微粉與新型耐火材料

　　內(nèi)容簡介本書是作者近年在微粉和新型耐火材料方面科研成果的匯編，敘述了耐火材料用各種微粉的性能、種類和SiO2微粉的結(jié)合機(jī)理，對所研究的16個(gè)耐火材料新品種作了介紹。本書可供從事耐火材料工作的科技工作者及高等院校有關(guān)專業(yè)師生參考。片斷：第一章緒論第一節(jié)工業(yè)機(jī)器人及其發(fā)展一、工業(yè)機(jī)器人及其操作機(jī)由于機(jī)器人一詞帶有“人”字，再加上科幻小說和影視作品的宣傳，人們往往把機(jī)器人想象成為外貌象人的機(jī)電裝置。但事實(shí)并非如此。機(jī)器人，特別是工業(yè)機(jī)器人，與人的外貌毫無相象之處。在國家標(biāo)準(zhǔn)中，工業(yè)機(jī)器人被定義為：“一種能自動(dòng)定位控制、可重復(fù)編程的、多功能的、多自由度的操作機(jī)。它能搬運(yùn)材料、零件或操持工具，用以完成各種作業(yè)?！睓C(jī)器人賴以完成各種作業(yè)的機(jī)械實(shí)體（稱作操作機(jī)或操作器）被定義為：“具有和人手臂相似的動(dòng)作功能，可在空間抓放物體或進(jìn)行其他操作的機(jī)械裝置?！笨梢?，工業(yè)機(jī)器人是一機(jī)電系統(tǒng)，操作機(jī)（器）是它的執(zhí)行機(jī)構(gòu)，該機(jī)構(gòu)與電子器件密切相關(guān)，它的靈活程度和動(dòng)態(tài)性能，直接影響著機(jī)器人系統(tǒng)的工作質(zhì)量。本書的目的，在于闡述對操作機(jī)的分析和設(shè)計(jì)方法，以期對從事工業(yè)機(jī)器人的設(shè)計(jì)和應(yīng)用的專業(yè)人員有所裨益。二、工業(yè)機(jī)器人的發(fā)展和分代1954年，美國人（GeorgeC.Devol）提出了一個(gè)關(guān)于工業(yè)機(jī)器人的技術(shù)方案，隨后注冊成為專利。1960年推出了工業(yè)機(jī)器人的實(shí)驗(yàn)樣機(jī)。1961年推出了定名為“Unimate”（如圖1.1所示）的第一臺(tái)工業(yè)機(jī)器人，用于模鑄生產(chǎn)。與此同時(shí)，美國的AMF公司也推出了一臺(tái)數(shù)控自動(dòng)通用機(jī)電裝置，商品名為“Versatran”，并三檔分別稱之為大、中、小超微顆粒。而0.1～10μm之間則稱為亞超微顆粒。作者比較同意《超微粒子》一書中的分類方法，即：粉體粒徑尺寸10～103μm微粒子（微粉）粒徑尺寸0.1～10μm超微粒子（超微粉）粒徑尺寸1～102nm極微粒子粒徑尺寸＜1nm上述分類不僅粒徑界限明確，而且其劃分與這類微粉的特性和用途均有密切聯(lián)系，比較科學(xué)。由于目前陶瓷和耐火材料中最常用的細(xì)粉尺寸正好處在上述粉體尺寸范圍，而常用的明顯表現(xiàn)出其特性的超細(xì)粉尺寸正好處于上述微粒子尺寸范圍，因此本書將以往所稱的“超細(xì)粉”統(tǒng)稱為“微粉”。目前大多數(shù)應(yīng)用于陶瓷和耐火材料中諸多的超細(xì)粉、超微粉實(shí)際上都處在0.1～10μm之間，而且把常用細(xì)粉稱粉體，超細(xì)粉稱微粉也較符合耐火專業(yè)的習(xí)慣。二、微粉的性質(zhì)我們在這里討論的不是所有的超微粒子特性，而是在微粒子（微粉）這一粒徑范圍內(nèi)，那些對陶瓷和耐火材料特別有用的特性。微粉表現(xiàn)出的特性的理論基礎(chǔ)是表面現(xiàn)象理論。以固體為例，當(dāng)其破碎時(shí)，表面積迅速增大，表1－1顯示出立方體粒子分割時(shí)，微?？偙砻娣e和比表面（分散度）的數(shù)據(jù)。