Mechanics and Design of Cam Mechanisms

Mechanics and Design of Cam Mechanisms pdf epub mobi txt 电子书 下载 2026

出版者:Pergamon Pr
作者:Fan Y. Chen
出品人:
页数:536
译者:
出版时间:1982-7
价格:USD 170.00
装帧:Hardcover
isbn号码:9780080280493
丛书系列:
图书标签:
  • cam
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具体描述

机械与设计:凸轮机构的原理、应用与优化 一本深入剖析现代机械传动核心部件——凸轮机构的权威专著 本书旨在为机械工程师、设计人员、高级技术学生以及从事精密传动系统研究的专业人士提供一本全面、深入且极具实用价值的参考书。它系统地梳理了凸轮机构从基础理论到前沿设计的完整知识体系,重点关注如何通过精妙的机构设计实现复杂运动规律的高效、可靠传递。 第一部分:凸轮机构基础理论与运动学(Fundamentals and Kinematics) 本部分是理解和应用凸轮机构的基石。我们首先从历史沿革与基本类型入手,明确凸轮机构在现代机械中的核心地位。 1. 凸轮机构的分类与基本组成: 深入探讨了不同类型凸轮(盘形、圆柱、端面、鼓形等)与从动件(尖顶、滚轮、平面、摇杆等)的组合特性,详细分析了它们在不同工况下的适用性。 2. 运动规律的数学描述: 这是本书的核心数学基础。详细推导了四种基本运动规律(等速、等加速/减速、简谐、三次/五次多项式)的位移、速度和加速度函数。特别强调了三次和五次多项式在抑制冲击和振动方面的优势,并给出了实际工程中的参数选择指南。 3. 瞬时曲率分析与刚度评估: 超越基础的运动学,本书引入了瞬时曲率中心的概念,用以评估机构在高速运行时的应力集中风险。推导了考虑柔性变形的刚度模型,为后续的动力学分析奠定基础。 4. 运动规划与间隔设计(Zoning): 针对多循环凸轮,详细介绍了如何通过优化运动间隔(dwell、rise、return)来平衡机构的平稳性、工作效率和尺寸要求。提供了基于MATLAB/Python的运动规划算法实例。 第二部分:动态性能与优化设计(Dynamics and Performance Optimization) 现代机械对速度和精度的要求极高,本部分专注于将理论运动转化为实际可运行的、高动态性能的机构。 5. 机械动力学分析: 详细分析了凸轮机构中的惯性力、摩擦力、冲击载荷和振动问题。建立了考虑从动件质量、弹簧预紧力和机构阻尼的完整动力学模型。重点讨论了如何利用有限元分析(FEA)验证高频振动模态。 6. 接触应力与磨损分析: 深入探讨了滚子与凸轮表面之间的赫兹接触应力计算,并结合材料科学,分析了不同表面处理工艺(如渗碳、氮化、DLC涂层)对机构寿命的影响。引入了基于累计损伤的疲劳寿命预测模型。 7. 凸轮机构的振动抑制技术: 这是本书区别于传统教材的关键章节。详细介绍了主动振动抑制方法,包括: 补偿质量法(Counterbalancing): 动态平衡的精确计算与实现。 柔性从动件设计: 通过优化弹簧刚度和阻尼比,将系统的固有频率避开驱动频率。 柔性凸轮设计(Flexible Cam): 探讨了在特定工况下,利用材料弹性形变来“软化”运动轨迹的方法。 8. 摩擦与润滑的工程实践: 全面评估了不同润滑体系(边界润滑、流体动力润滑)在凸轮-从动件接触界面上的表现。提供了基于ASME标准和实际运行数据的摩擦系数查找表与优化建议,旨在最小化能量损失和热量产生。 第三部分:制造工艺与误差补偿(Manufacturing and Error Compensation) 精确的机构依赖于精确的制造。本部分聚焦于如何将设计转化为高精度的物理实体。 9. 误差来源与公差链分析: 系统识别了制造过程中导致运动误差的主要因素,包括机床精度、夹具误差、热变形和装配间隙。建立了基于蒙特卡洛模拟的公差链分析模型,用于量化这些误差对最终输出精度的影响。 10. 凸轮的高精度加工技术: 详细介绍了适用于不同材料和精度要求的加工方法: CNC五轴联动铣削/车削: 适用于复杂三维凸轮的直接加工。 精密磨削技术: 针对高硬度、高光洁度要求的表面。 电火花加工(EDM)与电化学加工(ECM): 在难加工材料中的应用。 11. 轮廓误差的测量与反馈: 介绍了激光跟踪仪、坐标测量机(CMM)在凸轮廓线检测中的应用。重点阐述了基于实测数据的误差反向补偿策略(Error Mapping),即将测量到的偏差导入数控系统,实现对加工路径的实时修正,以达到纳米级精度。 第四部分:特殊凸轮机构与前沿应用(Special Mechanisms and Advanced Applications) 本部分拓展了凸轮机构的应用边界,涵盖了非传统设计和新兴领域的应用案例。 12. 三维凸轮机构: 详细分析了端面凸轮、蜗杆凸轮以及复杂曲面凸轮的设计原理,尤其关注其在实现多自由度耦合运动中的潜力。 13. 凸轮的优化设计方法: 引入了现代优化算法,如遗传算法(GA)和粒子群优化(PSO),用于同时优化多个目标函数(如:最小化最大加速度、最大化刚度、最小化轮廓角)。提供了将这些算法集成到CAD/CAE流程中的实用指南。 14. 凸轮机构在现代自动化中的集成: 通过多个实际工程案例(如高速包装机械的拾取与放置系统、半导体制造中的晶圆对准机构、内燃机可变气门正时系统),展示了凸轮机构如何结合伺服电机和传感器技术,实现高度柔性和可重构的运动控制。 结语: 本书不仅是理论的集合,更是从概念到成品的全程工程指南。通过对基础、动力学、制造和应用的系统性梳理,读者将能够设计出性能卓越、寿命可靠、且适应未来高速精密制造需求的凸轮传动系统。

