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绪论 1

第一篇 工程力学基础 3

概述 3

第一章 物体的受力分析及其平衡条件 4

第一节 物体的受力分析 4

一、力的概念及其性质 4

二、约束与约束反力 8

三、分离体和受力图 11

四、小结 13

一、平面汇交力系简化与平衡的几何法 14

第二节 平面汇交力系的简化与平衡 14

二、平面汇交力系简化的解析法 16

三、平面汇交力系平衡的解析条件 17

第三节 力矩 力偶 力的平移定理 20

一、力对点之矩 20

二、力偶与力偶矩 21

三、力的平移定理 26

第四节 平面一般力系的简化与平衡 27

一、平面一般力系的简化 28

二、平面一般力系简化结果的讨论合力矩定理 30

三、平面一般力系的平衡条件和平衡方程 32

习题 36

第二章 直杆的拉伸和压缩 42

第一节 轴向拉伸与压缩的概念 43

第二节 拉伸和压缩时的内力截面法 44

一、内力 44

二、截面法 45

第三节 拉伸和压缩时的应力 47

一、应力的概念 47

二、轴向拉伸(压缩)时横截面上的正应力 48

一、纵向变形 49

第四节 轴向拉伸和压缩时的变形 虎克定律 49

二、横向变形 50

三、虎克定律 50

第五节 拉伸和压缩时材料的力学性能 52

一、低碳钢拉伸时的力学性能 52

二、其它材料在拉伸时的力学性能 55

三、材料在压缩时的力学性能 56

第六节 拉伸和压缩的强度计算 57

一、许用应力与安全系数 57

二、拉伸和压缩时的强度条件 58

第七节 热应力的概念 62

第八节 应力集中的概念 64

习题 65

第三章 剪切与圆轴的扭转 67

第—节 剪切 67

一、剪切的概念 切应力 67

二、挤压的概念 挤压应力 68

三、剪切与挤压的实用计算 70

四、切应变 剪切虎克定律 72

第二节 扭转的概念 73

一、外力偶矩的计算 74

第三节 扭转时外力和内力的计算 74

二、扭转时的内力——扭矩的计算 75

第四节 圆轴扭转时的应力 79

一、利用几何关系求切应变分布规律 79

二、利用物理关系求切应力的分布规律 81

三、利用静力学关系求切应力的大小 82

四、圆截面的Iρ和Wρ的计算 83

第五节 圆轴扭转时的变形 83

第六节 圆轴扭转时的强度计算和刚度计算 83

一、圆轴扭转时的强度条件 83

二、圆轴扭转时的刚度条件 84

习题 87

第四章 直梁的弯曲 91

第一节 平面弯曲的概念 梁的类型 91

第二节 梁弯曲时的内力 93

第三节 切力图和弯矩图 96

一、切力图和弯矩图 96

二、举例 97

三、一般规律 101

第四节 纯弯曲时梁横截面上的正应力 101

一、实验观察和假设推论 102

二、弯曲正应力公式的推导 103

三、弯曲正应力公式的适用范围 105

第五节 截面的轴惯性矩和抗弯截面模量 106

一、常用截面的轴惯性矩和抗弯截面模量 106

二、组合截面的惯性矩 108

第六节 弯曲正应力的强度条件 109

第七节 梁弯曲时横截面上的切应力 113

第八节 梁截面合理形状的选择 114

第九节 梁的弯曲变形 116

一、梁的弹性曲线，挠度和转角 116

二、弹性曲线的近似微分方程 117

四、梁的刚度校核和提高梁弯曲刚度的措施 121

三、用叠加法求梁的变形 121

习题 122

第五章 应力状态和强度理论及组合变形的强度计算 126

第一节 应力状态概念 126

一、直杆受轴向拉伸或压缩时斜截面上的应力 126

二、一点应力状态的概念 128

三、单元体概念 128

四、主平面和主应力 130

一、平面应力状态下斜截面上的应力公式 131

五、三种应力状态 131

第二节 平面应力状态分析 131

二、应力圆 132

三、应力圆的作法 132

四、应力圆与单元体之间的对应关系 133

五、确定主应力和最大切应力 133

第三节 强度理论 138

一、强度理论的概念 138

二、基本强度理论 139

一、组合变形的概念 140

第四节 组合变形的强度计算 140

二、弯曲与拉伸(或压缩)的组合 141

三、弯曲与扭转的组合 145

习题 149

附录 153

第二篇 压力容器设计基础 163

概述 163

一、压力容器的结构与分类 163

