精密機械設計
ISBN13：9787111565819
出版社：機械工業出版社
作者：(美)亞歷山大‧H.斯洛克姆
出版日：2017/08/04
裝訂：精裝
頁數：643頁
規格：26.4cm*18.6cm (高/寬)
版次：一版
內容簡介
本書既有先進的基礎理論體系，又特別重視工程實際，是精密機械領域中傳授知識、啟迪智慧、激勵創新的經典之作，是美國麻省理工學院公開課程的指定用書。本書將精密機械作為一個各個部件之間相互協作的集成系統，重點放在精密機械零件的機械結構設計及其與感測器和控制系統集成，以達到系統性能好；在設計中，強調設計將如何影響整個系統的精 的確、重複性和分辨率；提供了許多具有創造性的設計案例。全書共包括10章：第1章精密機械設計概論，第2章精 確度、重複性與解析度的原理，第3章模擬感測器，第4章光學感測器，第5章感測器的安裝與校準，第6章車削中心幾何誤差與熱誤差，第7章系統設計注意，第8章感測器的安裝與校準，第6章車削中心幾何誤差與熱誤差，第7章系統設計注意，第8章與接觸式軸承事項，第9章非接觸式驅動軸承，第10章。
目錄
譯者序
原版書前言
第1章 精密機械設計概論 1
1.1 引言 1
1.2 經濟學分析基礎 2
1.3 專案管理: 理論與實施 9
1.4 設計工程師應具備的素質 15
1.5 設計案例: 高速加工中心(HSMC) 29
1.6 設計案例: 三坐標測量儀 40
第2章 精確度、重複性與解析度的原理 52
2.1 引言 52
2.2 製訂系統誤差分配 55
2.3 準靜態機械誤差 71
2.4 動態力所造成的誤差 92
2.5 設計案例研究: 絲槓調整不當造成的支架直線度誤差 94
第3章 模擬感測器 101
3.1 引言 101
3.2 非光學感測器系統 106
第4章 光學感測器 141
4.1 引言 141
4.2 自準直儀 141
4.3 光學編碼器 145
4.4 光纖感測器 155
4.5 干涉感測器 158
4.6 雷射三角感測器 183
4.7 光電感測器 184
4.8 飛行時間感測器 189
4.9 視覺系統 190
第5章 感測器的安裝與校準 194
5.1 引言 194
5.2 感測器的定位 194
5.3 感測器的找正 198
5.4 感測器安裝結構設計 199
5.5 感測器安裝環境 202
5.6 曲面間的接觸 203
5.7 測量架構 209
5.8 感測器校準 219
5.9 感測器輸出與定位誤差對精度的影響 222
5.10 設計案例研究: 雷射遙測系統設計 224
第6章 車削中心幾何誤差與熱誤差 238
6.1 引言 238
6.2 SuperslantTM的齊次變換矩陣的建立 242
6.3 機床的測量 246
6.4 校準測量結果 251
6.5 測量誤差補償 259
6.6 誤差補償系統的即時實現 261
6.7 總結與結論 264
第7章 系統設計注意事項 266
7.1 引言 266
7.2 加工注意事項 267
7.3 材料 293
7.4 結構設計 300
7.5 連結設計 322
7.6 輔助系統 346
7.7 活動連結設計 354
7.8 設計案例: 磨削大型離軸光學零件的新型工具機 363
第8章 接觸式軸承 370
8.1 引言 370
8.2 滑動軸承 374
8.3 滾動軸承 391
8.4 旋轉運動的滾動軸承 405
8.5 直線運動的滾動軸承 422
8.6 撓性軸承 459
8.7 限制軸承熱效應的設計 474
8.8 案例分析: 主軸運動誤差測量 478
第9章 非接觸式軸承 485
9.1 引言 485
9.2 液體靜壓軸承 485
9.3 氣體靜壓軸承 508
9.4 磁浮軸承 541
第10章 驅動與傳動 553
10.1 引言 553
10.2 元件的動態比對 553
10.3 線性和旋轉伺服電動機 562
10.4 有限行程電磁致動器 574
10.5 壓電致動器 577
10.6 流體傳動系統 584
