這是一本教授如何采用簡(jiǎn)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 L�盉landing）曾經(jīng)在柯達(dá)公司工作長(zhǎng)達(dá)20余年。書中的許多機(jī)械模型都來(lái)自于生產(chǎn)實(shí)踐，是作者長(zhǎng)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(jiǎn)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(dòng)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(jiǎn)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(dòng)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(dòng)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(wú)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(lái)表示，以達(dá)到可視化的目的。事實(shí)上，無(wú)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(duì)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�盡管蘊(yùn)含了深刻的運(yùn)動(dòng)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(dòng)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(dòng)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(wú)論何種類型和尺寸，無(wú)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(lái)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(jiǎn)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(wú)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(shí)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(lái)了解機(jī)器的工作原理，從而往往會(huì)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(duì)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?duì)二者而言都可采用相同的分析技巧。
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(lái)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(zhǎng)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�間的機(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(duì)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(dòng)學(xué)原理，看似抽象的理論通過豐富多彩的實(shí)例來(lái)補(bǔ)充。讀者從中定能極大地加深對(duì)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(dòng)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(lái)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(dòng)學(xué)中的迷霧中沖出，將運(yùn)動(dòng)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(duì)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