精密机械工程学

　　《精密机械工程学》以涉及机械设计、加工与运用的精密机械工程学为主题，在这一相对狭窄的内容范围上进行整理归纳与总结提升。全书分成三部分内容：一是概论篇，介绍一些在技术上相对基础而敏感的话题，以及一些与市场变化前沿密切相关的精华内容；二是理论篇，精密二字应该包含精细、精确、精良、精华和周密、缜密、致密、机密等多层次的内容，不仅仅是零部件尺寸上的精密入微，更要围绕人们实现精良产品的中心目标展开讨论，力求建立理论思路清晰明了的体系；三是经验篇，把经验总结出来，记录下来，运用公开。本书不是传统意义上的机械原理、机械零件、机械加工工艺及其设备等教科书，而是一本侧重于机械设计与加工的、并为其提供基础和共性综合知识的辅助教材，一本联系市场变化与产业前沿信息的参考书，以及一本促进机械产业升级创新的专业基础书。本书适合机械大类科研院所的研究人员，以及从事机械设计、汽车设计等相关人员阅读。

　　姚其槐，1966年毕业于广西大学机械系。1982年获中国机械工程师证书。1987年东渡日本留学，1991年获日本松谷研究所自动化技术装置设计技术者证书。历任多家日本著名企业开发部长、技术部长和顾问，曾经任职过的大学、企业包括东海大学、东京农工大学、西铁城、横河电机、富士电机等。专攻M&E（机械、材料、制造&电子工学、装置、工学）工程，在流体机械、动力工程、精密绕线机、微型电机、工业自动化和海洋构造物、纳米基因工程等领域，先后完成60余项已产业化的重要成果。独立完成的日本国特许厅发明专利第3707027号，被收入《2002年度MEMS技术报告书》。1998年获上海市“出国留学人员来沪投资享受优惠资格认定证书”，并在上海成立企业。2010年创立北京星旋世纪科技有限公司，任技术总裁，已申请数十项发明专利，其中过半数发明专利在中国已经获得授权，部分发明专利获得美国、日本等国家授权。

前言
总论
第1篇概论篇
第1章目标设计过程(ＩＤＰ:ｉｎｎｏｖａｔｉｏｎ ｄｅｓｉｇｎ ｐｒｏｃｅｓｓ)8
第2章机械设计的基础13
第3章机械设计、装配和调整的系统均衡对称原理19
第4章机器人——高意义上的自动化精密机器28
第5章机械与脑科学37
第6章实现高精度和高效率的精密定位机构设计62
第7章弹性系统刚度链原理88
第8章滚动轴承的新动向103
第2篇理论篇
第1章绪论130
1.1实现高精确度运动130
1.2精密量、正确量、微细131
1.3为什么要高精度132
1.4现在的技术水平133
第2章高精度化的基本评价项目136
2.1基本评价项目136
2.2测定原理137
2.3评价项目的测定140
2.4评价项目的关系145
第3章信息量小的公理147
3.1概念化147
3.2实体化148
3.3评价148
3.4过去的评价法149
3.5信息计算法150
3.6满足度函数152
3.7评价实例153
3.8少几何要素公理155
第4章机能独立性的原理156
4.1理论156
4.2应用实例157
第5章综合设计的原理163
5.1理论163
5.2应用实例164
第6章间隙为零的原理172
6.1理论172
6.2间隙为零的约束运动机构(弹性支持法)172
6.3拘束173
第7章理论上的阿贝原理178
7.1理论178
7.2适用阿贝原理的实例179
7.3激光干涉计的利用181
第8章柔度原理184
8.1理论184
8.2柔度和断面利用率184
8.3力线的短化186
8.4用预压的方法使柔度小化187
8.5静压运动约束的柔度小化189
8.6柔度链概念193
第9章热变形小化原理195
9.1理论195
9.2热源分离195
9.3防止热移动196
9.4零膨胀的材料198
9.5对称性的效果200
第10章运动圆滑化的原理201
10.1理论201
10.2导轨的种类201
10.3长滑台204
10.4抵抗力重心207
10.5平衡重物207
10.6爬行滑动(曲棍球杆滑动)208
10.7往复运动209
10.8直线运动和曲线运动上的速度与方向210
第11章辅正原理211
11.1理论211
11.2辅正法的分类211
11.3理论计算法212
11.4静的模特法213
11.5动的模特法216
11.6反馈控制法217
第12章过滤效果的原理222
12.1理论222
12.2过滤要素的实例223
第13章缩小原理229
13.1理论229
13.2缩小机构的实例229
13.3扩大原理231
第14章加工精度的上限原理232
14.1理论232
14.2尺寸精度的上限值232
14.3形状精度的上限值233
14.4加工面表面粗糙度的上限值233
14.5加工变质层的上限值234
第15章要素技术的上限原理235
15.1理论235
15.2实现高精度平面的技术235
15.3实现高精度长度的技术237
