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文怀兴，夏田 著

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• 数控机床
• 机床系统
• 数控技术
• 机械设计
• 自动化
• 工业控制
• 制造工程
• 系统设计
• 第二版
• 机械工程

出版社： 化学工业出版社

ISBN：9787122104458

版次：2

商品编码：10806981

包装：平装

开本：16开

出版时间：2011-09-01

用纸：胶版纸

页数：245

正文语种：中文

内容简介

　　《数控机床系统设计（第2版）》比较全面、系统地讲述了数控机床的基本组成和工作原理，各主要部件的功能和特点，重点介绍了数控机床及加工中心的总体设计、传动计算、电气控制和结构设计。本书以数控机床设计方法为主线，以总体设计、运动设计、结构设计为重点，注重分析问题、解决问题和设计能力的培养。内容取材新颖、由浅入深、循序渐进、理论与实际相结合，反映了当今数控机床的技术发展前沿。
　　本书可作为高等院校机械设计制造及其自动化、数控技术以及模具设计与制造等专业的教学用书，也可供从事机械设计制造和研究的工程技术人员参考。

目录

第1章 数控机床概述
1.1　数控机床的特点
1.1.1　数控机床的优点
1.1.2　数控机床加工零件的特点
1.2　数控机床的组成和工作原理
1.2.1　数控机床的组成
1.2.2　数控机床的工作原理
1.2.3　数控系统的主要工作过程
1.3　数控机床的分类
1.3.1　按运动方式分类
1.3.2　按控制方式分类
1.3.3　按数控系统的功能水平分类
1.4　控制轴数与联动轴数
1.5　数控机床性能、结构及应用
1.5.1　数控机床的精度指标
1.5.2　典型数控机床结构及应用
1.6　数控机床的发展趋势
1.6.1　数控机床的产生和发展
1.6.2　数控机床的发展趋势
第2章　数控机床的总体设计
2.1　数控机床设计方法和理论
2.1.1　设计类型
2.1.2　设计方法的特点
2.1.3　数控机床的设计步骤
2.1.4　数控机床设计的基本理论
2.1.5　并联机床设计创新
2.2　数控机床总体方案设计
2.2.1　运动设计及表面形成方法
2.2.2　机床总体结构方案设计
2.3　机床主要参数的设计
2.3.1　主参数和尺寸参数
2.3.2　运动参数
2.3.3　动力参数
第3章　数控机床主传动系统设计
3.1　概述
3.1.1　数控机床主传动系统的特点
3.1.2　主传动系统的设计要求
3.1.3　数控机床主传动系统配置方式
3.1.4　主传动系统的类型
3.2　分级变速主传动系统设计
3.2.1　转速图的概念
3.2.2　变速规律
3.2.3　结构网及结构式
3.2.4　拟定转速图的方法
3.2.5　齿轮齿数的确定
3.2.6　主传动系统计算转速
3.3　无级变速传动链的设计
3.3.1　无级变速装置的分类
3.3.2　机械无级变速与分级变速机构的串联
3.3.3　采用直流或交流电动机无级调速
3.3.4　主轴转速的自动变换
3.3.5　主轴旋转与进给轴的同步控制
3.4　现代数控机床主传动系统
3.4.1　高速主传动设计
3.4.2　柔性化、复合化设计
3.5　主传动系统结构设计
3.5.1　变速机构
3.5.2　齿轮在轴上的布置
3.5.3　立式加工中心主轴箱的构造
3.5.4　数控车床主轴箱构造
第4章　主轴组件设计
4.1　主轴组件的基本要求
4.2　主轴
4.2.1　主轴的构造
4.2.2　主轴的材料和热处理
4.3　主轴滚动支承
4.3.1　主轴常用滚动轴承的类型
4.3.2　主轴滚动轴承的选择
4.3.3　主轴轴承的配置方式
4.3.4　滚动轴承精度等级的选择
4.3.5　主轴滚动轴承的预紧
4.4　静压轴承
4.4.1　液体静压轴承
4.4.2　气体静压轴承
4.5　主轴组件的设计计算
4.5.1　初选主轴直径
4.5.2　主轴悬伸量的确定
4.5.3　主轴最佳跨距的选择
4.6　数控机床主轴组件的结构形式
