精密機械設計

本書從機器整體的功能、結構關係以及製造成本效益等方面出發，介紹達成機械精度所需要之公差原理與設計法則、組裝公差分析方法、重要傳動元件與精度標準規範、致動裝置與原理、誤差控制原理與方法以及光學機構設計重點。

《精密機械設計》一書是將機械設計中與精度有關之內容完整整理而成，全書共分成七章，各章內容簡單說明如下：
第一章、精度基本概念：解釋精度、誤差的基本概念，以及造成誤差的原因與因應的對策。
第二章、機械精度與公差：以完整有系統方式來介紹機械設計中的尺度、幾何公差，以及加工表面的粗糙度。
第三章、組裝公差分析與設計：傳統累積公差的計算方法，僅能確保設計正確性，但卻無法滿足現代製造工程之經濟加工性的要求，因此本章從統計觀點介紹具成本效益的尺寸公差配置方法。
第四章、精密傳動元件：介紹機械設備中幾種常見且重要的傳動元件：滾動軸承、線性軸承、滾珠螺桿、螺旋齒輪以及傳動軸。內容集中在各元件之精度等級規範方式與在設計上必須注意事項及可行之設計對策。
第五章、精密致動器：先介紹致動器在控制系統中所扮演的角色及各種不同的致動器，最後則以手機照相模組用的自動對焦致動器為實例來說明致動器設計流程、相關機構、電路設計，以及驗證。
第六章、機械傳動精度控制：以簡單清楚的方式，介紹現代機器所使用自動控制系統之原理與架構，包括常應用的微控制器軟硬體架構，以及感測器、伺服馬達驅動器相關硬體與電路等。
第七章、精密光學機構設計原理：本章先介紹光機設計使用材料之特性，再介紹透鏡之固緊問題、原理與方法，以及其他安裝會遭遇之問題與對應的設計法則，如接觸應力、彈性膠、撓性安裝等。
本書內容力求淺顯易懂，亦多貼近設計實務，除可做為一般大學或科技大學之相關機械設計課程之教科書，亦可做為從事設計實務工作工程師的參考用書。

蔡錫錚
現職：　
國立中央大學機械工程學系助理教授
學歷：
德國Braunschweig理工大學機械設計與精密機械元件研究所工程博士
德國Braunschweig理工大學機械系機械設計組文憑工程師
國立台灣大學機械工程學系學士
經歷：
國立中央大學機械系助理教授
台朔重工齒輪廠設計專員
國立台灣大學機械系助教

賴景義
現職：　
國立中央大學機械工程學系教授兼系主任
學歷：
美國俄亥俄州州立大學機械工程學系博士
美國俄亥俄州州立大學機械工程學系碩士
國立成功大學機械工程學系學士
經歷：
國立中央大學秘書室主任秘書
國立中央大學機械工程學系副系主任
國立中央大學研發處副研發長
國立中央大學研發處研究推動組組長
國立中央大學機械工程學系副教授

劉建聖
現職：　
國立中正大學機械工程學系副教授
學歷：
國立成功大學機械工程學系博士
國立清華大學動力機械工程學系碩士
國立清華大學動力機械工程學系學士
經歷：
國立中正大學機械工程學系助理教授
國立中央大學機械工程學系助理教授
工研院南分院雷射應用科技中心工程師

陳世叡
現職：　
國立中央大學機械工程學系助理教授
學歷：
美國南加州大學電機工程學系博士
國立台灣大學應用力學研究所碩士
國立台灣大學機械工程學系學士

陳怡呈
現職：　
國立中央大學機械工程學系助理教授
學歷：
國立交通大學機械工程研究所博士
國立交通大學機械工程學系學士
經歷：
美國加州柏克萊大學機械工程學系博士後研究
國家實驗研究院儀器科技研究中心副研究員

序

第一章 精度基本概念
1.1 概述
1.2 誤差概念
1.2.1 誤差定義
1.2.2 誤差分類
1.3 精度概念
1.3.1 精確度
1.3.2 重複精度與重現精度
1.3.3 靈敏度與解析度
1.4 誤差來源與分析
1.4.1 原理誤差
1.4.2 製造誤差
1.4.3 運轉誤差
1.5 誤差控制的方法
習題

