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机械设计实用机构与装置图册 原书第5版》一书是机械类超级畅销书《机械设计实用机构与装置图册》的全面修订本！上版图册上市四年重印11次！总销量突破3万册！网站、地面店单品排名始终名列前位！这本独一无二的图册包括了1600多张不同的机构和机械装置图，介绍了典型机械零件的设计和功能，引导式点评，激发机械设计师灵感！汇集精妙图释，全景展现机械工程创新！
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| 內容簡介： |
本图册第5版进行了全面修订，并增加了新内容，包括1600多张经典机械结构和机械装置图例，用简洁的语言进行注解、关键点提示。本书中的图例和注解都很有趣又充满智慧，可以激发读者的创造力。每个图例代表了一种设计理念，供设计师参考提炼并在新的或改进的机械、机械电子和机电一体化产品设计中应用。
此中文翻译版为全本，包括内容有：机构设计基础，运动控制系统，固定和移动式机器人，再生能源生产机构，连杆驱动装置和机构，齿轮装置、驱动器和机构，凸轮、槽轮、棘轮驱动机构，离合和制动装置，锁紧、紧固、夹紧装置和机构，链条和带传动装置及机构，弹簧、螺纹装置和机构，联轴器及其连接，具有特定运动的设备、机构、机器，包装、运输、处理、安全机构和机器，转矩、速度、张紧和限制控制系统，气动、液动、电动、电子驱动仪器和控制，三维数字样机和仿真，快速原型，机械工程的新方向。
面对各种各样的机械设计问题，试图寻找出新的和不同的解决方案的读者可以浏览本书，参考其中的大量图例，使一些过去成功的机械发明通过改进而获得新的应用。
作为机械设计师便于使用的技术参考书，它既可以激发经验丰富的机械设计师的灵感，也可以作为工程类学生的学习参考。
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| 關於作者： |
在改行从事写作和编辑工作之前，NeiI Sclater曾担任军事工业方面的微波工程师和一家波士顿工程咨询公司的项目经理。他曾经是《电子设计》杂志、McGraw-Hill的《产品工程》杂志的编辑，然后成立了自己的技术通信公司。
Sclater先生先后为多个工业客户撰写过市场调查、技术性文章以及新产品发布。他的客户包括发光二极管、交换电源、锂电池制造商等。在这30年期间，他也直接为多种工程类出版物撰写了上百篇署名技术文章，这些文章涵盖了半导体装置、伺服机构和工业仪表等领域。
Sclater先生拥有布朗大学和东北大学的学位。他单独或与人合著了12本有关工程方面的著作，其中的11本由McGraw Hill专业出版集团出版。这些书涉及微波半导体装置、电子技术、电子词典、电力和光学和机械领域。在Chironis先生——本图册的第一作者去世之后，Sclater先生承担了后4个版本的编写和编辑工作。
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| 目錄：
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译者序
原版书前言
编者简介
第1章 机构设计基础
1.1 简介
1.2 物理原理
1.2.1 机器效率
1.2.2 机械效益
1.2.3 速度比
1.3 斜面
1.4 滑轮系统
1.5 螺旋千斤顶
1.6 杠杆和机构
1.6.1 杠杆
1.6.2 绞盘、绞车和卷扬机
1.7 连杆机构
1.7.1 简单平面连杆机构
1.7.2 特殊连杆机构
1.7.3 直线生成连杆机构
1.7.4 旋转或直线连杆机构
1.8 专用连杆机构
1.9 齿轮和齿轮传动
1.9.1 简单的齿轮传动链
1.9.2 复合齿轮传动链
1.9.3 齿轮的分类
1.9.4 实用的齿轮装置
1.9.5 齿轮齿形
1.9.6 齿轮术语
1.9.7 齿轮动力学术语
1.10 滑轮和传动带
1.11 链轮和链条
1.12 凸轮机构
1.12.1 凸轮机构的分类
1.12.2 凸轮术语
1.13 离合机构