4.6.1　主轴的支承与润滑
4.6.2　刀具自动装卸及切屑清除装置
4.6.3　主轴准停装置
4.7　高速主轴单元
4.7.1　高速电主轴的结构
4.7.2　高性能的CNC控制系统
4.7.3　冷却润滑技术的研究
4.7.4　高速精密轴承
4.7.5　电主轴的动平衡
4.7.6　刀具的夹紧
4.7.7　轴上零件的连接
4.8　提高主轴组件性能的措施
4.8.1　提高旋转精度
4.8.2　改善动态特性
4.8.3　控制主轴组件温升
第5章　伺服进给传动系统设计
5.1　伺服进给传动系统概述
5.1.1　伺服进给系统分类
5.1.2　伺服进给系统的基本要求
5.2　直线运动机构——滚珠丝杠螺母机构
5.2.1　工作原理及其特点
5.2.2　结构类型
5.2.3　滚珠丝杠的安装
5.2.4　滚珠丝杠螺母副的计算和选用
5.3　数控机床消隙机构及其常用的连接方式
5.3.1　进给系统传动齿轮间隙消除
5.3.2　数控机床常用的连接方式
5.4　伺服电动机及其调速
5.4.1　步进电动机
5.4.2　直流伺服电动机及其调速系统
5.4.3　交流伺服电动机及其调速
5.4.4　直线电动机
5.5　典型进给系统结构
5.6　伺服进给系统设计的基本要求
5.7　伺服进给系统机械传动装置的设计步骤及计算
5.7.1　负载转矩的计算
5.7.2　负载惯量的计算
5.7.3　伺服电动机的选择
5.7.4　电动机惯量与负载惯量的匹配
5.8　伺服进给系统的动态响应、稳定性及精度
5.8.1　动态性能指标
5.8.2　系统的稳定性
5.8.3　开环、半闭环伺服进给系统的死区误差及定位精度
5.8.4　静态误差与伺服刚度
5.8.5　传动链的自然频率
5.8.6　刚度计算
第6章　数控机床检测装置
6.1　数控机床测量系统分类与特点
6.1.1　检测装置的分类
6.1.2　数控测量装置的性能指标及要求
6.2　常用测量元件的工作原理及应用
6.2.1　旋转变压器
6.2.2　感应同步器
6.2.3　光栅
6.2.4　磁栅
6.2.5　脉冲编码器
第7章　数控机床本体设计
7.1　支承件设计
7.1.1　数控机床支承件的功用和应满足的要求
7.1.2　支承件的静刚度
7.1.3　支承件的动态特性
7.1.4　支承件的结构设计
7.1.5　支承件的有限元计算简介
7.2　导轨设计
7.2.1　导轨的分类
7.2.2　对导轨的基本要求
7.2.3　滑动导轨
7.2.4　滚动导轨
7.2.5　提高导轨耐磨性的措施
第8章　自动换刀和自动交换工件系统
8.1　自动换刀装置
8.1.1　回转刀架换刀
8.1.2　更换主轴换刀
8.1.3　带刀库的自动换刀系统
8.2　工件自动交换系统
8.2.1　托盘交换装置
8.2.2　装卸料机器人
8.2.3　有轨小车
8.2.4　无轨小车
8.3　数控机床的回转工作台
8.3.1　数控回转工作台
8.3.2　分度工作台
第9章　计算机数控系统
9.1　概述
9.1.1　CNC系统组成
9.1.2　计算机数控装置的组成
9.1.3　CNC系统功能
9.1.4　计算机数控装置的工作原理
9.2　数控系统的硬件结构
9.2.1　CNC系统的硬件构成特点
9.2.2　单CPU结构GNC系统的硬件结构
9.2.3　多CPU结构CNC系统的硬件结构
9.3　CNC系统的软件结构
9.3.1　CNC装置软硬件的界面
9.3.2　CNC系统控制软件的结构特点
9.3.3　常规CNC系统的软件结构
9.4　数控系统的I/O接口
9.4.1　CNC装置的输入/输出和通信要求
9.4.2　数控系统的I/O接口电路的作用和要求
9.4.3　机床I/O接口
9.4.4　通用I/O接口
9.5　数控机床用可编程序控制器
9.5.1　可编程序控制器的组成
9.5.2　可编程序控制器的工作过程
9.5.3　可编程序控制器的特点
9.5.4　数控系统PLC的类型
9.5.5　数控机床中PLC控制功能的实现
9.5.6　PLC在数控机床上的应用举例
9.6　FANUC0i数控系统
9.6.1　控制单元
9.6.2　电源模块
9.6.3　伺服模块
9.6.4　主轴模块
9.6.5　综合连接图
参考文献