10.7 旋轉傳動元件 592
10.8 直線傳動元件 606
10.9 設計案例: 透過控制提高軸向剛度 640
前言/序言
歷史已經證明：精密機械是工業社會的基本要素。事實上，從積體電路製造，到光學零件加工，再到汽車生產，現代工業高度依賴精密機械。鑑於目前已經有許多優秀的機械零件設計教材，本書假設讀者已經熟知相關概念。精密機械是一個各部件相互協作的整合系統，因此，本書著重於精密機械部件的結構設計，以及精密機械部件與感測器和控制系統的整合最佳化設計。在部件設計的論述中著重探討設計如何影響機械的整體精確度、重複性以及解析度等內容。
任何一本教材都不可能涵蓋機械、感測器及控制系統等設計的全部內容。本書主要涉及精密機械零件及設備的整合設計。對感測器和控制系統則先介紹其基本工作原理，然後透過實例給出市面上常見感測器的特性，而控制系統的設計主要討論控制單元的選取及其對機械可控性的影響。
設計是分析與創新的結合，本書旨在為讀者提供清晰的理論背景和試驗方法。在以往的設計類課程的教學中，我常常因不得不為學生們的課程設計準備足夠的參考資料目錄而感到苦惱;反過來，站在學生的角度，設計時又常常因為沒有所需的資料目錄而耽誤設計方案的順利完成。因此，在本書的設計實例中，給出了許多作者認為相當有用的市面上常見零件的效能參數。以後，如有新的應用實例，我也很樂意採納。
本書第1章從精密機械設計的基本原理入手，以精密工具機和座標測量機為設計案例進行深入探討。第2章詳細討論了機械誤差的物理原理，以及如何將這些知識運用於機械誤差分配。第3章和第4章分別介紹了在精密機床上應用的各種類型的類比感測器和光學感測器1。第5章討論了感測器安裝方法。第6章給出了工具機幾何誤差和溫度誤差的詳細案例研究。第7章討論了系統設計的注意事項。第8章和第9章分別討論了機床上常用的各種類型的直線和旋轉軸承，重點放在軸承的基本特性及其在機械系統中的動力學行為。第10章介紹如何定義驅動機構的需求，並且詳盡介紹了精密機械系統中常用的各種類型的直線和迴轉驅動器以及傳動裝置。
本書可作為高年級本科生及研究生的設計類課程教材，並且可供工程技術人員參考。作為教材，本書假定學生已具備了學習能力，能夠就書中提及的一些不熟悉的概念進行深入研究。在許多方面，這樣的設計書是首次出版，因此對工程技術人員來說也極具參考價值。在許多情況下，書中給出了公式的詳細推導過程，以助於讀者更深入地理解問題的本質。這些公式的應用都以電子資料表的形式進行了說明。
為什麼學生們要學習成為設計工程師呢?看看你周圍的那些缺乏營養、缺少關懷的孩子，能夠幫助他們的資源，只有透過提升自然資源的價值來獲得。這也意味著，我們需要新的·Ⅳ·產品，進而產生許多就業機會，以幫助他們脫離貧窮。一旦有了產品需求，就需要製造出來，這會創造出更多的就業機會。我們需要人們設計出滿足人們需求的產品，我們需要人們解決新產品的生產、分配、銷售以及售後服務問題，這將創造出更多的就業機會。我的目標是幫助人們去發現如何才能更好地使用自己的頭腦，並使他們能夠用自己的頭腦去幫助別人。
將你的大腦想像成為一個大型的能夠儲存資訊的立方體的三維陣列，隨著時間的增長，這種儲存資訊的立方體數量也隨之增加。例如，一旦讀者從書本上了解到一種新型軸承，該資訊將被存放在知識立方體中，使用軸承的新方法或許會存入想像立方體中，之前的關於軸承的經驗或許會存入智慧立方體中，你可以隨機地或系統地搜尋這一立方體陣列，從而找到解決問題的方法。在尋找解決問題的過程中，你常常發現已有的立方體並不包含所需的內容，這樣，便會促使你去創造發明。
希望這本書能幫助讀者充實自己的立方體，並學會更有效地、更加富有想像力地、更加聰明地運用這些立方體，這是一個世界公民的責任。倘若不能充分利用你的大腦，豈不是白白浪費了你的天賦。
本書花了四年時間寫成，期間得到了許多人和公司的支持，詳見致謝部分。本書經過認真校對，以盡量避免出錯2，但同時也歡迎讀者指出錯誤，以便日後印刷時得以修正。十分歡迎讀者對教材提出修改意見，包括增加新的內容。學生用的習題集將另外結集成冊，同時，歡迎讀者補充新習題。