1.13.1 外部控制摩擦离合器
1.13.2 外部控制刚性离合器
1.13.3 内部控制离合器
1.14 常见的机械术语
第2章 运动控制系统
2.1 运动控制系统概述
2.2 运动控制术语
2.3 机械部件组成的专门运动控制系统
2.4 运动控制中的伺服电动机、步进电动机和驱动器
2.5 伺服系统的反馈传感器
2.6 电磁阀及其应用
第3章 固定和移动式机器人
3.1 机器人简介
3.1.1 机器人的定义
3.1.2 固定自主工业机器人
3.1.3 机器人历史
3.1.4 全球机器人市场
3.2 工业机器人
3.2.1 工业机器人的优点
3.2.2 工业机器人的特性
3.2.3 工业机器人的几何学
3.3 4种不同的ABB工业机器人
3.3.1 IRB 2400
3.3.2 IRB 6400RF
3.3.3 IRB 6640
3.3.4 IRB 7600
3.4 自主和半自主移动机器人
3.4.1 通信和控制的选项
3.4.2 可以侦察和检索的陆上移动机器人
3.4.3 可以搜索和探索的潜水移动机器人
3.4.4 可以搜索和摧毁的机器人飞机（无人机）
3.4.5 可以观察和报告的行星探测机器人
3.4.6 能模仿人类行为的实验室科学机器人
3.4.7 可以递送和取回货物的商业机器人
3.4.8 清洁地板和修整草坪的消费机器人
3.4.9 一些娱乐或教育机器人
3.5 7种移动式自主和半自主机器人
3.5.1 两个探索火星六年的机器人
3.5.2 将取代勇气号和机遇号工作的机器人
3.5.3 应对民间紧急情况的爪式机器人
3.5.4 运送医疗用品的机器人
3.5.5 可以侦察和攻击敌人的远程操控军用飞机
3.5.6 搜寻水雷和障碍物的水下机器人
3.5.7 提供抗干扰手术和快速恢复的系统
3.6 机器人术语
3.7 改进的四肢机器人，一个更好的攀爬者
3.8 月球重力下六足机器人在网格上爬行
3.9 两个机器人控制另一个机器人穿越陡坡
3.10 跳跃时可操控的六足机器人
第4章 再生发电机构
第5章 连杆驱动装置和机构
第6章 齿轮装置、驱动器和机构
第7章 凸轮、槽轮、棘轮驱动机构
第8章 离合和制动装置
第9章 锁紧、紧固、夹紧装置和机构
第10章 链条和带传动装置及机构
第11章 弹簧、螺纹装置和机构
第12章 联轴器及其连接
第13章 具有特定运动的装置、机构和机器
第14章 包装、运输、处理、安全方面的机构和机器
第15章 转矩、速度、张紧和限定控制系统
第16章 气动、液动、电动和电子驱动仪器及控制
第17章 3D数字样机和仿真
第18章 快速原型
第19章 机械工程领域新的发展方向
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| 內容試閱：
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这是一本包括了机械结构和机械装置过去、现在和未来的机械工程参考书的第5版。与大多数工程类教科书注重用理论和数学公式来对独特的装置进行表述相比，本书特色是使用清晰的图示和简洁的描述。这本书包含了1600多张详细的机构图，能引起读者强烈的兴趣。希望书中图例的注解部分能帮助读者理解相关领域的一些基本概念，无论这些领域读者是熟悉，还是不熟悉。
书中的机构图和注解都很简单、有趣，并且充满智慧，也许书中的某一部分机构可以激发读者的创造力，使读者将它们提炼后应用于新的机械设计中或者重新进行机械设计。它们可以提供读者意想不到的解决方案，因为它们通常在现代产品的内部无法被观察到。电子电路和计算机的发展已替代了许多早期机械结构的应用，它们在减少产品价格的同时还可以提高产品的可靠性和工作效率。
尽管如此，许多被替代的机械零部件依然应用在不同的场合，在经过尺寸和材料的改变后以不同的结构形式和不同的功能应用于其他产品中，取得了良好表现。
经典的、经过时间检验的机构和机械装置似乎逐渐在消失，但其实它们只是以其他机构形式和应用出现。任何相信所有机构可以被电子电路取代的人只需检视一下自动上弦机械表、数码照相机、电子稳定轿车和巡航系统的复杂性就会了解这一点。