二、压力容器机械设计的基本要求 164

三、压力容器零部件的标准化 165

一、力学性能 167

第六章 化工设备常用材料 167

第一节 化工设备常用金属材料的基本性能 167

二、材料的耐腐蚀性能 169

三、材料的物理性能 169

四、材料的加工工艺性能 169

五、化工设备设计选材原则 169

第二节 金属材料的腐蚀与防护 169

一、常见金属腐蚀的现象及分类 170

二、防止和减缓腐蚀的方法 171

一、碳钢的分类、牌号及用途 173

第三节 化工设备常用材料 173

二、合金钢的分类牌号及用途 174

三、钢材的品种及规格 175

四、铸铁的分类、牌号及用途 176

五、有色金属及其合金 177

六、非金属材料及其应用 178

第四节 提高和改善碳钢力学性能和加工性能的途径 179

一、调整、控制钢的化学成分和合金元素的含量 179

二、进行热处理 180

习题 182

三、冷热加工可以改变碳钢零件或材料的力学性能 182

第七章 内压薄壁容器的应力分析 184

第一节 回转壳体的应力分析——薄膜应力理论 184

一、回转壳体的几何特性 185

二、薄膜应力理论的应力方程式 186

三、薄膜应力理论的应用条件 190

第二节 薄膜应力理论在典型壳体中的应用 191

一、受气体内压的圆筒形壳体 191

二、受气体内压的球形壳体 192

三、受气体内压的椭球壳 193

四、受气体内压的锥形壳体 195

五、承受液体静压作用的圆柱壳 196

第三节 边缘应力的概念 199

一、边缘应力的产生 199

二、边缘应力的特性 201

三、控制边缘应力结构上应采取的措施 203

习题 204

第八章 内压薄壁圆筒与球壳的设计 205

第一节 内压薄壁圆筒与球壳的强度计算 205

—、关于弹性失效的设计准则 205

二、内压薄壁圆筒的强度计算公式 206

一、设计压力 207

第二节 设计参数的确定 207

三、球壳的强度计算公式 207

二、设计温度 208

三、许用应力 208

四、焊缝系数 211

五、厚度附加量 211

第三节 容器的最小厚度 215

第四节 容器的压力试验 216

习题 219

第九章 压薄壁容器的封头设计 220

二、椭圆形封头 221

第一节 凸形封头 221

一、半球形封头 221

三、碟形封头 223

四、无折边球形封头 224

第二节 锥形封头 226

一、无折边锥形封头的设计计算 228

二、折边锥形封头的设计计算 228

第三节 平板封头 230

习题 235

一、外压圆筒的失效和设计准则 236

二、临界压力的影响因素 236

第十章 外压容器设计 236

第一节 外压容器的稳定性 236

第二节 外压圆筒的简化公式设计法 238

一、钢制长圆筒 238

二、钢制短圆筒 238

三、刚性圆筒 238

第三节 外压圆筒的图算设计方法 239

一、算图的理论依据及其绘制方法 239

四、临界长度 239

五、应用简化公式设计外压圆筒的步骤 239

二、算图的使用方法 243

第四节 外压圆筒的加强圈设计 245

一、加强圈的间距 246

二、加强圈尺寸 246

三、加强圈与简体的联接 250

第五节 外压封头 251

一、外压凸形封头 251

二、外压锥形封头 252

习题 253

第六节 轴向压缩下圆筒的稳定性 253

第十一章 容器附件 255

第一节 法兰联接 255

一、法兰联接的组成和密封原理 255

二、法兰的结构与类型 255

三、法兰联接的密封性设计 257

第二节 容器与设备的支座 259

一、卧式容器的支座 259

二、立式容器支座 262

第三节 容器的开孔及其附件 265

一、容器的开孔及其补强 265

二、容器的接口管与凸缘 270

三、人孔、手孔和视镜 276

四、液面计 281

习题 282

第三篇 机械传动 283

第十二章 机械传动设计概论 283

第一节 机械传动的组成及其参数计算 283

一、机械传动的组成和作用 283

二、传动系统的示意图 283

三、机械传动的基本参数 283

一、零件的失效形式 285

第二节 机械传动零部件的失效分析 285

二、强度分析中的基本概念 286

三、零件工作表面的疲劳点蚀 288

四、高温条件下零件的蠕变失效 290

