歷史已經(jīng)證明：精密機(jī)械是工業(yè)社會的基本要素。事實(shí)上，從集成電路制造，到光學(xué)零件加工，再到汽車生產(chǎn)，現(xiàn)代工業(yè)高度依賴于精密機(jī)械。鑒于目前已經(jīng)有許多優(yōu)秀的機(jī)械零件設(shè)計教材，本書假設(shè)讀者已經(jīng)熟知相關(guān)概念。精密機(jī)械是一個各部件相互協(xié)作的集成系統(tǒng)，因此，本書側(cè)重于精密機(jī)械部件的結(jié)構(gòu)設(shè)計，以及精密機(jī)械部件與傳感器和控制系統(tǒng)的集成優(yōu)化設(shè)計。在部件設(shè)計的論述中著重探討設(shè)計是如何影響機(jī)械的整體精確度、重復(fù)性以及分辨率等內(nèi)容。
　　任何一本教材都不可能涵蓋機(jī)械、傳感器及控制系統(tǒng)等設(shè)計的全部內(nèi)容。本書主要涉及精密機(jī)械部件及設(shè)備的集成設(shè)計。對傳感器和控制系統(tǒng)則先介紹其基本工作原理，然后通過實(shí)例給出市面上常見傳感器的特性，而控制系統(tǒng)的設(shè)計主要討論控制單元的選取及其對機(jī)械可控性的影響。
　　設(shè)計是分析與創(chuàng)新的結(jié)合，本書旨在為讀者提供清晰的理論背景和試驗(yàn)方法。在以往的設(shè)計類課程的教學(xué)中，我常常因不得不為學(xué)生們的課程設(shè)計準(zhǔn)備足夠的參考資料目錄而感到苦惱;反過來，站在學(xué)生的角度，設(shè)計時又常常因?yàn)闆]有所需的資料目錄而耽誤設(shè)計方案的順利完成。因此，在本書的設(shè)計實(shí)例中，給出了許多作者認(rèn)為相當(dāng)有用的市面上常見零部件的性能參數(shù)。以后，如有新的應(yīng)用實(shí)例，我也很樂意采納。
　　本書第1章從精密機(jī)械設(shè)計的基本原理入手，以精密機(jī)床和坐標(biāo)測量機(jī)為設(shè)計案例進(jìn)行深入探討。第2章詳細(xì)討論了機(jī)械誤差的物理原理，以及如何將這些知識運(yùn)用于機(jī)械誤差分配中。第3章和第4章分別介紹了在精密機(jī)床上應(yīng)用的各種類型的模擬傳感器和光學(xué)傳感器1。第5章討論了傳感器安裝方法。第6章給出了機(jī)床幾何誤差和溫度誤差的詳細(xì)案例研究。第7章討論了系統(tǒng)設(shè)計的注意事項(xiàng)。第8章和第9章分別討論了機(jī)床上常用的各種類型的直線和旋轉(zhuǎn)軸承，重點(diǎn)放在軸承的基本特性及其在機(jī)械系統(tǒng)中的動力學(xué)行為。第10章介紹如何定義驅(qū)動機(jī)構(gòu)的需求，并且詳盡介紹了精密機(jī)械系統(tǒng)中常用的各種類型的直線和回轉(zhuǎn)驅(qū)動器以及傳動裝置。
　　本書可作為高年級本科生及研究生的設(shè)計類課程教材，并且可供工程技術(shù)人員參考。作為教材，本書假定學(xué)生已具備了學(xué)習(xí)能力，能夠就書中提及的一些不熟悉的概念進(jìn)行深入研究。在許多方面，這樣的設(shè)計書是首次出版，因此對工程技術(shù)人員來說也極具參考價值。在很多情況下，書中給出了公式的詳細(xì)推導(dǎo)過程，以助于讀者更深入地理解問題的本質(zhì)。這些公式的應(yīng)用都以電子數(shù)據(jù)表的形式進(jìn)行了說明。
　　為什么學(xué)生們要學(xué)習(xí)成為設(shè)計工程師呢?看看你周圍的那些缺乏營養(yǎng)、缺少關(guān)愛的孩子，能夠幫助他們的資源，只有通過提升自然資源的價值來獲得。這也就意味著，我們需要新的·Ⅳ·產(chǎn)品，進(jìn)而產(chǎn)生許多就業(yè)機(jī)會，以幫助他們擺脫貧困。一旦有了產(chǎn)品需求，就需要制造出來，這樣會創(chuàng)造出更多的就業(yè)崗位。我們需要人設(shè)計出滿足人們需求的產(chǎn)品，我們需要人解決新產(chǎn)品的生產(chǎn)、分配、銷售以及售后服務(wù)問題，這將創(chuàng)造出更多的就業(yè)機(jī)會。我的目標(biāo)是幫助人們?nèi)グl(fā)現(xiàn)如何才能更好地使用自己的頭腦，并使他們能夠用自己的頭腦去幫助別人。
　　將你的大腦想象成為一個大型的能夠儲存信息的立方體的三維陣列，隨著時間的增長，這種儲存信息的立方體數(shù)量也隨之增加。例如，一旦讀者從書本上了解到一種新型軸承，該信息將被存放在知識立方塊中，使用軸承的新方法或許會存入想象立方塊中，之前的關(guān)于軸承的經(jīng)驗(yàn)或許會存入智慧立方塊中，你可以隨機(jī)地或者系統(tǒng)地搜索這一立方體陣列，從而找到解決問題的方法。在尋找解決問題的過程中，你常常發(fā)現(xiàn)已有的立方體并不包含所需的內(nèi)容，這樣，便會促使你去創(chuàng)造發(fā)明。
　　希望這本書能夠幫助讀者充實(shí)自己的立方體，并學(xué)會更加有效地、更加富有想象力地、更加聰明地運(yùn)用這些立方體，這是一個世界公民的責(zé)任。倘若不能充分利用你的大腦，豈不是白白浪費(fèi)了你的天賦。
　　本書花費(fèi)了四年時間寫成，期間得到了許多人和公司的支持，詳見致謝部分。本書經(jīng)過認(rèn)真校對，以盡量避免出錯2，但同時也歡迎讀者指出錯誤，以便日后印刷時得以修正。十分歡迎讀者對教材提出修改意見，包括添加新的內(nèi)容。學(xué)生用的習(xí)題集將另外結(jié)集成冊，同時，歡迎讀者補(bǔ)充新習(xí)題。
　　亞歷山大·亨利·斯洛克姆
　　機(jī)械工程系
　　麻省理工學(xué)院
　　馬薩諸塞大街77號
　　劍橋，馬薩諸塞州 02139
　　1　第3章和第4章按照字母順序介紹傳感器，而不是按照工作原理(如感應(yīng)的)進(jìn)行介紹，因?yàn)槲以儐柕默F(xiàn)實(shí)世界的工程師更喜歡這種方式。最終，信息內(nèi)容是相同的。歡迎讀者對此提出意見。
　　2　對于因利用本書信息而造成的損失，作者、編輯、出版社、贊助商或機(jī)構(gòu)不承擔(dān)任何責(zé)任。一名優(yōu)秀的工程師將會反復(fù)校驗(yàn)信息，特別是應(yīng)用于那些具有危險性的設(shè)計時。