高端装备构造原理

智能复杂产品融合了多学科、多领域前沿技术，是带动产业升级的重要引擎。本教材介绍了智能互联产品、智能网联汽车、航空发动机、光刻机、计算机断层扫描仪（CT）、磁共振成像（MRI）装备、手术机器人等典型高端装备的发展历程、构造原理、最新成果和未来发展趋势，揭示了智能复杂产品学科交叉、集成创新的鲜明特性，即在智能复杂产品的发展过程中，往往一方面牵引相关技术和基础理论的发展，另一方面逐步集成更多领域的新技术，从而推动相关产业及其生态的发展。本教材内容广泛，突出核心原理和关键技术的阐述，特别是研发过程中的多学科集成创新方法，可作为高等院校高端装备智能制造及相关专业的本科生、研究生的教材，也可作为高端装备制造与相关核心技术研发的研究人员、技术人员与管理人员的专业参考书籍。

高等院校教师

前言 第1章绪论1 11什么是高端装备1 111高端装备定义1 112高端装备对经济社会的影响2 12高端装备的发展过程3 121高端装备的构想3 122高端装备的发明4 123高端装备的产业应用5 124高端装备的迭代升级5 125高端装备的淘汰6 13高端装备的分类7 131高端装备的产业应用分类7 132高端装备的功能形态分类8 133高端装备的核心理论技术分类9 14高端装备的基本结构9 141系统论视角下的高端装备10 142高端装备主要架构11 15本书基本结构14 151典型高端装备案例14 152本书章节安排17 本章小结17 思考题17 第2章高端装备构造的基础理论18 导语18 21先进材料技术18 211材料结构的基本理论18 212材料组织结构与性能控制技术基础22 213材料及应用24 22精密测量与控制技术28 221单一物理信息传感28 222精密测量系统31 223控制技术34 224智能传感与控制技术38 23精密制造与装配技术39 231机床与夹具39 232机械加工工艺过程及其控制41 233其他制造工艺技术44 234装配工艺技术48 24装备控制软件系统50 241总线通信50 242系统软件功能51 243系统数据管理53 244系统交互设计56 245互联网功能57 246高端装备操作系统安全管理59 25可靠性技术61 251可靠性模型61 252可靠性分析64 253失效模式、机理和影响分析66 254可靠性设计68 本章小结72 思考题72 参考文献73 第3章光刻机构造原理75 导语75 31概述75 311光刻与集成电路的发明75 312光刻工艺在集成电路制造中的作用77 313集成电路的发展与摩尔定律78 314光刻技术的发展历程81 32工作原理83 321投影式光刻机整机基本结构83 322光刻机主要性能指标85 33光源系统的构造原理88 331光源系统发展历程和应用工艺节点88 332汞灯光源的构造与发光原理90 333DUV光源的构造与发光原理92 334EUV光源的构造与发光原理95 34光学系统的构造原理102 341照明系统102 342投影系统110 35工件台系统的构造原理119 351工件台系统的功能、结构和主要工作流程119 352硅片承载与运动子系统121 353测量与校准子系统122 354对准、调平与补偿子系统125 36最新研究进展与发展启示129 361最新研究进展129 362发展启示131 本章小结131 思考题132 参考文献132 第4章航空发动机构造原理137 导语137 41概述137 411航空发动机的作用与特点137 412航空发动机的发展历程138 42工作原理144 421航空发动机的工作原理144 422航空发动机典型类型与特点147 43核心机构造与原理151 431压气机的基本构成与增压原理151 432主燃烧室的基本构成与工作原理153 433涡轮的基本构成与工作原理156 44加力燃烧室和喷管的构造原理164 441加力燃烧室164 442喷管166 45其他关键分系统的构造原理167 451进气道167 452燃油控制系统169 453起动点火系统170 454润滑系统174 46最新研究进展与发展启示177 461最新研究进展177 462发展启示179 本章小结179 思考题180 参考文献180 第5章高端手术机器人构造原理181 导语181 51高端手术机器人概述181 511手术机器人临床需求181 512手术机器人发展历程183 513手术机器人分类186 514手术机器人发展规律189 52工作原理190 521腔镜手术机器人系统架构191 522手术机器人体内感知原理193 523手术机器人的运动学原理197 524手术机器人主从控制原理200 525手术机器人能量器械原理202 53手术端子系统构造原理204 531手术端子系统204 532手术端机械臂构型206 533手术端末端器械209 534电动机与数控211 54医生控制子系统构造原理212 541主手机械结构212 542主手控制框架214 543主从操控模块217 544主从力反馈222 55影像处理子系统构造原理224 551手术图像采集模块224 552手术图像传输与显示226 553手术图像的处理229 56高端手术机器人其他子系统构造原理234 561高端手术机器人术前规划子系统234 562高端手术机器人安全控制子系统237 57高端手术机器人研究新进展与发展启示239 571高端手术机器人研究新进展239 572高端手术机器人发展启示240 本章小结241 思考题242 参考文献242 第6章计算机断层扫描仪构造原理247 导语247 61概述247 611首台CT247 612各代CT仪250 613螺旋CT252 614多排CT254 615其他CT技术255 62工作原理256 621基础知识256 622CT的基本原理259 623滤波反投影算法261 624扇形束重建264 625锥形束重建265 626螺旋CT重建266 63X射线管与高压发生器的构造原理268 631X射线管的发展268 632X射线管的技术指标271 633X射线管的高压发生器273 634X射线管与高压发生器的常见故障275 64X射线探测器的构造原理277 641探测器的发展历程277 642探测器的功能与类型277 643探测器的技术指标280 644探测器相关故障及维护283 65图像表征与校正系统构造原理284 651数据采集与图像显示284 652性能参数285 653伪影产生与校正288 66其他关键部件的构造原理292 661集电环292 662准直器293 663过滤器294 664检查床294 665机架295 67CT研究新进展与发展启示296 671CT研究新进展296 672CT发展启示298 本章小结299 思考题299 参考文献300 第7章磁共振成像装备构造原理301 导语301 71概述301 711磁共振成像简介301 712磁共振成像发展历程302 713现代磁共振成像装备304 72物理原理与装备结构305 721物理原理305 722装备结构315 73磁体系统的构造原理317 731磁场、电磁现象和人体磁化317 732磁体系统分类与评价指标320 74射频系统的构造原理323 741射频系统的原理323 742射频系统的组成326 743射频系统的射频线圈基本设计329 75梯度系统的构造原理335 751梯度系统的原理335 752梯度系统的组成341 753梯度系统的性能指标344 76其他关键分系统的构造原理345 761谱仪系统的构造原理345 762控制台系统的构造原理347 77磁共振成像装备研究新进展与发展启示348 771磁共振成像装备研究新进展348 772磁共振成像装备发展启示349 本章小结350 思考题351 参考文献351 总结与展望353