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绪论 1

第1篇 过程装备力学基础 3

第1章 静力学 3

1.1 基本概念和公理 3

1.1.1 基本概念 3

1.1.2 静力学公理 4

1.2 约束和约束反力 5

1.2.3 光滑铰链 6

1.2.2 光滑接触面 6

1.2.1 柔索 6

1.2.4 固定端 7

1.3 受力分析和受力图 7

1.4 平面汇交力系的合成和平衡条件 8

1.4.1 力在坐标轴上的投影 9

1.4.2 合力投影定理 9

1.4.3 平面汇交力系的平衡条件 10

1.5 平面一般力系的简化和平衡条件 11

1.5.1 力矩和平面力偶理论 11

1.5.2 平面一般力系的简化 13

1.5.3 平面一般力系的平衡条件 14

思考题 16

习题 16

第2章 拉伸与压缩 19

2.1 材料力学引言 19

2.1.1 基本概念 19

2.1.2 内力和应力 19

2.2.1 直杆受拉伸（压缩）时横截面上的内力与应力 21

2.2 轴向拉伸与压缩 21

2.1.3 杆件变形的基本形式 21

2.2.2 直杆轴向拉伸（压缩）时的强度条件 23

2.2.3 直杆轴向拉伸（压缩）时的变形计算 25

2.3 材料的力学性能 26

2.3.1 材料的力学性能及其测试 26

2.3.2 许用应力与安全系数 30

2.4 简单拉压的超静定问题 30

思考题 32

习题 33

3.1 剪切的概念与实例 35

第3章 剪切与扭转 35

3.2 剪切与挤压的实用计算 36

3.2.1 剪切的实用计算 36

3.2.2 挤压的实用计算 36

3.3 扭转的概念与实例 38

3.4 纯剪切 38

3.5 圆轴扭转时的应力及强度条件 39

3.5.1 外力偶矩的计算及横截面上的内力 39

3.5.2 圆轴扭转时横截面上的应力 41

3.5.3 圆轴扭转时的强度条件 43

3.6 圆轴扭转时的变形及刚度条件 45

思考题 46

习题 46

第4章 平面弯曲 48

4.1 平面弯曲的概念和实例 48

4.2 平面弯曲的内力分析 49

4.2.1 剪力和弯矩 49

4.2.2 剪力方程和弯矩方程 剪力图和弯矩图 50

4.3.1 纯弯曲时梁横截面上的正应力 53

4.3 平面弯曲的正应力计算 53

4.3.2 常用截面的惯性矩和抗弯截面模量的计算 56

4.3.3 弯曲正应力强度条件 57

4.3.4 提高梁弯曲强度的措施 58

4.4 平面弯曲的变形计算 59

4.4.1 梁弯曲变形的度量——挠度和转角 59

4.4.2 挠曲线近似微分方程及两次积分法 59

4.4.3 用叠加法求梁的变形 61

4.4.4 梁的刚度条件 62

4.6.1 压杆稳定性的概念 63

4.6 压杆稳定性简介 63

4.5 简单超静定梁的求解 63

4.6.2 提高压杆稳定性的措施 64

思考题 65

习题 65

第5章 复杂应力状态及强度理论 68

5.1 一点处应力状态的概念 68

5.2 二向应力状态分析 69

5.2.1 斜截面上的应力 70

5.2.2 应力状态的分析与讨论 70

5.3 三向应力状态及广义虎克定律简介 72

5.4 强度理论简介 73

5.5.1 弯曲与拉（压）的组合变形 75

5.5 组合变形的强度计算 75

5.5.2 弯曲与扭转的组合变形 76

思考题 77

习题 77

6.1 过程装备用金属材料 80

6.1.1 金属材料的主要性能 80

第6章 过程装备材料 80

第2篇 工程材料 80

6.1.2 金属材料的晶体结构 81

6.1.3 钢的热处理 81

6.1.4 常用金属材料 82

6.2 非金属材料 88

6.2.1 高分子材料 88

6.2.2 陶瓷材料 89

思考题 90

6.2.5 天然耐酸材料 90

6.2.6 涂料 90

6.2.4 石墨 90

6.2.3 树脂基复合材料（玻璃钢） 90

第3篇 机械设计基础 92

第7章 螺纹连接 92

7.1 螺纹连接的基本类型和螺纹连接件 92

7.1.1 螺纹连接的基本类型 92

7.1.2 螺纹连接件 93

7.2.2 螺纹连接的防松 95

7.2.1 螺纹连接的预紧 95

7.2 螺纹连接的预紧和防松 95

7.1.3 螺纹连接件的常用材料和力学性能等级 95

7.3 提高螺栓连接强度的措施 97

7.3.1 改善螺纹牙间的载荷分配不均的现象 97

