相互间的内在联系。它超越了传统机械原理的范畴，聚焦于在纳米级到微米级精度要求下，系统所必须具备的结构稳定性、运动精度、热稳定性及环境适应性等核心议题。 第一部分：理论基石与精度溯源 本部分着重于奠定理解精密机械系统行为的理论基础，探讨影响系统性能的根本性因素。 1. 误差理论与计量学基础 精密机械的核心在于对误差的精确控制与量化。本节详述了从宏观到微观尺度的误差来源分类，包括系统误差、随机误差和环境误差。重点剖析了误差的传播模型，如何通过传递链分析（Kinematic Error Transmission Chain）追踪并确定误差的主要贡献源。深入讲解了现代计量学在精密测量中的应用，包括激光干涉、接触式探针系统的工作原理，以及如何利用统计过程控制（SPC）对制造和装配过程的精度进行有效监控和反馈。对误差的随机性分析，特别是如何建立误差的概率分布模型，是保障系统最终精度的关键前提。 2. 材料行为与界面科学 在精密系统中，材料的选择与处理直接决定了系统的极限性能。本部分考察了高精度机械部件所需的特殊材料特性，包括超高模量材料、低膨胀系数材料（如零/负热膨胀系数合金）以及陶瓷基复合材料的应用场景。重点探讨了材料在微观尺度下的力学行为，例如材料的微观硬度、疲劳极限在小尺寸效应下的变化规律。此外，材料表面的界面行为研究至关重要，包括润滑理论在极小接触面积下的有效性分析、表面能的影响、以及在极端环境（如真空或超净室）下材料间的粘附与摩擦特性，这些都是确保长期运行稳定性的基石。 3. 结构动力学与振动控制 精密系统的可靠性与运动稳定性高度依赖于其对外部干扰和内部激励的响应特性。本部分详细分析了连续体结构在精密工况下的模态特性提取方法，从离散化模型（有限元法基础）到实际的模态测试技术。重点阐述了如何通过结构拓扑优化来提高系统的固有频率、抑制特定频率范围内的振动响应，并分析了梁、板、壳等基本单元在小尺度下的振动特性修正。随后，深入探讨了主动和被动隔振技术，包括阻尼材料的选择、调谐质量阻尼器（TMD）的设计原理，以及如何针对特定环境噪声源（如地面振动、声波耦合）设计相应的隔离方案。 第二部分：精密运动、驱动与传动技术 本部分聚焦于实现高精度运动和力输出的核心机构设计与控制。 4. 几何误差与运动学补偿 精密运动系统的几何误差是其运动偏差的主要来源。本节系统梳理了机械系统中常见的几何误差模型，例如机械臂的位姿误差、导轨系统的直线度与平面度偏差。详细介绍了运动学误差建模的方法，区分了前向运动学、逆运动学以及它们在误差分析中的应用。随后，重点阐述了如何利用高精度传感器（如编码器、激光跟踪仪）对系统误差进行实时测量，并基于这些数据，设计和实现误差补偿算法（如Look-up Table补偿、参数化补偿）以闭环或开环方式修正驱动指令，从而将机械结构固有的误差转化到可接受的范围内。 5. 高精度驱动与执行器技术 驱动系统是实现精密运动的“肌肉”。本部分全面对比分析了不同类型精密驱动器的优缺点：直流/交流伺服电机、步进电机、以及更专注于高动态响应的线性电机。重点深入解析了超精密驱动技术，包括压电陶瓷（PZT）驱动器的工作机理、迟滞效应的补偿、以及其在纳米定位中的应用。对于高速、高精度系统，液压/气动驱动系统的流体动力学特性及流量控制的精确性也进行了深入探讨。特别强调了驱动系统中的摩擦与反冲（Backlash）对定位精度的影响，以及相应的消除或补偿策略。 6. 传动链的精度保障 传动机构是将驱动力矩转化为精确位移或速度的关键环节。本节详细分析了齿轮传动、蜗轮蜗杆传动在超精密应用中必须克服的挑战，例如齿面误差对传动误差（Transmission Error, TE）的影响、齿隙的控制与测量。对于依赖于接触的传动方式，如轴承与导轨，重点探讨了滚动轴承的游隙控制、预紧力的优化，以及流体动压/静压轴承在实现无接触运行中的流体动力学建模与稳定裕度分析。对于高精度运动，丝杠螺母机构的螺距误差修正、预紧消除轴向间隙的技术路线，以及谐波减速器在精密定位中的特性成为分析的重点。 第三部分：环境影响与系统集成 精密机械系统不能孤立存在，其性能受到外部环境和集成方式的深刻影响。 7. 热稳定性设计与分析 温度变化是造成精密机械系统漂移和形变的主要因素之一。本部分系统地讲解了热传导、对流与辐射的基本原理在机械结构中的应用。重点分析了热误差预算的制定过程，即如何评估不同热源（驱动器发热、环境温变、内部热平衡）对关键部件（如光学平台、测量基准）的影响。深入探讨了主动热控制技术，如温控元件（加热器、冷却回路）的布局优化、热对称性设计，以及如何利用材料的热膨胀系数差异进行结构补偿。 8. 气浮与磁浮支撑技术 为了在极高精度（亚微米甚至纳米级）定位中消除机械接触带来的摩擦和振动干扰，非接触支撑技术是必要的手段。本节详述了气体轴承（气浮轴承）的工作原理，包括流体动力润滑膜的建立、承载能力与刚度的计算，及其在高速和高真空环境下的适用性。同时，对磁悬浮技术（主动与被动）在消除机械摩擦、实现超高刚度支撑方面的潜力进行了评估，包括永磁体布局、电磁力矩的精确控制，以及反馈系统的设计要求。 9. 动态装配与集成化挑战 精密机械的最终性能往往取决于其装配过程的精度和系统的集成质量。本部分关注于精度传递链的末端——装配过程。详细介绍了激光跟踪仪、三坐标测量机（CMM）在装配过程中的定位与校准应用。探讨了柔顺机构（Compliant Mechanism）在复杂装配中的应用潜力，以及如何利用自动化和机器人技术进行超精密装配，特别是如何实时补偿和修正因装配误差导致的系统偏差，确保最终集成系统的性能指标达到设计要求。 --- 总结： 本书提供了一套从基础理论到前沿应用的严谨框架，旨在培养读者对精密系统行为的深刻洞察力，使之能够独立分析、设计和优化需要亚微米级或更高精度要求的复杂机械系统。它强调理论的严谨性、分析方法的实用性以及工程实践中对环境和误差的全面控制。
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