亞歷山大·亨利·斯洛克姆
機械工程系
麻省理工學院
馬薩諸塞大街77號
劍橋，麻薩諸塞州 02139
1 第3章和第4章按照字母順序介紹感測器，而不是按照工作原理(如感應的)進行介紹，因為我詢問的現實世界的工程師更喜歡這種方式。最終，資訊內容是相同的。歡迎讀者對此提出意見。
2 對於因利用本書資訊而造成的損失，作者、編輯、出版社、贊助商或機構不承擔任何責任。優秀的工程師將會反覆校驗訊息，特別是應用於那些具有危險性的設計時。
精密機械設計：運動學設計原理與實踐
ISBN13：9787111555247
出版社：機械工業出版社
作者：(美)道格拉斯‧布蘭丁
譯者：于靖軍;劉辛軍
出版日：2017/02/14
裝訂：平裝
頁數：144頁
規格：23.5cm*16.8cm (高/寬)
版次：一版
編輯推薦
《精密機械設計：運動學設計原理與實踐》一書運用大量直觀的二維、三維模型來表達深刻的運動學原理，可使讀者迅速了解機械的工作原理，提高機械創新技能，掌握複雜機械分析和設計的能力。
內容簡介
《精密機械設計：運動學設計原理與實踐》一書是一本教授如何採用簡單直覺的方法進行精密機械設計的書籍。本書作者道格拉斯‧布蘭丁曾在柯達公司工作20餘年。書中的許多機械模型都來自於生產實踐，是作者長期工作的經驗總結。本書運用大量直覺的二維、三維模型來表達深刻的運動學原理，讓讀者迅速了解機械的工作原理，並提升機械創新技能。
目錄
譯者的話
前言
背景
第1章物體間的二維連結1
1.1自由度1
1.2坐標軸2
1.3約束2
1.4沿一條給定直線約束的功能等效性4
1.5過約束5
1.6轉動瞬心（虛擬轉軸）6
1.7微小位移7
1.8一對相交於給定點約束的功能等效性7
1.9虛擬轉軸的例子9
1.10平行約束9
1.11一對平行約束的功能等效性11
1.12精確約束11
1.13約束裝置12
1.14銷孔連接13
1.15反力14
1.16反力區域15
1.17重複精度和絕對精度19
1.18螺紋：可調節的約束裝置20
1.19熱膨脹不敏感性設計21
1.20二維約束線圖示22
1.21串聯（級聯）22
1.22轉動約束23
1.23轉動自由度線R與約束線C的交點23
1.24移動自由度等效表示為轉動中心在無窮遠處的轉動自由度24
本章小結24
第2章三維約束裝置26
2.1球鉸26
2.2曲率匹配27
2.3單約束裝置28
2.4可調約束裝置30
2.5車輪31
2.6多約束裝置32
本章小結33
第3章物體間的三維連接34
3.1二維情況下的三維模型：約束圖34
3.2由度線R與約束線C的關係35
3.3移動自由度T等價於無窮遠處的轉動自由度R38
3.4一對相交自由度R：圓盤上的徑向線39
3.5兩平行自由度R：平行線構成的平面42
3.6冗餘線：過約束和欠約束43
3.7複合連接45
3.8耦合自由度R的向量和47
3.9螺旋自由度48
3.10擬圓柱面50
3.11實例分析51
3.12小結：自由度（R）與約束（C）之間的對稱性54
第4章柔性元件57
4.1理想柔性薄板57
4.2硬紙板模型60
4.3理想柔性細長桿61
4.4實際柔性連接中需要注意的問題61
4.5柔性連接中的約束與自由度線圖64
4.6柔性薄板的撓曲形狀66
4.7彈性屈曲67
本章小結71
第5章聯軸器72
5.1四約束聯軸器72
5.2三約束聯軸器73
5.3二約束聯軸器74
5.4單約束聯軸器77
5.5零約束聯軸器78
本章小結79
第6章機械裝置的自由度/約束(R/C)線圖80
6.1提供剛性精確卡緊定位的可拆連接（6C/0R）80
6.25C/1R84
6.34C/2R88
6.43C/3R92
6.5對偶線圖95
本章小結96
第7章結構98
7.1引言98
7.2剛性形狀與柔性形狀101
7.3薄板102
7.4“理想”桿102
7.5二維剛性103