7.3.2 减小螺栓的应力幅 97

7.3.3 减小应力集中 98

7.3.4 避免附加弯曲应力 98

7.3.5 采用合理的制造工艺 98

思考题 99

8.1.3 带传动的应用 100

8.1.1 带传动的工作原理 100

8.1.2 带传动的类型和特点 100

8.1 带传动概述 100

第8章 带传动及链传动 100

8.2 带传动工作情况分析 101

8.2.1 带传动的受力分析 101

8.2.2 带的应力分析 101

8.2.3 带传动的弹性滑动与失效形式 102

8.3 V带传动及其选用计算 103

8.3.1 V带的结构 103

8.3.2 普通V带规格和基本尺寸 104

8.3.3 普通V带带轮的结构 105

8.3.4 带传动的张紧装置 106

8.3.5 V带传动设计计算 107

8.4 链传动简介 113

8.4.1 链传动的组成 113

8.4.2 链传动的类型 113

8.4.3 链传动的特点与应用 114

思考题 114

习题 114

9.1 齿轮传动概述 115

第9章 齿轮传动及蜗杆传动 115

9.2 齿轮啮合的基本定律与渐开线齿廓 116

9.2.1 齿轮啮合的基本定律 116

9.2.2 渐开线齿廓 116

9.3 渐开线标准直齿圆柱齿轮各部分名称及基本尺寸 118

9.3.1 渐开线标准直齿圆柱齿轮各部分的名称 118

9.3.2 渐开线标准直齿圆柱齿轮的基本参数和几何尺寸 118

9.4 渐开线齿轮的正确啮合条件和连续传动条件 120

9.4.1 渐开线齿轮的正确啮合条件 120

9.5.1 齿轮的加工方法 121

9.5 齿轮的加工、最少齿数与传动精度等级的选择 121

9.4.2 渐开线齿轮连续传动条件 121

9.5.2 齿轮的根切与最少齿数 122

9.5.3 齿轮传动精度等级的选择 122

9.6 斜齿圆柱齿轮传动 123

9.6.1 斜齿圆柱齿轮的形成及其传动特点 123

9.6.2 斜齿轮的几何尺寸计算 124

9.7 齿轮传动的失效形式和齿轮材料 126

9.7.1 齿轮传动的失效形式 126

9.7.2 齿轮材料 127

9.9.1 蜗杆传动的特点和应用 128

9.9.2 蜗杆传动的分类 128

9.9 蜗杆传动简介 128

9.8 锥齿轮传动简介 128

9.9.3 蜗杆传动的失效形式与材料选择 129

9.10 齿轮、蜗杆、蜗轮的结构 129

9.10.1 齿轮结构 129

9.10.2 蜗杆与蜗轮的结构 130

思考题 131

习题 131

10.1 轴的分类及设计要点 133

第10章 轴及其连接 133

10.2 轴常用的材料 134

10.2.1 碳素钢 134

10.2.2 合金钢 134

10.2.3 球墨铸铁 134

10.3 轴径的初步计算 135

10.4 轴的结构设计 136

10.4.1 轴上零件的定位与固定 136

10.4.2 轴的加工与轴上零件装拆的要求 137

10.4.3 减少应力集中的措施 137

10.5.2 轴的刚度计算 138

10.5 轴的工作能力校核计算简介 138

10.5.1 轴的强度校核计算 138

10.5.3 轴的振动稳定性概念 139

10.6 轴的连接 139

10.6.1 联轴器 140

10.6.2 离合器 142

思考题 144

习题 144

11.1 轮系的分类及功用 145

11.1.1 轮系的分类 145

第11章 轮系及减速器 145

11.1.2 轮系的功用 146

11.2 定轴轮系的传动比 146

11.3 减速器 148

11.3.1 减速器的主要型式及应用特点 148

11.3.2 减速器的组成、结构和润滑 149

11.3.3 标准减速器 150

思考题 151

习题 151

12.1.1 滑动轴承的摩擦状态及特点 152

第12章 轴承 152

12.1 滑动轴承 152

12.1.2 滑动轴承的结构与材料 153

12.1.3 滑动轴承的润滑 156

12.1.4 非流体润滑滑动轴承的计算 157

12.2 滚动轴承 159

12.2.1 滚动轴承的结构、类型和代号 159

12.2.2 滚动轴承的选择 162

12.2.3 滚动轴承部件的组合设计 163

习题 164

思考题 164

第4篇 压力容器及管道设计基础 165

第13章 内压容器 165

13.1 概述 165

13.1.1 压力容器设计内容及有关规范 165