本书用图例的方式介绍了经典机械装置和最新的结合机械和电子的机电一体化装置，是读者个人技术书库必备的图书，并且提供了一种令人满意的方式，使读者快速了解新的知识领域或者快速拾起过去学过的知识。此外，希望这本书可以激励读者通过相关网站更新感兴趣主题的其他知识。
这本书哪些部分是新增的？
这本书的第5版新增了3章内容：第3章固定和移动式机器人，第4章再生发电机构和第17章3D数字样机和仿真。第18章快速原型进行了更新和全面的修订，一些新的文献被增添到第5章至第16章，使其成为本书的核心部分。第13章具有特定运动的装置、机构和机器添加了5篇新文献内容，也是本书核心的一部分。另外，第19章机械工程领域新的发展方向也增加了5篇新文献内容。
一些章节的快速浏览
第1章是关于基本的机械结构的内容，解释了一些机构的原理，包括斜面、千斤顶、杠杆、连杆、齿轮、滑轮、凸轮和离合器——在现代机械中的所有零件。另外，还列出了常用的机械术语。
第2章是关于运动控制的内容，用图和文字介绍了开环和闭环系统。另外，对组成现代自动机器人和机电一体化系统的关键机械零件、机电和电子元器件也进行了图文并茂的介绍，它们包括执行器、编码器、伺服电动机、步进电动机、旋转变压器、电磁阀和转速表。这章也列出了运动控制术语。
第3章是关于机器人的新探讨，包括对固定工业机器人和各种移动机器人的概述。对4种最新工业机器人的外形尺寸和主要技术参数进行了图文并茂的介绍。另外，对7种移动机器人采用图示和介绍主要技术参数的方式进行了描述。它们可以分别在火星、地球、空中和海底工作。本章其他部分讲述创新的NASA机器人，它可以攀爬、爬行、跳行和从悬崖上攀下。另外，本章还列出了普通机器人术语。
第4章是新增加的部分，描述进行无碳再生能源发电的主要方式，它们本质上都是靠机械来实现的，依靠风能、太阳能和自然界水的流动等免费能源来驱动。本书图文并茂介绍的例子有风力涡轮发动机及其工厂，4种不同的太阳能热电厂的概念，利用潮沙和海浪能源等方式。对这些工厂的上上下下都进行了陈述，目的是提醒读者注意它们所处的位置、工作效率、公众接受程度、备用能源和与电网的连接。本章还列出了风力涡轮机术语。
第17章也是新添加的内容，介绍了计算机软件的最新成果，使在电脑屏幕上进行3D新产品设计和旧产品改进变为可能，这些软件可以对产品虚拟模型用不同颜色的"片或块"来处理，并重新定义它的尺寸，以便完成机械设计，这些设计本身还包含了制造工艺参数。通用的仿真软件可以对一个模型进行虚拟机械和多物理场应力分析来验证设计和材料选择的正确性，而不需要制造出一个实体模型去检验。本章还列出了CADCAE术语。
第18章，是对上一章快速原型部分的进一步介绍，用图文并茂的方式叙述了国3D实体成型添加和消减过程的创新成果和一些新内容。用软的或硬的材料来进行快速原型，以便评判它们的实用性。当其他一些样品被制造出来进行实验室应力测试的时候，快速成型造出的样品已经开始展示了。另外，快速成型的新应用有旧机器替换零件、专业刀具和铸造模具的塑性加工。
第19章是对机械工程领域中最新研究成果的汇集和更新。这些成果包括微机电系统（MEMS）的最新发展，碳的同素异形体和纳米管实际应用的进展，以及石墨烯应用于透明薄片、强力纤维、电缆、电容器、电池、弹簧和晶体管等产品领域取得的进步。其他成果包括正在研究发展的电子显微镜和正在策划的月球电动车。
本书的核心章节是第5章到第16章，这些章节珍藏了各行各业收集到的、经过实际验证了的、经典的机械结构和机械装置图与介绍。这些经过修订的珍藏可以为工程师、设计师、教师、学生和对各种机械感兴趣的人提供有价值的参考。新增添的内容包括了精密的线性驱动器、多边形连接机构、滑动离合器、形状记忆合金锁紧装置和提高海水淡化效率的能量交换器。
本书详细的索引（中文版略去）可以使读者很容易找到书中专用机械结构、机械装置、零件和系统介绍的内容。
面对客观现实的工程选择
可再生能源与矿物燃料发电
在关于可再生能源发电的第4章讨论了产生无碳电网发电的三种最可靠机械方法。风力涡轮发电和聚光太阳能发电（CST）都是政府部门最适宜的候选发电方脑式。本书图文并茂地介绍了这些技术，并对它们的结构也从上到下地进行了叙述。利用海浪和潮沙也可以产生电能，但是这方面的技术远远落后于风能和聚光太阳能发电。