7.6二維鉸鏈疊加103
7.7結構中的欠約束和過約束104
7.8三維剛性104
7.9三維鉸鏈疊加105
7.10六面體結構106
7.11五面體盒子和六面體盒子的比較106
7.12多面殼體108
7.13剛性節點110
7.14結構中的振動110
7.15製作紙板模型的方法與技巧111
7.16結構特徵點113
7.17載重路徑113
7.18機器和儀器中的結構件設計過程114
7.19剛性結構間的連結114
7.20柔性結構間的連接116
7.21與非剛性節點的連接116
7.22焊接引起的翹曲與變形117
附錄計算由開放表面的對角線長度變化所引起的五面體盒的變形119
本章小結120
第8章卷幅傳送中的精確約束121
8.1卷幅的分類121
8.2二維問題122
8.3每個輥子都是一個獨立約束123
8.4邊緣導引125
8.5弧形捲幅127
8.6卷幅在輥子表面上必要的「轉動」128
8.7卷幅與輥子之間的連接：銷接與鉚接129
8.8帶法蘭的輥子130
8.9零約束卷幅支撐131
8.10在卷幅平面圖上增加「連結」 134
8.11懸臂136
8.12實例：卷幅傳送裝置的平面示意圖分析137
8.13雙輥皮帶傳送140
8.14鼓形輥子143
本章小結144
前言/序言
這是一本教授如何採用簡單直覺的方法進行機械（或結構）拓樸結構概念設計的專著。本書作者道格拉斯‧布蘭丁（Douglass LBlanding）曾經在柯達公司工作長達20餘年。書中的許多機械模型都來自於生產實踐，是作者長期工作的經驗總結。
全書內容共分為8章。第1章從簡單的二維裝置（本質都是平面機構）出發，介紹了運動學中的一些基本概念，如自由度、約束、瞬心、反力等，並引出了約束線圖的概念。第2章簡單介紹了幾種典型的三維約束裝置，作為由平面裝置向空間裝置的過渡。第3章是全書的重點，從空間三維的角度系統介紹了約束線圖分析法的基本原理。第4～7章分別給出了此方法在柔性元件、聯軸器、複雜裝置和結構設計的應用。第8章，也是本書的最後一章，則列舉了一個如何應用約束圖譜法設計紡織機的具體實例。
在本書中，讀者可以學習到大量與機械運動學設計相關的準則和技巧。全書透過全面系統地探索那些歷史悠久但又有些抽象晦澀的運動設計原理（廣泛用於精密儀器設計實踐中己逾百年），可使讀者從中獲取一系列獨特而強大的可用在任何機械（無論何種類型和尺寸）設計中的原則和技巧。而所有技巧的核心在於約束線圖分析法的運用。此方法可將機械連接的約束及自由度以一組空間線圖來表示，以達到可視化的目的。事實上，無論是精密儀器、辦公用品，或汽車、飛機、太空站等，任何機械裝置都可以找到這類線圖。了解這些設計原理不僅對解決困難設計問題有幫助，同時也有助於設計品質優價廉的新裝置。
此外，本書也提供了豐富的設計實例，以便於讀者迅速了解機械的工作原理，提高機械創新的技能以及駕馭複雜機械分析與設計的能力。
正如本書作者所言：「一幅圖片抵得上一千個單詞，一個模型抵得上一千幅圖片。」本書儘管蘊含了深刻的運動學原理，但運用的是大量線框形式表達的二維、三維機械模型。另外，全文鮮有公式，並不像一般工科教材專書那樣公式通篇，這使得本書的可讀性非常強。
精密機械設計：運動學設計原理與實踐前言前言本書透過全面系統地探索那些歷史悠久但有些抽象晦澀的運動學設計原理（廣泛用於精密儀器設計實踐中已逾百年），可使讀者從中獲取一組獨特而功能強大的法則和技巧。這些法則與技巧可用在任何機械設計中，無論何種類型和尺寸，無論設計的儀器精密與否。所有技巧的核心在於約束線圖分析法的運用。此方法可將機械連接的約束及自由度以一組空間線圖來表示，以達到可視化的目的。這些線圖的空間關係一經揭開，就可以發現在它們之間遵循一個相當簡單的「法則」。儘管並不是新的，卻並不為人所知。事實上，無論是精密儀器、辦公用品或大型車輛等，任何機械裝置都可找到這類線圖。透過學習辨識機器中的這些線圖，機械設計工程師將能夠以全新的視角來了解機器的工作原理，從而往往會令他們給出其各自領域內特異問題的完美解答。這些原理整合在一起，就是本書所提到的「精確約束設計原理」。它將使設計者對機器的性能有更深刻的理解，從而有助於設計者更容易設計質優價廉的新裝置。
