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精密儀器設計原理(簡體書)
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商品簡介
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目次
書摘/試閱

商品簡介

《普通高校"十二五"規劃教材:精密儀器設計原理》對精密儀器設計的基本原理和常用方法進行了系統的論述,主要內容包括精密儀器設計中的一般問題與典型航空航天儀器系統設計的特色問題,反映了當前精密儀器設計的技術水平和相關成果,體現了該學科領域的研究前沿和發展方向。全書分為8章,包括精密儀器設計概論、精密儀器的設計思路、精密儀器的誤差分析、精密機械系統設計、精密機械伺服系統設計、精密光學系統設計、精密定位系統設計和航天陀螺系統設計。

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《普通高校"十二五"規劃教材:精密儀器設計原理》為北京航空航天大學“精密儀器設計”研究生精品課程建設項目的標志性成果之一,可作為工科高等學校相關課程的教材或教學參考書,還可供相關科研工作者和工程技術人員使用。

目次

第1章精密儀器設計概論
1.1儀器科學的內涵及其發展
1.1.1儀器科學的內涵
1.1.2儀器科學的發展
1.2航空航天精密儀器
1.2.1航空航天精密儀器的研究現狀
1.2.2航空航天精密儀器的發展趨勢
1.3精密儀器的基本組成與設計
1.3.1精密儀器的基本組成
1.3.2精密儀器設計的主要問題
1.3.3精密儀器設計的指導思想
1.3.4精密儀器設計的基本要求
1.3.5精密儀器設計的任務分析
1.3.6精密儀器設計的程序步驟
習題
第2章精密儀器的設計思路
2.1精密儀器的總體設計
2.1.1精密儀器的設計原理
2.1.2精密儀器的設計方法
2.1.3精密儀器的設計內容
2.1.4精密儀器的參數與指標
2.2精密儀器設計中的主要因素
2.2.1精密儀器設計中的溫度因素
2.2.2精密儀器設計中的力學因素
2.2.3精密儀器設計中的材料因素
2.2.4精密儀器設計中的其他因素
2.3精密儀器設計中的基本原則
2.3.1阿貝原則
2.3.2測量鏈最短原則
2.3.3封閉原則
2.3.4基面統一原則
2.3.5經濟原則
2.3.6運動學原則
2.3.7粗精分離原則
2.3.8價值系數最優原則
習題
第3章精密儀器的誤差分析
3.1誤差分析的基本問題
3.1.1誤差的概念及其內涵
3.1.2誤差分析的目的與意義
3.1.3誤差的分析及其評定
3.2誤差的來源及其計算
3.2.1誤差的主要來源
3.2.2誤差計算的方法
3.2.3有效數字及其運算
3.3誤差合成的常用方法
3.3.1儀器誤差的分類
3.3.2同類誤差的合成
3.3.3綜合誤差的合成
3.4誤差溯源及其算法
3.4.1微分法
3.4.2幾何法
3.4.3投影法
3.4.4瞬時臂法
3.5精度設計與誤差分配
3.5.1儀器的精度設計
3.5.2儀器的誤差分配
3.5.3儀器的精度校驗
習題
第4章精密機械系統設計
4.1支承件的結構與設計
4.1.1支承件的結構特性
4.1.2支承件的設計要求
4.2導軌系統的設計
4.2.1導軌的類型
4.2.2導軌的設計指標
4.2.3滑動摩擦導軌設計
4.2.4滾動摩擦導軌設計
4.2.5流體摩擦導軌設計
4.2.6彈性摩擦導軌設計
4.3主軸系統的設計
4.3.1主軸系統的要求
4.3.2圓錐軸系設計
4.3.3圓柱軸系設計
4.3.4滾動摩擦軸系設計
4.3.5流體摩擦軸系設計
4.4精密工作臺的設計
4.4.1工作臺的性能要求與組成
4.4.2導軌形式的選擇
4.4.3導軌的特性分析
習題
第5章精密機械伺服系統設計
5.1機械伺服系統的組成與性能
5.1.1機械伺服系統的組成及其特征
5.1.2精密機械伺服系統的設計要求及性能指標
5.1.3伺服系統設計的一般步驟
5.2伺服系統的執行元件
5.2.1執行元件的分類及其特點
5.2.2直流伺服電動機
5.2.3步進電動機
5.2.4交流伺服電動機
5.3電力電子變流技術
5.3.1開關器件特性
5.3.2變流技術
5.4伺服系統的設計
5.4.1開環伺服系統的設計
5.4.2閉環伺服系統的設計
習題
第6章精密光學系統設計
6.1光學儀器的基本組成
6.2光輻射源及其特征
6.2.1輻射的基本定律
6.2.2光譜的選擇性
6.2.3常見的輻射源
6.2.4輻射的傳輸
6.3人眼及其光學系統
6.3.1人眼的基本結構
6.3.2人眼的光學特性
6.3.3人眼的視覺特性
6.4光學系統的像差及像質評價
6.4.1光學系統的像質評價
6.4.2光學系統的像差公差
6.5光學系統總體設計原則
6.5.1光孔轉接原則
6.5.2物像空間不變原則
6.6照明系統設計
6.6.1照明方式與設計
6.6.2照明系統的要求
6.7典型光學系統設計
6.7.1望遠系統設計
6.7.2顯微鏡的設計
6.8光電傳感系統設計
6.8.1光電效應及光電傳感器
6.8.2光電系統設計
6.9光學系統設計的具體過程和步驟
習題
第7章精密定位系統設計
7.1微動器件及系統
7.1.1壓電、電致伸縮器件
7.1.2磁致伸縮器件
7.1.3電熱式微動機構
7.1.4機械式微動機構
7.2光柵定位測量系統
7.2.1莫爾條紋的定位測量
7.2.2莫爾條紋的讀數系統
7.2.3光柵副的設計
7.2.4莫爾條紋的影響因素
7.2.5莫爾條紋信號的細分
7.3激光干涉定位測量系統
7.3.1激光干涉儀的原理
7.3.2干涉儀的誤差分析
7.3.3典型干涉儀的結構
7.3.4激光干涉儀光路的設計原則
7.3.5提高干涉測量精度的措施
7.4其他編碼器
7.4.1線紋尺與度盤
7.4.2碼尺與碼盤
7.4.3旋轉變壓器
7.4.4磁柵
習題
第8章航天陀螺系統設計
8.1衛星姿態的控制
8.1.1被動姿態控制
8.1.2半被動姿態穩定和半主動姿態控制
8.1.3主動姿態控制
8.2控制力矩陀螺的原理與結構
8.2.1控制力矩陀螺的原理
8.2.2磁懸浮控制力矩陀螺
8.3磁懸浮控制力矩陀螺設計
8.3.1磁懸浮轉子系統設計
8.3.2框架伺服系統
8.4控制力矩陀螺在航天器上的應用
8.4.1控制力矩陀螺的動力學基礎
8.4.2單框架控制力矩陀螺系統構形設計及分析
8.4.3各種指標分析
8.4.4單框架控制力矩陀螺系統的控制律
8.4.5單框架控制力矩陀螺的控制律
習題
習題及參考答案
參考文獻