现代制造工艺与智能控制技术前沿探索 本书聚焦于当前高端制造业向智能化、柔性化、绿色化转型的核心需求，深入剖析了支撑新一代精密制造装备发展的关键理论、核心技术和工程实践。它并非仅仅停留在对现有工具机运行原理的阐述，而是站在更高维度，探讨如何构建一个能够自我感知、自主决策和优化执行的未来制造系统。 --- 第一部分：高端制造系统的前瞻性架构与建模 本部分旨在为读者构建一个宏观且深入的现代制造系统视角。它摒弃了传统制造的静态视角，转而关注系统的动态性、开放性和集成性。 1. 复杂制造系统的多尺度耦合建模理论： 物理场协同分析： 详细阐述了在超精密加工过程中，热-力-电-磁多物理场在纳米至微米尺度上的耦合机理。重点分析了瞬态热载荷对刀具磨损、工件表面完整性和残余应力的复合影响模型。这包括非线性有限元方法（FEM）在预测高速切削热点区域温度分布中的应用，以及如何利用边界元法（BEM）优化冷却液/润滑剂的流动轨迹和热交换效率。 柔性制造单元的拓扑优化设计： 探讨了如何利用先进的拓扑优化算法（如水平集法、密度法）来设计具有更高比刚度、更轻质量的新型机床结构件。介绍了基于增材制造技术（AM）的复杂内部冷却水道集成设计方法，以实现结构与功能的深度融合。 数字孪生（Digital Twin）的深度构建与应用： 不仅仅是数据的简单映射，本书深入研究了数字孪生在预测性维护（PdM）和闭环质量控制中的核心作用。详细介绍了如何构建高保真度的物理模型（Physics-based Model）与数据驱动模型（Data-driven Model）的混合孪生体，用于实时模拟工艺参数变化对最终产品性能的影响，并实现“先验验证”。 2. 工业物联网（IIoT）与边缘计算在制造中的集成： 高频、异构数据采集与融合技术： 探讨了如何利用分布式光纤传感器、声发射（AE）传感器和先进的非接触式测量技术（如激光干涉仪、白光扫描仪）同步采集机器运行状态、刀具健康和工件形位公差数据。重点分析了针对TB级时间序列数据的实时预处理、降噪和特征提取技术。 边缘侧的实时决策引擎： 阐述了如何将轻量化的人工智能模型（如小型卷积神经网络CNN或Transformer模型）部署在低延迟的边缘计算节点上，以实现对加工异常的毫秒级响应。讨论了联邦学习（Federated Learning）在跨工厂、保护知识产权前提下进行模型协同训练的潜力。 --- 第二部分：面向高精度与超精密加工的智能控制策略 本部分着重于突破传统PID控制的局限性，引入自适应、预测性和优化性的控制范式，以应对超精密加工中苛刻的精度要求和环境扰动。 3. 高维、强耦合系统的先进运动控制理论： 模型预测控制（MPC）在复杂伺服系统中的应用： 详细剖析了如何利用系统的精确动态模型，在每个控制周期内求解一个有限时域内的最优控制问题，从而有效处理机械系统的耦合振动、摩擦补偿和速度/位置的约束问题。重点讨论了非线性MPC（NMPC）在减小伺服滞环和提高动态响应速度方面的优势。 自适应和鲁棒控制技术在环境变化下的补偿： 针对机床在不同工作负载、环境温度漂移和部件老化等不确定性下的性能退化问题，系统介绍了基于Lyapunov理论的自适应控制器设计。特别关注了滑模变结构控制（SMC）在快速抑制外部干扰和保证系统鲁棒性方面的工程实现细节。 4. 过程优化与智能刀具路径生成： 基于强化学习（RL）的自适应切削参数优化： 深入研究了如何将切削过程建模为一个马尔可夫决策过程（MDP）。利用深度Q网络（DQN）或近端策略优化（PPO）算法，使机床能够在实时反馈（如切削力、振动）的基础上，自主探索并找到最大化材料去除率（MRR）同时保证刀具寿命和表面质量的最佳切削参数组合。 高精度曲面和自由曲面的实时误差修正： 针对五轴及多轴联动加工中存在的几何误差、运动学误差和系统刚度误差，提出了基于实时误差辨识的迭代学习控制（ILC）方法。重点讨论了如何结合在线测量数据对预先计算的G代码进行动态修正，以确保复杂曲面的全局精度和局部细节的完美重现。 --- 第三部分：面向新材料与绿色制造的工艺创新 本部分超越了传统金属加工的范畴，拓展到增材制造、极端材料加工以及可持续性制造的工程实践。 5. 新型功能材料的特种加工工艺研究： 高熵合金（HEA）与陶瓷基复合材料（CMC）的难加工性分析： 剖析了这些材料在高速加工中表现出的非线性变形机制、高热导率/低导热率的矛盾特性，以及由此带来的刀具快速崩刃问题。提出了基于电化学辅助加工（ECM）和激光冲击预处理等混合加工策略。 增材制造（AM）零件的后处理与质量控制： 详细介绍了针对选区激光熔化（SLM）和电子束熔化（EBM）制造的复杂结构件，如何通过热等静压（HIP）消除内部孔隙率。重点关注了使用超声波辅助、超精密磨削等技术对增材制造层状结构进行表面完形和精度修复的工艺窗口确定。 6. 资源效率与可持续制造： 干式和准干式切削的流体动力学优化： 研究了微量润滑（MQL）技术在减少切削液消耗和提高环境友好性方面的作用。分析了MQL射流与切削区的气流场耦合对冷却效果的影响，并给出了MQL雾化粒径与加工性能的最佳匹配准则。 机床能源消耗的在线监控与优化调度： 提出了基于负荷预测和分时电价的机床主轴和辅助系统（如液压泵、冷却塔）的能源调度算法，以实现在保证生产进度的前提下，最小化单位产值的能耗。 --- 本书面向对象： 本书面向从事先进制造装备研发的高级工程师、博士及硕士研究生，以及希望将最新信息技术应用于生产线优化的企业技术骨干。它要求读者具备扎实的控制理论基础和一定的机械设计知识背景，旨在提供一套从系统建模到智能控制、再到前沿工艺实践的完整知识体系，驱动读者进入下一代智能制造领域的核心创新环节。