精確約束設計原理將各種看似不同領域的機器設計問題整合在一起。例如，表現約束和自由度的線圖既可以在機構的構件連接中找到，也可以發現於單一結構內部。因此，結構分析與機構設計這兩個不同的領域完全可以歸於同類，因為對二者而言都可採用相同的分析技巧。
精確約束設計原理不僅可以應用於機器構件（部件）間的機械連接，有時，我們需要跳出機器本身來審視這些連接，例如汽車的輪胎與道路之間的「連接」。當工程師在設計汽車懸吊機構時，為了確定諸如汽車轉向軸位置這類幾何特性，應認真考慮這種連接。與之類似的例子是，當工廠生產線上需要傳送一個又薄又長的捲幅（或柔性板材）——比如紙——時，我們必須將捲幅本身也作為機器的一個組成部分，並考慮傳送過程中捲幅與輥子之間的機械連接關係。本書最後一章就是探討精確約束設計原理如何在卷幅傳送裝置中應用。
本書可以給機器設計者靈感。受眾讀者群包括與機器（汽車、農業機械、飛機、太空站、望遠鏡、辦公設備、精密儀器等）設計相關的工程師、設計師、科研人員、技師以及維修人員等，也可以是那些對機械痴迷或希望能更好地理解機器工作原理的人員。本書的主題源自於一些最基本的運動學原理，看似抽象的理論透過豐富多彩的實例來補充。讀者從中定能大大加深對機器工作原理的理解，提高創新設計高性能、低成本機器以及分析了解現有複雜機器的能力。
作者編寫本書的目的就是將有關機器設計的運動學法則與技巧整合在一起，變成一個能使位於工程實踐第一線的工程師受益的系統實用教程。這些法則有些為大家所共知，有些則不然。其中的一些技巧則是全新的體驗。例如，約束線圖分析技巧是新的，所有這些法則與技巧以書中的方式來整合也肯定是新的。整合後所謂的“精確約束設計原理”，更是一種具有實用價值的方法論。它從運動學中的迷霧中衝出，將運動學設計原理應用到機械設計問題的各個層面，而並不僅僅用在精密儀器的設計中。
在對精確約束設計原理進行闡述的過程中，本書首先介紹基本概念，然後在這些基本概念的基礎上提出精確約束設計原理，輔以大家所熟悉的實例，從而將抽象的概念變得更加形象具體。另外，本書儘管有大量精彩的運動學連結實例，但並不是一本運動連結的分類圖書。作者既不是這些實例的發明者，也不想深究它們的原創者。這裡只有一個目的──更形像地闡述豐富多彩的精確約束設計原則。
背景背景雖然詹姆斯·克拉克·麥克斯韋（James Clerk Maxwell）並沒有宣稱自己第一個發現了運動學原理，但他卻精煉地詮釋了運動學設計的本質。在其論文《有關科學儀器的通用性考慮》（General Considerations Concerning Scientific Apparatus）中，他總結出「施加給科學儀器關鍵部件的機械約束數一定等於6減去該部件應該具有的自由度數」。他進而指出這些約束必須合理地安排才能避免過約束。運動學設計理論的起源和發展可參考克里斯·埃文斯（Chris Evans）所著的《精密工程發展理論》（Precision Engineering：An Evolutionary View）。
運動設計原理己逐漸成為精密儀器設計的基本原理之一。懷特海德（TNWhitehead）在其所著的《儀器與精密機械設計與應用》（The Design and Use of Instruments and Accurate Mechanism）一書中指出：運動學精度作為儀器與精密機械設計的本質需求，一旦遵循其中的設計原理，必定會從中獲益，超譬精準度如可實現精密機械設計的本質需求，一旦遵循其中的設計原理，必從中獲益，超譬如可實現超高精度、以及等關鍵部件。