15.4实现高精度圆柱的技术237
15.5实现高精度圆周分割的技术238
15.6实现高精度球、球面的技术238
第16章加工单位的原理240
16.1理论240
16.2加工单位和加工精度240
16.3小加工单位的加工方法实例242
16.4强制加工和加工单位的原理243
第17章母性原理244
17.1强制加工和母性原理244
17.2展成法和成形工具法245
17.3强制加工法的高精度化245
第18章研磨抛压的原理248
18.1选择压力加工法和研磨抛压的原理248
18.2研磨249
18.3抛光加工与超精加工251
18.4机械化学抛光253
18.5滚压加工253
第19章能量加工异方性原理255
19.1能量加工和异方性原理255
19.2物理的能量加工256
19.3物理化学的能量加工258
19.4电气化学的能量加工259
19.5化学的能量加工259
19.6热的能量加工262
19.7加工精度263
19.8放电加工的后续研磨加工原理264
19.9去毛刺技术原理264
第20章加工上的阿贝原理266
20.1理论266
20.2实例266
第21章被削材原理269
21.1理论269
21.2被削材的均质性269
21.3被削材的稳定性271
21.4量块的加工实例271
第22章无变形支承的原理273
22.1理论273
22.2无变形支承的实例274
第23章多阶段加工的原理277
23.1理论277
23.2形状误差和柔度277
23.3磨粒加工与前压误差279
23.4加工变质层280
第24章组装加工的原理282
24.1理论282
24.2自切282
24.3偶件法284
第25章滚动轴承装配精度进化原理286
25.1多联轴承的高精度装配方法286
25.2高精度机械要素母件进化原理289
第26章金属组织对尺寸精度和力学性能的影响原理290
第3篇经验篇
定则1：温度上升10℃寿命减半定则296
1.1定则成立的根据296
1.2忽视该定则的危害298
1.3定则使用注意事项298
1.4定则使用效果298
定则2：配合间隙1/5000优化定则299
2.1定则成立的根据299
2.2忽视定则的危害300
2.3定则使用注意事项301
2.4定则使用效果301
定则3：硬度对疲劳强度的比为18的定则301
3.1定则成立的根据302
3.2忽视定则的危害302
3.3定则使用注意事项303
3.4定则使用效果303
定则4：切口0.5mm疲劳强度减半定则303
4.1定则成立的根据304
4.2忽视定则的危害304
4.3定则使用注意事项305
4.4定则使用效果305
定则5：抗拉强度与冲击强度成反比定则305
5.1定则成立的根据305
5.2忽视定则的危害307
5.3定则使用注意事项307
5.4定则使用效果307
定则6：疲劳强度大45HRC定则308
6.1定则成立的根据308
6.2忽视定则的危害309
6.3定则使用注意事项309
6.4定则使用效果309
定则7：耐疲劳表面精加工有效定则309
7.1定则成立的根据310
7.2忽视定则的危害310
7.3定则使用注意事项310
7.4定则使用效果311
定则8：抗拉强度与疲劳强度之比45定则311
8.1定则成立的根据311
8.2忽视定则的危害312
8.3定则使用注意事项312
8.4定则使用效果313
定则9：腐蚀下的疲劳无抵抗定则313
9.1定则成立的根据313
9.2忽视定则的危害314
9.3定则使用注意事项314
9.4定则使用效果314
定则10：C增加提高硬度有效定则314
10.1定则成立的根据314
10.2忽视定则的危害315
10.3定则使用注意事项316
10.4定则使用效果316
定则11：-60℃耐冲击无抵抗定则316
11.1定则成立的根据316
11.2忽视定则的危害317
11.3定则使用注意事项318
11.4定则使用效果318
定则12：冲击强度与淬火深度的比例定则318
12.1定则成立的根据318
12.2忽视定则的危害319
12.3定则使用注意事项319
12.4定则使用效果320
定则13：低温时热处理淬火程度对冲击强度的影响定则320
13.1定则成立的根据320
13.2忽视定则的危害321
13.3定则使用注意事项322
13.4定则使用效果322
定则14：硬度对抗拉强度的HBW×31%+18定则322
14.1定则成立的根据322
14.2忽视定则的危害323
14.3定则使用注意事项323
14.4定则使用效果324
定则15：高锰钢的低温耐冲击有效定则324
15.1定则成立的根据324
15.2如果不了解这个经验定则时可能出现的问题325
15.3在设计时对本经验定则适用上的注意要点325
15.4本经验定则适用时的效果325