第二章 機械精度與公差
2.1 概論
2.2 尺度公差
2.2.1 公差基本定義
2.2.2 ISO 尺度公差
2.2.3 通用公差
2.2.4 累積公差
2.2.5 累積公差計算實例
2.2.6 間隙控制之設計
2.3 ISO 配合系統
2.3.1 配合規範
2.3.2 常用之配合選用與設計意義
2.4 幾何公差基礎
2.4.1 幾何公差必要性
2.4.2 定義、符號與標註
2.4.3 幾何公差之標註
2.4.4 幾何公差之基準與基準系統
2.4.5 幾何公差之通用公差
2.5 公差原則
2.5.1 概述
2.5.2 基本定義
2.5.3 獨立原則
2.5.4 包容要求
2.5.5 最大實體要求
2.5.6 最小實體要求
2.5.7 可逆要求
2.5.8 公差相容要求之設計意義
2.5.9 幾何公差之標註方法
2.6 表面精度
2.6.1 表面粗糙度標註
2.6.2 加工方法與功能需求
習題

第三章 組裝公差分析與設計
3.1 前言
3.2 公差分析之統計基礎
3.2.1 統計公差基礎
3.2.2 常態分配與不良率分析
3.2.3 製程能力分析
3.3 尺寸鏈與公差分析
3.3.1 一維尺寸鏈分析
3.3.2 一維尺寸鏈計算方法
3.3.3 組裝公差分析模式
3.4 組裝公差設計
3.4.1 公差分析與公差配置
3.4.2 公差配置方法
3.4.3 進階統計公差分析與配置方法
3.5 公差分析與公差配置應用範例
3.5.1 塑膠蓋與橡膠墊
3.5.2 襯套擋環公差設計分析
習題

第四章 精密傳動元件
4.1 滾動軸承
4.1.1 概論
4.1.2 軸承精度等級與誤差種類
4.1.3 軸承間隙
4.1.4 軸承溫升與間隙變化
4.1.5 軸承配合之公差
4.1.6 軸承間隙控制與預壓設計
4.2 線性滑軌
4.2.1 概論
4.2.2 線性滑軌剛性與精度
4.2.3 組裝設計法則
4.3 滾珠螺桿
4.3.1 概論
4.3.2 滾珠螺桿精度與誤差
4.3.3 預壓方法
4.3.4 溫升影響
4.4 螺旋齒輪的精度與檢驗
4.4.1 概論
4.4.2 齒輪精度與量測
4.4.3 齒厚公差與量測
4.4.4 齒輪對背隙
4.4.5 齒輪對平行度
4.4.6 背隙控制方法
4.5 傳動軸
4.5.1 軸的剛性設計考量
4.5.2 軸的動平衡考量
習題

第五章 精密致動器
5.1 前言
5.2 致動器的原理與分類
5.2.1 電磁式致動器
5.2.2 靜電式致動器
5.2.3 壓電式致動器
5.2.4 電熱式致動器
5.2.5 形狀記憶合金致動器
5.2.6 氣液壓式致動器
5.2.7 磁致伸縮式致動器
5.2.8 其它致動器
5.3 致動器設計
5.3.1 手機照相模組用自動對焦致動器之背景簡介
5.3.2 音圈馬達自動對焦致動器的結構
5.3.3 音圈馬達自動對焦致動器的細部電磁設計
5.3.4 音圈馬達自動對焦致動器的電路設計
5.3.5 音圈馬達自動對焦致動器雛型品製作與實驗驗證
5.3.6 結論與展望
5.4 結語
習題

第六章 機械傳動精度控制
6.1 基本自動控制系統
6.1.1 系統動態特性
6.1.2 PID 控制器
6.2 微控制器軟硬體架構
6.2.1 8051 單晶片
6.2.2 可程式邏輯控制器
6.2.3 人機介面與裝置
6.3 精密感測技術
6.3.1 儀表放大電路
6.3.2 編碼器
6.4 伺服馬達及驅動器介紹
6.4.1 功率放大器
6.4.2 變頻器簡介
習題

第七章 精密光學機構設計原理
7.1 光機材料特性
7.2 透鏡固緊方法
7.2.1 單透鏡裝配
7.2.2 多透鏡裝配
7.3 光機介面與接觸應力
7.4 彈性膠安裝
7.5 撓性安裝
7.6 運動學裝配
7.7 調整機構
7.8 對準方法
7.9 消熱設計
7.10 反射鏡、稜鏡與濾光片裝配
習題

參考資料與文獻
索引