评分☆☆☆☆☆

坦率地说，阅读这本专注于高级数控技术的专著，最大的收获在于对未来技术趋势的把握能力。作者在收尾部分对人工智能在机床优化中的应用进行了大胆而审慎的展望。书中没有停留在简单的机器学习概念上，而是深入探讨了如何利用强化学习技术优化加工路径规划，以实现在保证零件质量的前提下，最小化刀具磨损和能耗。这部分内容涉及到了对海量历史加工数据的深度挖掘和特征工程，以及如何将这些模型安全、可靠地部署到嵌入式控制器中。它成功地架起了一座传统机电一体化与尖端AI技术之间的桥梁，让读者清晰地看到，下一步的创新点将在于如何让机床具备“自我学习”和“自主决策”的能力。这本书不仅教授了如何设计当前最优的系统，更重要的是，它激发了我们思考如何设计出能够适应未来十年技术变革的系统。

评分☆☆☆☆☆

这本书的结构安排极具匠心，它仿佛是在带领读者进行一场循序渐进的“解剖”之旅，从宏观的需求分析到微观的元器件选型，逻辑层层递进，毫不拖沓。我尤其欣赏其在人机交互（HMI）设计理念上的阐述。作者认为，一个高效的HMI不应只是一个显示器，而应是操作者与复杂机床之间的“智能桥梁”。书中对图形用户界面（GUI）的设计原则进行了详尽的论述，强调了操作一致性、信息密度与认知负荷之间的平衡。例如，在故障诊断界面中，如何通过分层级的警报系统，迅速引导维修人员定位问题根源，避免“信息过载”导致的误判，这部分内容对新手工程师的启发是巨大的。此外，书中对触摸屏技术在工业环境下的适应性挑战，以及如何通过触觉反馈增强操作精确性的探讨，都展现了作者对用户体验在工业控制领域重要性的深刻洞察。