20世紀60年代，伊士曼柯達公司的約翰·麥克勞德（John McLeod）博士在工作中就採用運動學設計原理設計精密光學元件中的剛性結構和柔性支撐。他注意到板簧和細長桿都可承受適度的拉壓負荷，而在受到橫向及彎曲載荷時卻很容易發生彎曲變形，因此都可作為柔性元件來使用。麥克勞德博士給出瞭如何將不同分佈方式下的柔性細長桿連接在一起以實現不同類型的約束，進而得到不同的自由度類型。同時，他也注意到結構中經常使用的板簧和桿，儘管非常厚，但與柔性元件形狀類似，因此在外載下也具有相似的反應。這項觀察結果由此將運動學設計原理擴展至結構設計中。麥克勞德博士甚至還發明了「精確約束」（exact constraint）一詞，用它來描述受關注元件既不欠約束也不過約束的條件是其受到了「在運動學上正確」的約束限制，即所希望的自由度恰恰滿足。
在柯達公司的另一位員工－電機工程師約翰‧莫斯（John EMorse）的努力下，運動學設計原理進一步發展。他在處理一系列意外事件時開始專注於精確約束設計。他深入了解了麥克勞德博士的工作以及對結構和支撐光學元件的柔性機構中過約束、欠約束、精確約束的解釋。當時，莫斯博士正在思考如何解決看似與之完全不相干的捲幅（柔性板材）傳送問題。他經過深入細緻的觀察發現：他的機器中所傳送的捲幅其實是機器中的一個二維剛性元件，並與機器相連。經過這樣的思考，他自然而然地將運動學設計原理應用到分析與解決卷幅傳送問題之中。莫斯博士繼續研究和精煉這項技巧，並稱之為「卷幅傳送中的精確約束」。在1980年代早期，莫斯博士將精確約束設計向伊士曼柯達公司的全體員工進行推廣，他做了多場專題講座，甚至發表了兩本全面系統的論文集《基於精確約束的機器設計》（Exact Constraint Machine Design）與《卷幅傳送中的精確約束》（Exact Web Handling）。
我十分有幸從1984年開始和莫斯先生共事，直至他1986年退休。那時的我是精確約束設計的堅定追隨者，深信運動學設計原理強大到足可以解決機器設計領域的許多問題。我繼續在該領域開展工作，發表了多篇短論文（柯達公司內部使用）來記錄如何應用著名的精確約束求解柯達公司全體工程師都感興趣的問題。最近，應多方要求，我承擔起整理有關此主題相關資料的任務。我開始意識到可將這些素材變成一本基礎教程，其中蘊含眾多實例，以使對這一主題感興趣的讀者能夠輕鬆地理解和應用自由度與約束之間的關係。
我盡力去找尋這樣一種方法，但好像沒有哪一種方法可以很好地將給定任意約束模式下的自由度確定出來，尤其當約束並不沿正交方向佈置時。優秀的工程師經過多年經驗的累積或許可以培養出某種直覺，但無法向無經驗的人清晰地傳達。我也注意到，甚至有豐富經驗的設計者也不能很好地解釋和分析那些他們以前沒有遇到過的機械連接。有一個例子：在某次我參加的有關運動學精度設計的主題講座過程中，涉及到一種裝置，該裝置包括上下兩個平台，兩個平台之間由三條支鏈組成，每條支鏈都由球鉸與螺紋千分尺相連接，但三條支鏈互為異面。報告者本來在運動學設計上經驗豐富，但面對如何精確給出該裝置自由度的問題一籌莫展。我清楚地體認到尚有一片「烏雲」橫亙在眼前。
最後，當我用6個純轉動來表示物體的6個自由度（而不像通常那樣用3個轉動加上3個移動）時，我終於看透了那片烏雲。這樣就可以發現在表示物體自由度線圖與其約束線圖之間有一個非常簡單的關係。這個關係就是「約束線圖分析法」的中心議題所在。諷刺的是，這一結論經證明並非是個新東西，恰恰相反，它很陳舊——現在確實存在一種方法可以很漂亮地解析所有過去看似非常「聰明的求解」。它是一種黏合劑，將運動學設計可以應用的各種不同領域緊緊黏合在一起。不過，本書將以相當簡潔的形式將這些基本原理和技巧組織在一起，這對從事機器設計的任何人而言都將是十分獨特而又價值斐然的。
不像大多數工程類書籍那樣的「定量」本性，本書所給出的原理和技巧都是「定性」的。書中的素材也不期望屈從或取代任何現有的工程分析。相反，精確約束設計原理旨在幫助設計者產生一個合理的機器拓撲結構，無論物件是機器本身還是結構，還是二者兼有之。同時也希望能夠引導設計者正確安排機械約束以達到預期的自由度。因此，這本書的宗旨是傳授一種設計方法論。而在學習本書時最好結合相關的工程基礎教學。