表1－2顯示了耐火材料和陶瓷工業(yè)中常用的SiO2顆粒在破碎到1nm時(shí)，比表面積的增大。從兩表的數(shù)據(jù)可以清楚地看到：隨著顆粒粒徑變小，表面積增大幅度很大，而表面層的質(zhì)點(diǎn)與內(nèi)部質(zhì)點(diǎn)所受周圍質(zhì)點(diǎn)（原子、離子或分子）的相互作用力是不同的，如圖1－1所示。這樣，表面質(zhì)點(diǎn)在不平衡力的作用下，就會(huì)偏離平衡位置，加上邊角處質(zhì)點(diǎn)縮小表面積趨勢造成質(zhì)點(diǎn)位置的偏離，還有機(jī)械粉碎作用在達(dá)到一定粒徑后繼續(xù)對表面的破壞作用，這一切都使固體表面的質(zhì)點(diǎn)比其內(nèi)部質(zhì)點(diǎn)具有更高的能量（表面能）和質(zhì)點(diǎn)可動(dòng)性，這就使具有高比表面積的微粉能在那些必須由質(zhì)點(diǎn)遷移來完成的反應(yīng)和燒結(jié)過程中表現(xiàn)出更大的活性，從而促進(jìn)這些過程的完成。本書前言前言機(jī)器人是典型的機(jī)電一體化設(shè)備，操作機(jī)（或稱操作器）是它賴以完成作業(yè)要求的機(jī)械實(shí)體，只有把機(jī)構(gòu)、驅(qū)動(dòng)器以及它的控制規(guī)律綜合考慮，才能有效地對機(jī)器人操作機(jī)進(jìn)行分析和設(shè)計(jì)。本書是在作者和同事們10年來設(shè)計(jì)、研究多種類型的機(jī)器人操作機(jī)實(shí)踐基礎(chǔ)上，考慮到從事這方面工作的工程技術(shù)和研究人員的需要編著而成的。它既包含了北京科技大學(xué)機(jī)器人機(jī)構(gòu)室的最新研究成果（如第四章的機(jī)電系統(tǒng)動(dòng)態(tài)特性和第六章的機(jī)電系統(tǒng)動(dòng)力分析的不同類型子結(jié)構(gòu)方法等），又包括了操作機(jī)的常用零部件的分析和選擇設(shè)計(jì)，以及一些實(shí)用的末桿位姿圖、桿長優(yōu)化和臂桿平衡等一些對操作機(jī)分析和設(shè)計(jì)不可缺少的專有內(nèi)容。為了很好地對機(jī)器人操作機(jī)進(jìn)行分析和設(shè)計(jì)，我們在第二章和第三章中介紹了多自由度驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)機(jī)構(gòu)學(xué)的幾何分析、運(yùn)動(dòng)分析和動(dòng)力分析等基礎(chǔ)理論知識，并盡可能地由淺入深，多舉簡例。在操作機(jī)的分析和設(shè)計(jì)中還涉及到一些常用零部件的設(shè)計(jì)和有限元分析等內(nèi)容，由于它們目前已相當(dāng)普及，本書未予介紹?？傊?，我們力圖用最少的篇幅，闡述機(jī)器人操作機(jī)分析和設(shè)計(jì)中主要的并可推廣到其他機(jī)電一體化設(shè)備中去的問題。本書共分六章，馬香峰任主編，并撰寫第一、第五章；許紀(jì)倩撰寫第二、第三章；劉鴻飛撰寫第四、第六章。肖英為本書提供了許多寶貴的技術(shù)資料并協(xié)助修改一些章節(jié)內(nèi)容。北京科技大學(xué)余達(dá)太教授十分仔細(xì)地審閱了書稿，一些專家學(xué)者也為書稿提供過很好的意見，作者在撰寫過程中還參閱了國內(nèi)外有關(guān)研究人員的專著和論文，在此一并表示衷心的感謝。由于本書篇幅有限，書中不妥之處在所難免，懇請讀者批評指正。編著者1994.12

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