评分☆☆☆☆☆

这本书的开篇就以一种极其务实、直击要害的姿态，迅速将我带入了数控技术的核心地带。它没有过多纠缠于历史渊源或宏大的理论框架，而是选择了一条直插实践的路径。我记得作者花了大量的篇幅来剖析现代数控系统架构的演变，特别是针对复杂曲面加工和高精度运动控制方面的最新进展，这部分内容简直是工程人员的福音。书中对伺服驱动系统的讲解尤为深入，从电机的选型到闭环控制算法的优化，每一个细节都经过了精心的推敲和公式推导。例如，在处理进给速度波动和刚度补偿时，作者提出的多变量解耦控制策略，远比我之前接触的教材中那种教科书式的PID控制要复杂和高效得多。更让我惊喜的是，它紧密结合了当前主流的CNC系统品牌，比如西门子840D SL和发那科的最新平台，详细阐述了它们在底层软件接口和宏程序编程上的差异与优势。这种贴近市场前沿的讲解，使得读者在阅读过程中，能清晰地看到理论是如何在实际的机床控制台上得以实现的，极大地提升了解决实际工程问题的能力。它不仅仅是知识的堆砌，更像是一份详尽的、可操作的工程蓝图。

评分☆☆☆☆☆

读完这册关于先进制造技术流程的书籍，我感到作者的视角非常开阔，它跳脱出了传统机械制造的窠臼，将数控系统设计提升到了一个系统工程的高度来审视。这本书的精妙之处在于，它对软件与硬件的耦合交互关系进行了极其细致的剖析。书中关于实时操作系统（RTOS）在数控内核中的应用部分，阐述了如何在有限的计算资源下实现纳秒级的指令调度和插补运算，这对于理解高性能数控系统的“大脑”如何工作至关重要。特别是对三次样条插补算法的优化及其在G代码解释器中的实现流程，作者使用了非常巧妙的数学建模方法，使得原本晦涩难懂的数值逼近过程变得逻辑清晰。此外，书中对网络化制造和工业4.0背景下的远程诊断与维护模块的设计也进行了前瞻性的探讨，讨论了如何通过OPC UA等协议实现机床状态的透明化管理。这种将信息技术与精密机械控制深度融合的论述，让读者认识到，未来的数控设计将是信息物理系统（CPS）的战场，而非单纯的机床电气设计。

评分☆☆☆☆☆

这本书给我最大的震撼是其对“可靠性”和“鲁棒性”的执着追求，这在很多侧重于功能实现的教材中是经常被弱化的部分。作者似乎对数控系统在极端工况下的失效模式有着深刻的理解。关于电磁兼容性（EMC）和抗干扰设计的部分，简直可以作为一份专业的电磁安全规范手册来使用。它没有泛泛而谈，而是具体列举了伺服驱动柜内部的屏蔽层选择、接地网的建立标准，以及不同类型噪声源（如变频器脉冲、大电流回路）的隔离措施。在热管理方面，书中甚至细致地讨论了控制柜内温度梯度对精密编码器信号传输稳定性的影响，并提供了基于CFD分析的优化建议。这种深入到物理层面的严谨态度，体现了作者深厚的工程底蕴。阅读这些章节，我深刻体会到，一个优秀的数控系统，不仅要在功能上完美运行，更要在恶劣的工厂环境下保持长期的稳定性和精准度，这本书无疑为实现这一点提供了坚实的理论和实践支撑。

评分☆☆☆☆☆

很喜欢[ZZ]，他的每一本书几本上都有，这本[SM]很不错，[BJTJ][NRJJ][QY][SZ]