書摘/試閱



根據相應的公差極限,在調整誤差時首先要確定具體的對象。一般是先調整系統誤差、傳遞系數較大的誤差和容易變更的那些誤差項目。
最好把低于經濟公差極限的允差值都提高到經濟公差極限。從總極限誤差中將其合成值去掉,得到新的允許誤差后再次進行調整,使大部分零件的誤差都落在經濟公差極限之內。此時仍可能有少數誤差超過技術公差極限,可以進一步采用補償或修正的方法予以解決。
當調整到大多數的誤差項目在經濟公差極限之內、只有少數在生產公差極限內、極個別在技術公差極限之內,并且系統誤差的公差等級比隨機誤差高時,表明補償的技術措施得當并且經濟效果顯著,就可以認為是合格的。
如果經過反復調整之后仍然達不到上述要求,則應當從改變設計方案方面做進一步的考慮。
按照等作用原則分配誤差時,當有的誤差項目已經確定而不易再更改時,可以暫時從給定的允許總誤差中把它去掉,然后再對其余有可能改變的誤差項目進行適當的調整。
2.誤差補償
隨著對儀器精度水平需求的不斷提高,對加工工藝的要求也越來越高。這必將導致大幅度地增加制造成本,有時在工藝上可能還難以實現。因此在已有技術水平的情況下采用誤差補償技術,具有更加重要的意義。
誤差補償是儀器設計中的重要內容之一。通過誤差補償措施可以降低對儀器各部分的工藝要求或提高儀器的總體技術水平。誤差補償的手段是多種多樣的,例如可以采取優化調整的工藝措施;也可以采用修補、選配之類的配合方法。愛彭斯坦原則就是通過巧妙設計與合理布局,達到自動補償阿貝誤差的一種成功范例。
近年來隨著電子計算機技術的快速發展,在不增加儀器硬件開銷的情況下,采用軟件進行測量誤差補償的新技術有了很大的突破,尤其在三坐標測量機中得到了廣泛的應用。國內外一些學者在研究用軟件補償儀器的測量誤差方面已經做出了很多的成績。
誤差補償的主要步驟如下:
①明確儀器的總精度指標;
②形成產品的工作原理和總體方案,主要考慮理論誤差和方案誤差;
③安排總體布局和各分系統的配置,分別考慮各自的原理誤差;
④完成各零部件的結構設計,進行總精度的計算,找出全部的誤差源,計算相應的誤差表達式,制定零部件的公差與技術條件,確定誤差補償的方案;
⑤將給定的公差與技術條件標注到零件工作圖上,編寫技術設計說明書。

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