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读后感

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用户评价

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拿到这本书,我第一反应就是它的厚重感,这往往意味着内容的翔实和深入。我一直对机械动力学和机构学有着浓厚的兴趣,尤其是那些能够实现精确控制和复杂运动的机械装置。凸轮机构,顾名思义,就是通过一个凸起的轮廓来驱动另一个部件运动的巧妙设计。在许多自动化设备、精密仪器乃至日常生活中的小家电里,都能看到它们的身影。它们的存在,往往是实现特定运动轨迹的关键。我特别希望能在这本书中找到关于凸轮廓线设计方法的详细阐述,比如如何根据目标运动曲线(如等速、等加速、余弦加速等)反推出所需的凸轮形状,以及在设计过程中需要考虑哪些关键因素,例如接触应力、磨损、噪声等。我设想书中可能会包含大量的数学公式和推导过程,这对于理解凸轮机构的力学性能至关重要。毕竟,只有深入理解了背后的力学原理,才能在实际设计中做到游刃有余,避免出现不必要的错误。我也很期待书中能探讨不同类型凸轮(如盘形凸轮、圆柱凸轮、移动凸轮等)的特点、优缺点以及各自的应用场景。此外,如果书中还能包含一些关于凸轮加工工艺的介绍,或者一些关于如何选择合适材料来制造凸轮的建议,那就更完美了。毕竟,再好的设计,也离不开精密的制造。

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这本书的封面设计和书名,立刻激发了我对凸轮机构世界的探索欲望。我一直对那些能够将抽象的运动需求转化为具体机械动作的设计感到着迷,而凸轮机构正是其中的典型代表。我非常期待这本书能够深入讲解凸轮机构的设计理论,特别是如何将数学上的运动学方程转化为实际的凸轮轮廓。我希望书中能够提供关于不同凸轮设计方法的详尽说明,例如如何选择合适的运动规律(如匀速、匀加速、余弦加速等)来满足特定的工程需求。更重要的是,我希望能学习到如何在实际设计过程中考虑工程约束,例如如何计算接触应力以防止材料损坏,如何优化轮廓以减少磨损和噪声,以及如何选择合适的材料和制造工艺来确保凸轮机构的可靠性和耐久性。