定则16：中压、中速接触时的耐磨C0.9定则326
16.1定则成立的根据326
16.2如果不了解这个经验定则时可能出现的问题327
16.3在设计时对本经验定则适用上的注意要点327
16.4本经验定则适用时效果327
定则17：高压低速接触时为保证耐磨性而要避免使用碳的质量分数为0.9%的钢材定则328
17.1定则成立的根据328
17.2如果不了解这个经验定则时可能出现的问题329
17.3在设计时对本经验定则适用上的注意要点329
17.4本经验定则适用时的效果329
定则18：高压高速接触时含碳量与耐磨性的有效定则329
18.1定则成立的根据330
18.2如果不了解这个经验定则时可能出现的问题330
18.3在设计时对本经验定则适用上的注意要点331
18.4本经验定则适用时的效果331
定则19：有切口的零件材料的回火温度与疲劳强度的关联定则331
19.1定则成立的根据331
19.2如果不了解这个经验定则时可能出现的问题332
19.3在设计时对本经验定则适用上的注意要点333
19.4本经验定则适用时的效果333
定则20：回火温度与冲击强度的有关定则333
20.1定则成立的根据334
20.2如果不了解这个经验定则时可能出现的问题334
20.3在设计时对本经验定则适用上的注意要点335
20.4本经验定则适用时的效果335
定则21：抗拉强度与切削表面缺口敏感度比例定则335
21.1定则成立的根据335
21.2如果不了解这个经验定则时可能出现的问题336
21.3在设计时对本经验定则适用上的注意要点337
21.4本经验定则适用时的效果337
定则22：为确保耐冲击而回避C0.7以上的定则337
22.1定则成立的根据338
22.2如果不了解这个经验定则时可能出现的问题338
22.3在设计时对本经验定则适用上的注意要点339
22.4本经验定则适用时的效果339
定则23：钢板拉伸限界比为2以下的定则339
23.1定则成立的根据339
23.2如果不了解这个经验定则时可能出现的问题340
23.3在设计时对本经验定则适用上的注意要点341
23.4本经验定则适用时的效果341
定则24：冲压成形切断时抗张力确保定则341
24.1定则成立的根据341
24.2如果不了解这个经验定则时可能出现的问题343
24.3在设计时对本经验定则适用上的注意要点343
24.4本经验定则适用时的效果344
定则25：成形切断时的飞边与配合间隙的关系定则344
25.1定则成立的根据344
25.2如果不了解这个经验定则时可能出现的问题345
25.3在设计时对本经验定则适用上的注意要点346
25.4本经验定则适用时的效果346
定则26：冲孔成形模具刀口轮廓线的过渡圆角半径R与板材厚度t的比值R/t大于0.25的定则346
26.1定则成立的根据346
26.2如果不了解这个经验定则时可能出现的问题347
26.3在设计时对本经验定则适用上的注意要点348
26.4本经验定则适用时的效果348
定则27：冲压成形冲孔加工时孔的尺寸精度和冲头外径与模具刀口的间隙配合大小有关定则348
27.1定则成立的根据348
27.2如果不了解这个经验定则时可能出现的问题349
27.3在设计时对本经验定则适用上的注意要点349
27.4本经验定则适用时的效果350
定则28：反弹量与弯曲成形比R/t的关系定则350
28.1定则成立的根据350
28.2如果不了解这个经验定则时可能出现的问题351
28.3在设计时对本经验定则适用上的注意要点351
28.4本经验定则适用时的效果352
定则29：小冲压弯曲圆角半径R与板材厚度t的比值必须确保在1.5以上的定则352
29.1定则成立的根据352
29.2如果不了解这个经验定则时可能出现的问题353
29.3在设计时对本经验定则适用上的注意要点354
29.4本经验定则适用时的效果354
定则30：箱形产品冲压成形时其尖角部位防止破裂的圆孔加工必要定则354
30.1定则成立的根据354
30.2如果不了解这个经验定则时可能出现的问题356
30.3在设计时对本经验定则适用上的注意要点356
30.4本经验定则适用时的效果356
定则31：板材弯曲加工时必然出现弯曲棱线部位挠曲的
定则356
31.1定则成立的根据357
31.2如果不了解这个经验定则时可能出现的问题357
31.3在设计时对本经验定则适用上的注意要点358
31.4本经验定则适用时的效果358
定则32：冲孔间隔距离小为板厚2倍的定则359
32.1定则成立的根据359
32.2如果不了解这个经验定则时可能出现的问题360
32.3在设计时对本经验定则适用上的注意要点360
32.4本经验定则适用时的效果361
定则33：十字形角焊连接强度70%定则361
33.1定则成立的根据361