13.1.2 压力容器的总体结构及其设计特点 165

13.1.3 压力容器的分类 166

13.1.4 压力容器的失效形式与设计准则 167

13.2 内压薄壁容器设计的理论基础 168

13.2.1 无力矩理论的基本概念 168

13.2.3 无力矩理论的基本方程式 169

13.2.2 回转壳体的几何关系 169

13.2.4 无力矩理论在容器应力分析中的应用 171

13.2.5 无力矩理论的应用条件 174

13.3 容器边缘应力及其处理 174

13.3.1 边缘应力的产生 174

13.3.2 边缘应力的特性 175

13.3.3 边缘应力在设计中的处理 175

13.4 内压薄壁容器的设计 176

13.4.1 内压筒体设计 176

13.4.2 内压封头设计 177

13.4.3 设计技术参数的确定 182

13.5 容器的压力试验 184

思考题 187

习题 187

第14章 外压容器 188

14.1 概述 188

14.1.1 外压容器的稳定性 188

14.1.2 外压容器的临界压力 188

14.2 外压圆筒的稳定性计算 188

14.2.2 外压圆筒的临界压力计算 189

14.2.1 外压圆筒的分类 189

14.2.3 外压圆筒的临界长度 190

14.3 外压容器的工程设计 190

14.3.1 外压容器设计参数 190

14.3.2 外压圆筒设计 191

14.3.3 外压球壳设计 196

14.3.4 外压封头设计 196

思考题 197

14.4 加强圈设计简介 197

习题 198

第15章 压力容器通用零部件 199

15.1 概述 199

15.2 公称直径和公称压力 199

15.2.1 公称直径 199

15.2.2 公称压力 200

15.3 法兰连接 201

15.3.1 法兰连接结构 201

15.3.2 法兰标准 204

15.4.1 卧式容器支座 210

15.4 容器支座 210

15.4.2 立式容器支座 213

15.5 容器开孔补强 214

15.5.1 容器主要的开孔装置 214

15.5.2 开孔补强的设计与结构 215

思考题 218

16.1.1 压力管道定义 219

16.1.2 压力管道的分类 219

16.1.3 压力管道的基本组成 219

16.1 概述 219

第16章 压力管道设计 219

16.2 管道器材及其选择 220

16.2.1 管子及其选择 220

16.2.2 管件及其选择 223

16.2.3 阀门 225

16.3 管道支吊架及其选用 228

16.3.1 管道支吊架的分类 228

16.3.2 常用管道支吊架的结构特征及其应用 228

16.3.3 管道支吊架的选用 230

16.4 管道设计概论 230

16.4.1 管道的设计程序和主要内容 230

16.4.2 管道设计的一般原则 231

思考题 232

16.4.3 管道的结构设计 232

第5篇 过程设备概论 234

第17章 传热与传质设备 234

17.1 换热设备 234

17.1.1 概述 234

17.1.2 管壳式换热设备 236

17.1.3 换热设备技术进展概述 238

17.2 塔设备 238

17.2.1 概述 238

17.2.3 塔设备的技术进展概述 240

17.2.2 塔设备的总体结构 240

思考题 241

第18章 化学过程设备 242

18.1 概述 242

18.1.1 化学过程设备的应用及其特性 242

18.1.2 化学过程设备的类型 242

18.2 釜式反应设备 243

18.2.1 釜式反应设备的总体结构 243

18.2.2 釜体 243

18.2.4 搅拌装置 244

18.2.3 传热装置 244

18.2.5 传动装置 245

18.2.6 密封装置 245

思考题 245

第19章 机械过程设备 246

19.1 物料输送设备 246

19.1.1 液体输送设备 246

19.1.2 气体输送设备 247

19.1.3 固体物料输送设备 248

19.2.1 固液分离设备 249

19.2 机械分离设备 249

19.2.2 气固分离设备 251

19.3 粉体加工设备 252

19.3.1 粉体粉碎过程设备 252

19.3.2 粉体分级设备 254

思考题 256

附录1 型钢尺寸规格表 257

附录2 钢板许用应力 259

附录3 钢管许用应力 261

参考文献 262