第三节 零件设计的工艺性、标准化及设计方法步骤简介 290

一、零件的工艺性及其标准化 290

二、零件的设计方法和步骤 291

习题 291

第一节 概述 293

一、带传动的组成、类型及特点 293

第十三章 带传动 293

二、V带传动的几何参数和胶带的结构尺寸 294

第二节 带传动工作情况分析 297

一、带传动受力分析与不打滑条件 297

二、带传动应力分析与疲劳强度 298

三、带传动中的弹性滑动与速度损失 299

第三节 V带传动的设计计算 299

一、带传动设计准则和单根v带的许用功率 299

二、V带设计方法、步骤 301

第四节 V带轮设计 305

第五节 V带传动的张紧和维护 306

习题 309

第十四章 齿轮传动 311

第一节 齿轮传动的特点和类型 311

一、齿轮传动特点 311

二、齿轮传动的类型 311

第二节 齿廓啮合基本定律 313

第三节 渐开线齿轮 313

一、渐开线的形成和特性 313

二、渐开线齿廓满足齿廓啮合基本定律 314

第四节 齿轮的各部分名称及渐开线标准齿轮的基本尺寸 315

一、渐开线齿轮的正确啮合条件 317

第五节 渐开线标准齿轮的啮合传动 317

二、渐开线齿轮连续传动条件 318

第六节 齿轮的切削加工 318

一、齿轮轮齿的加工方法 318

二、根切现象、最少齿数及变位齿轮概念 320

三、齿轮的加工精度 321

第七节 齿轮传动的失效形式和齿轮材料的选择 322

一、齿轮传动的失效形式 322

二、齿轮材料及其选择 323

一、齿轮强度设计准则 324

第八节 直齿圆柱齿轮的强度计算 324

二、直齿圆柱齿轮的受力分析 325

三、齿轮强度设计的计算载荷 325

四、直齿圆柱齿轮轮齿的抗弯强度计算 325

五、轮齿的接触疲劳强度计算 328

第九节 斜齿圆柱齿轮简介 330

一、斜齿轮啮合传动的共轭齿廓曲面的形成 330

二、斜齿轮各部分名称和几何尺寸计算 331

三、斜齿轮的当量齿数 332

第十节 齿轮的结构 333

四、斜齿轮轮齿的受力分析 333

习题 334

第十五章 蜗杆传动 336

第一节 概述 336

一、蜗杆传动的形成、分类及特点 336

二、普通蜗杆传动与渐开线齿轮传动的比较 337

三、蜗杆传动的齿面间滑动速度V3 337

第二节 蜗杆传动的主要参数及几何尺寸计算 338

一、主要参数 338

二、几何尺寸的计算 339

二、蜗杆和蜗轮的材料 341

第三节 蜗杆传动的主要失效形式、选材和结构 341

一、蜗杆传动的失效形式 341

三、蜗杆、蜗轮的结构 342

第四节 蜗杆传动的强度计算 342

一、蜗杆传动的受力分析 342

二、蜗轮的转向 343

三、蜗杆传动的强度计算 343

第五节 蜗杆传动的效率及其维护 344

一、蜗杆传动的效率 344

二、蜗杆传动的维护 345

习题 347

第十六章 轮系和减速器 348

第一节 轮系 348

一、轮系的功用和分类 348

二、定轴轮系的传动比 349

三、周转轮系的传动比 350

第二节 减速器 351

一、减速器的类型 352

二、减速器的结构与润滑 352

三、行星传动减速器简介 354

习题 355

第十七章 轴、键和联轴器 356

第一节 概述 356

第二节 轴的材料 356

第三节 轴的结构设计 357

一、轴颈、轴头的直径尺寸 357

二、轴与相配零件的位置固定结构 357

三、轴结构的工艺性 359

第四节 轴的强度计算 359

一、按扭转强度估算轴的最小直径 359

二、按弯扭联合作用计算轴的强度 360

第五节 平键联接 363

一、普通平键的结构类型 364

二、普通平键的验算 364

第六节 联轴器 365

一、联轴器的功能及类型 365

二、联轴器的选择 368

习题 370

第十八章 轴承 371

第一节 概述 371

一、轴承的功用和类型 371

二、滑动轴承中的摩擦状态 371

三、润滑剂 372

第二节 非液体摩擦滑动轴承 374

一、滑动轴承的结构 374

二、滑动轴承的材料 377

三、非液体摩擦滑动轴承的计算 377

第三节 滚动轴承 380

一、滚动轴承的结构、类型和代号 380

二、滚动轴承的选择 383

三、滚动轴承的组合设计 388

习题 394

主要参考文献 396