33.2如果不了解这个经验定则时可能出现的问题362
33.3在设计时对本经验定则适用上的注意要点362
33.4本经验定则适用时的效果362
定则34：焊口对接处的开口距离确保1/2定则363
34.1定则成立的根据363
34.2如果不了解这个经验定则时可能出现的问题364
34.3在设计时对本经验定则适用上的注意要点364
34.4本经验定则适用时的效果364
定则35：受焊接热影响区的抗冲击强度脆弱化定则365
35.1定则成立的根据365
35.2如果不了解这个经验定则时可能出现的问题366
35.3在设计时对本经验定则适用上的注意要点366
35.4本经验定则适用时的效果367
定则36：用记号和实际形状来防止焊接误差发生的定则367
36.1定则成立的根据367
36.2如果不了解这个经验定则时可能出现的问题368
36.3在设计时对本经验定则适用上的注意要点369
36.4本经验定则适用时的效果369
定则37：提高焊接热影响部位的抗拉强度定则369
37.1定则成立的根据369
37.2如果不了解这个经验定则时可能会出现的问题370
37.3在设计时对本经验定则适用上的注意要点371
37.4本经验定则适用时的效果371
定则38：肋板与法兰焊接位置分散定则371
38.1定则成立的根据372
38.2如果不了解这个经验定则时可能出现的问题373
38.3在设计时对本经验定则适用上的注意要点373
38.4本经验定则适用时的效果373
定则39：回避焊接热影响的小距离2倍于板厚的定则374
39.1本经验定则的成立根据374
39.2如果不了解这个经验定则时可能出现的问题375
39.3在设计上对本经验定则使用时的注意要点375
39.4本经验定则使用时的效果375
定则40：防止焊接部位破坏必须同尺寸焊接定则376
40.1本经验定则的成立根据376
40.2如果不了解这个经验定则时可能出现的问题377
40.3在设计上对本经验定则使用时的注意要点377
40.4本经验定则使用的效果377
定则41：对焊接后的表面进行加工有助于防止疲劳破坏
定则378
41.1本经验定则的成立根据378
41.2如果不了解这个经验定则时可能出现的问题379
41.3在设计上对本经验定则使用时的注意要点379
41.4本经验定则使用时的效果380
目录精密机械工程学ⅩⅦⅩⅧ
定则42：焊接缺陷程度与力学性能成反比的定则380
42.1本经验定则的成立根据380
42.2如果不了解这个经验定则时可能出现的问题381
42.3在设计上对本经验定则使用时的注意要点382
42.4本经验定则使用时的效果382
定则43：L形铸件内侧圆角半径确保T/3的定则382
43.1本经验定则的成立根据382
43.2如果不了解这个经验定则时可能出现的问题384
43.3在设计上对本经验定则使用时的注意要点384
43.4本经验定则使用时的效果384
定则44：铸件的加工余量与外形尺寸的比例定则384
44.1本经验定则的成立根据385
44.2如果不了解这个经验定则时可能出现的问题386
44.3在设计上对本经验定则使用时的注意要点386
44.4本经验定则使用时的效果386
定则45：铸件的长度与壁厚公差和外形尺寸的比例定则386
45.1本经验定则的成立根据386
45.2如果不了解这个经验定则时可能出现的问题388
45.3在设计上对本经验定则使用时的注意要点389
45.4本经验定则使用时的效果389
定则46：铸件起模斜度与铸模分型面的尺寸大小成比例
定则389
46.1本经验定则的成立根据389
46.2如果不了解这个经验定则时可能出现的问题390
46.3在设计上对本经验定则使用时的注意要点390
46.4本经验定则使用时的效果391
定则47：铸件小壁厚和外形尺寸的比例定则391
47.1本经验定则的成立根据391
47.2如果不了解这个经验定则时可能出现的问题392
47.3在设计上对本经验定则使用时的注意要点393
47.4本经验定则使用时的效果393
定则48：切削速度影响变质层深度定则393
48.1本经验定则的成立根据393
48.2如果不了解这个经验定则时可能出现的问题394
48.3在设计上对本经验定则使用时的注意要点395
48.4本经验定则使用时的效果395
定则49：残余应力与切削速度和背吃刀量的关系定则395
49.1本经验定则的成立根据395
49.2如果不了解这个经验定则时可能出现的问题396
49.3在设计上对本经验定则使用时的注意要点397
49.4本经验定则适用时的效果397
定则50：喷丸加工有助于提高表面硬度的定则398
50.1本经验定则的成立根据398
50.2如果不了解这个经验定则时可能出现的问题399
50.3在设计时对本经验定则适用上的注意要点400
50.4本经验定则适用时的效果400
参考文献401