评分☆☆☆☆☆

很满意，由于急等着下，又是春节，但是京东没休息，准时到货。

评分☆☆☆☆☆

书里面关于电控伺服系统的设计计算内容值得看看

评分☆☆☆☆☆

真的是很好的一本书！ 本来我这个地区就没货 所以发货就晚了。但是书真的不错 只要发货就很快就到，应该是正品 至少录音啊 词语没有错，快递很快哦 继续努力，书已经送给门卫签收，不过快递员还打电话通知我，这样的服务态度真的值得其他的快递员学习，东京快递真的不错。今天家里没有牛奶了，我和妈妈晚上便去门口的苏果便利买了一箱牛奶和一点饮料。刚好，苏果便利有一台电脑坏了，于是便开启了另外一台电脑。因为开电脑和调试的时间，队伍越排越长。过了5分钟，有一个阿姨突然提出把键盘换了，这样就能刷卡了。我妈妈就在旁边讲了一句：“键盘不能热插拔，必须要重启。”那个阿姨好像没听见，还在坚持已见。我提出：“妈妈，我们不要在这家店卖了吧！又不是在其他地方买不到。”妈妈看了看队伍，同意了。我们把东西一放，就去了另一家百货。我提出要换另一家店不是只因为这队伍太长，还有店员素质之差。你布置了两台电脑，那你随时都要准备好换一台电脑呀，你现在让人的感觉就是你只有一台电脑能用，那一台就好像是摆设，没有一点用。我气愤不过跟妈妈说“我们去网上买吧”这样就来京东了，看到了这本书就顺便买了。通读这本书，是需要细火慢烤地慢慢品味和幽寂沉思的。亲切、随意、简略，给人洁净而又深沉的感触，这样的书我久矣读不到了，今天读来实在是一件叫人高兴之事。作者审视历史，拷问灵魂，洋溢着哲思的火花。人生是一段段的旅程，也是需要承载物的。因为火车，发生过多少相聚和分离。当一声低鸣响起，多少记忆将载入历史的尘梦中啊。其实这本书一开始我也没看上，是朋友极力推荐加上书封那个有点像史努比的小人无辜又无奈的小眼神吸引了我，决定只是翻一下就好，不过那开篇的序言之幽默一下子便抓住了我的眼睛，一个词来形容——“太逗了”。|据说，2011年8月24日，京东与支付宝合作到期。官方公告显示，京东商城已经全面停用支付宝，除了无法使用支付服务外，使用支付宝账号登录的功能也一并被停用。京东商城创始人刘先生5月份曾表示京东弃用支付宝原因是支付宝的费率太贵，为快钱等公司的4倍。在弃支付宝而去之后，京东商城转投银联怀抱。这点我很喜欢，因为支付宝我从来就不用，用起来也很麻烦的。好了，现在给大家介绍三本好书：《古拉格：一部历史》在这部受到普遍称赞的权威性著作中，安妮·阿普尔鲍姆第一次对古拉格——一个大批关押了成百上千万政治犯和刑事犯的集中营——进行了完全纪实性的描述，从它在俄国革命中的起源，到斯大林治下的扩张，再到公开性时代的瓦解。阿普尔鲍姆深刻地再现了劳改营生活的本质并且将其与苏联的宏观历史联系起来。《古拉格：一部历史》出版之后立即被认为是一部人们期待已久的里程碑式的学术著作，对于任何一个希望了解二十世纪历史的人来说，它都是一本必读书。厌倦了工作中的枯燥忙碌？吃腻了生活中的寻常美味？那就亲手来做一款面包尝尝吧！面包不仅是物质生活的代名词，还是温暖和力量的化身。作者和你一样，是一个忙碌的上班族，但她却用六年的烘焙经验告诉你：只要有一颗热爱生活的心，一双勤快灵活的手，美味的面包和美好的生活，统统都属于你！<停在新西兰刚刚好>100%新西兰=1%旅行 1%打工 98%成长全世界年轻人都在打工度假！错过30岁就等下辈子！她叫巴道。26岁那年，她发现一个书本上从来没有提过的秘密：全世界年轻人都在打工度假。拿到打工度假签证，你不必承担巨额旅费，也不必羞于张口找父母要钱，因为你可以像当地人一样打工赚钱。你不会成为一个无趣又匆忙的观光客，因为你可以花一年的时间，看细水长流。目前向中国大陆开放这种签证的国家，只有新西兰——《霍比特人》和《魔戒》的故乡，百分百纯净的蓝天白云，山川牧场。世界向年轻人敞开了一道门。门外光芒万丈，门里波谲云诡。巴道发现，自己心动了。|

评分☆☆☆☆☆

适合专业人士，对数控机床感兴趣，入门级。

评分☆☆☆☆☆

不错，很有技术含量的书

评分☆☆☆☆☆

书不错，全面，适合初学者

评分☆☆☆☆☆

不错

评分☆☆☆☆☆

本书偏于理论，虽然有些晦涩但是还是值得看看！