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这本书的书名,"Mechanics and Design of Cam Mechanisms",听起来就充满了知识的密度和工程的实践性。我一直对那些能够巧妙地将机械原理转化为实际运动的工程技术非常着迷。凸轮机构,作为一种非常经典且广泛应用的传动形式,其设计和应用无疑是一个值得深入研究的领域。我个人尤其对凸轮机构的“力学”方面非常感兴趣,我希望这本书能够深入剖析凸轮和从动件之间的相互作用力,以及这些力如何影响机构的运动精度、磨损寿命以及整体的稳定性。我期待书中能够详细讲解各种常见的凸轮廓线设计方法,例如如何根据特定的运动规律(如等加速、正弦加速等)来反推出凸轮的几何形状。更重要的是,我希望能在这本书中找到关于如何优化凸轮设计以提高性能的指导,例如如何减小接触应力,如何提高传动效率,以及如何降低噪声和振动。我也希望书中能够涉及一些关于凸轮材料选择和热处理的知识,因为这些都会直接影响到凸轮的耐用性和可靠性。

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我之所以被这本书吸引,是因为它承诺深入探讨“Mechanics and Design of Cam Mechanisms”,这正是我在机械设计领域所寻求的深度和广度。在我的工作和学习过程中,我经常会遇到需要将旋转运动转换为往复或摆动运动的需求,而凸轮机构往往是实现这一功能的最有效和经济的解决方案之一。我迫切地希望这本书能够详细地介绍凸轮机构的设计方法,特别是如何根据给定的运动轨迹要求,反推出最优的凸轮轮廓。我期待书中能够涵盖各种凸轮廓线的设计理论,包括但不限于多项式曲线、样条曲线等,以及它们在实际应用中的优劣势分析。此外,我也非常关注凸轮机构在实际制造和装配过程中可能遇到的问题,比如加工精度、装配间隙、以及如何保证机构的长期可靠性。我希望能在这本书中找到关于如何进行运动学和动力学分析的实用方法,以及如何利用这些分析结果来优化设计。

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拿到这本书,我的第一感觉是它似乎非常扎实。书名“Mechanics and Design of Cam Mechanisms”直接点出了其核心内容,即凸轮机构的力学原理和设计方法。我一直对凸轮机构在各种自动化设备中的应用感到好奇,它们是如何在不使用复杂电子控制的情况下,实现如此精准和可靠的运动的?我期待这本书能够深入讲解凸轮机构的设计流程,从如何确定从动件的运动轨迹,到如何根据轨迹反推出凸轮的形状。我希望书中能够详细介绍不同类型的凸轮廓线(例如,圆形、椭圆、多项式等)的数学模型,以及它们的运动学和动力学特性。此外,我也非常关注在实际设计中需要考虑的工程问题,比如接触应力、磨损、以及如何选择合适的材料来制造凸轮和从动件。我希望这本书能够提供实用的设计指南和计算方法,能够帮助我解决在实际工程中遇到的设计挑战。

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看到这本书,我内心涌起一股强烈的求知欲。我一直对机械设计中那些巧妙的运动转换机制充满兴趣,而凸轮机构无疑是其中最具代表性的一类。我期待这本书能够深入浅出地讲解凸轮机构的设计原理,从基础的力学分析到复杂的轮廓设计。我希望书中能够详细介绍如何根据给定的运动需求,设计出最优的凸轮轮廓,并且能够深入探讨在设计过程中需要考虑的各种工程因素,例如接触力、磨损、润滑以及材料的疲劳强度等。我甚至期待书中能够包含一些关于现代凸轮设计工具和仿真软件的应用介绍,这将极大地帮助我提升在实际工程中的设计能力。

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这本书的出现,恰好填补了我最近在研究某个精密自动化设备时遇到的一个理论空白。在那个设备中,一个核心的运动部件需要实现一种非常复杂的、非线性的轨迹运动,而我一直在思考,除了传统的连杆机构或者伺服电机控制外,是否存在一种更简洁、更经济的解决方案。这时候,“凸轮机构”这个概念自然而然地浮现在我的脑海中。我一直觉得,凸轮设计是一种介于艺术与科学之间的精妙技艺。它需要对几何学有深刻的理解,对材料力学有扎实的掌握,更需要一种将抽象的运动需求转化为具体物理形态的创造力。我非常期待这本书能够带领我深入了解凸轮机构的设计原理,特别是关于如何设计出满足特定动态性能要求的凸轮轮廓。我希望书中能够详细介绍各种常见的凸轮运动规律,以及它们各自的优缺点。更重要的是,我希望能学习到如何根据实际应用的需求,选择合适的运动规律,并将其转化为实际的凸轮形状。例如,在高速运转的机械中,如何设计出能够减少冲击和振动的凸轮廓线?在需要高精度定位的场合,又该如何保证凸轮机构的重复定位精度?我甚至会去寻找书中是否包含一些关于现代凸轮设计软件的应用介绍,以及如何利用这些工具来辅助设计和优化。