美国政府对建立再生能源发电厂提供经济补助，目的是为了减少大气层中使全球气候变暖的二氧化碳（C02）的排放。政府已经将使无碳、非水力发电厂所占的比例从现在的396提高到2020年时的2096作为目标。风能和聚光太阳能发电厂最契合这个发展目标，但是很多人担心建造这些工厂和淘汰矿物燃料发电厂，可能危害到电力工业满足国家对于低价、便于获得的电能的日益增长的需要。
因为无法将远离城市地区由再生能源产生的过量电力通过电网传输到耗电量大的大都市，产生再生能源的资源会被过分消耗。当没有了风或者太阳落山的时候，这些工厂必须提供备用的发电或电能来满足电网的供电需求。这些备用电源包括电池组、在融化的盐罐中储存的热能以及蒸汽发电机，但是由于工厂电能输出和气候变化因素的影响，最佳备用电源的选择无法确定。
数字3D与快速原型
近年来计算机软件的发展使在计算机上以3D的形式将抽象概念设计成为实体形式的产品成为可能。3D数字成型或建模的过程可以是一个初始的设计或者是从其他资源导入。软件可以分解3D图形，在同一个屏幕上分解的3D图形的形状、材料和形式在重新装配或改进产品设计前都是可以改变的。设计者可以和其他专家一起合作实现有效的设计。在产品被制造前，其设计是很容易进行调整的。
虚拟的仿真软件可以让3D数字成型实现虚拟的一个或多个应力测试，结果以带颜色的图形在计算机屏幕上显示出来。这些仿真包括机械和物理应力，这些仿真结果和在实验室中实验的结果很接近，在很多情况下，实验可以省略。这将减少制作实体样机所需要的时间和费用，也可以加快整个设计的过程，缩短上市周期。
然而，有许多因素决定了实体样机的必要性。有个实体样机的优点是便于检查，使所有与之相关的设计者和做市场的人员有机会对它进行评价。而且，一些产品需要对实体样机进行强制性实验，以确保其适合工业和消费者的安全标准。因为可以减少制作样机的成本，快速成型技术越来越广泛地得到接受。
实体样机可以用蜡、光敏聚合物，甚至是金属粉末作为原料，但是作为实验室实验的实体或者是实体的替代零件，可以用激光融化的金属粉末来制造。在热处理后它们可以获得与机械加工或铸造零件相当的强度。快速成型取决于CAD图中的尺寸，这些尺寸使软件控制快速成型机器对材料进行增加或消减。
本书的来源
从第4章到第16章的很多图片和说明最初来自于国内外一些50年前或者更多年前的工程期刊。它们最初被选择和出版可以追溯到20世纪50年代到60年代麦格劳-希尔教育出版集团出版的三本参考书中ODouglasC.Greenwood是当时麦格劳-希尔教育出版集团《生产工程》期刊的编者。作为后来的这本书第1版的编辑，NicholasChironis从那些书中选择了他认为值得保留下来的说明和图片。他把它们看做是成功设计理念的典范，可以被重复地用于新的或者改进的产品中，也是工程师、设计师和学生的宝贵资源。
这本书随后的4版中加入了新的图片和说明，对旧的内容进行了必要的重新修订，一些内容被删除，所有原有的标题都重新进行了修订，以便提高可读性和风格的一致性。所有的图例都是无量纲的，为了适应新的应用，它们的尺寸都可以进行相应的调整。对于制造商和出版社不再存在的参考文献进行了删除，但是可用的发明者的名字进行了保留，这对那些希望了解发明者专利情况的读者有用。本版书中所有提到的政府、学术实验室和制造商都有网址，可以去网上查找一些特定问题的进一步信息。
关于插图
除了从早期出版物和从实验室获得或制造商提供的一些插图外，本书的其他插图均是作者用台式计算机画的。这些图来源于书、期刊和网站。作者相信清楚的3D或者线框图，比那些带有额外和不清楚细节的图片能更快捷有效地交流工程信息。
致谢
感谢以下公司和机构允许我选用带有版权的插图，并以各种方式提供其他有价值的技术信息和在准备本版书时所有有用的信息：
ABB机器人，奥本山，密歇根州
桑迪亚国家实验室，桑迪亚公司，阿尔伯克基，新墨西哥州
spaceClaim公司，康科德，马萨诸塞州
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