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这本书的封面设计,老远就能吸引住我的目光。那是一种沉稳而又充满力量的配色,搭配上简洁大气的字体,立刻让人感受到一种严谨的学术氛围。我一直对机械设计领域抱有浓厚的兴趣,特别是那些能够将理论知识转化为实际应用的巧妙设计。而凸轮机构,无疑是其中最令人着迷的一类。它们看似简单,却能在各种复杂设备中发挥至关重要的作用,实现精准的运动转换和控制。我之所以选择购买这本书,很大程度上是因为它书名中“Mechanics and Design”这两个词。这预示着它不仅仅会讲解凸轮机构的基本原理,更会深入探讨其在实际设计中的应用,以及如何克服工程上的挑战。我期待这本书能够带领我从最基础的力学分析入手,理解凸轮的运动规律,再到如何根据实际需求进行参数化设计,优化机构的性能,甚至可能还会涉及一些先进的设计方法和仿真工具。我甚至猜想,书中会不会包含一些经典的凸轮机构案例分析,例如在汽车发动机、印刷设备、自动化生产线上是如何应用的,这些具体的例子将极大地帮助我将书本上的理论知识与工程实践联系起来,从而加深理解。此外,我非常看重书籍的深度和广度。一本好的技术书籍,应该能够满足不同水平读者的需求。我希望这本书能够既有足够的基础知识,让初学者也能入门,又能在高等理论和前沿技术方面有所建树,让有经验的工程师也能从中获得启发。当然,我也希望书中能够包含大量的插图和图表,因为机械设计本身就是一门视觉化的学科,清晰的图形能够事半功倍地帮助读者理解复杂的概念。

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这本书的书名,"Mechanics and Design of Cam Mechanisms",立刻引起了我作为一名机械工程师的强烈兴趣。我一直认为,凸轮机构是机械传动领域中一个非常精巧的设计,它能够以相对简单的结构实现复杂的运动转换。我特别希望这本书能够深入讲解凸轮机构的设计原理,尤其是如何根据特定的应用需求,设计出满足精确运动轨迹的凸轮轮廓。我期待书中能够包含关于各种凸轮运动规律的详细介绍,例如等速、等加速、简谐运动,以及余弦加速等,并深入分析它们各自的特点和在不同场景下的适用性。更重要的是,我希望能够学习到如何在设计过程中考虑实际的工程因素,例如接触应力、磨损、润滑以及材料选择等,这些都会直接影响到凸轮机构的性能和寿命。我甚至期待书中能包含一些关于凸轮机构的动力学分析方法,以理解其在高速运转时的动态特性,并找到优化设计以减少振动和噪声的途径。

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我一直在寻求能够深化我对机械设计理解的书籍,特别是那些能够将抽象理论与实际应用相结合的教材。凸轮机构,以其独特的结构和广泛的应用,一直是我关注的焦点。我一直认为,凸轮机构的设计不仅仅是绘制几个几何图形那么简单,它背后蕴含着丰富的力学原理和工程经验。我非常希望这本书能够系统地讲解凸轮机构的设计流程,从最初的概念构思,到具体的运动分析,再到最后的轮廓设计和材料选择。我期待书中能够包含关于如何进行运动学和动力学分析的详细方法,例如如何计算凸轮和从动件的速度、加速度、以及作用在机构上的力。我特别关注在设计过程中如何处理各种工程问题,比如接触应力、磨损、润滑、以及如何保证机构的刚度和稳定性。我希望书中能够提供一些实用的设计指南和计算公式,能够帮助我快速地解决实际工程中遇到的问题。此外,我也对书中关于不同类型凸轮机构的比较和分析非常感兴趣,例如盘形凸轮、圆柱凸轮、摇杆凸轮等,它们各自的适用范围和设计要点又有哪些不同。如果书中还能涉及一些先进的凸轮设计技术,例如数字孪生、AI辅助设计等,那就更加令人兴奋了。

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