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第1章 工程力学基础 1

1.1 物体的受力分析及其平衡条件 1

1.1.1 力的概念和基本性质 1

1.1.2 力矩与力偶 3

1.1.3 力系的简化 4

1.1.4 约束反力 5

1.1.5 受力图 7

1.1.6 平面力系的平衡方程式 9

1.2 直杆的拉伸和压缩 12

1.2.1 工程实例 13

1.2.2 拉伸和压缩时横截面上的内力 13

1.2.3 拉伸和压缩时杆件的应力 15

1.2.4 轴向拉压时的变形及虎克定律 16

1.2.5 拉伸和压缩时材料的力学性能 18

1.2.6 拉伸和压缩的强度条件 21

1.3 剪切与挤压 23

1.3.1 剪切的概念 23

1.3.2 剪切与挤压的实用计算 24

1.3.3 剪切变形和剪切虎克定律 26

1.4 圆轴的扭转 26

1.4.1 圆轴扭转的实例和概念 26

1.4.2 外力偶矩和扭矩的计算 27

1.4.3 圆轴扭转时的应力 29

1.4.4 圆轴扭转的强度条件 32

1.4.5 圆轴的扭转变形与刚度条件 32

1.5 梁的平面弯曲 34

1.5.1 弯曲的概念和实例 34

1.5.2 梁横截面上的内力——剪力和弯矩 35

1.5.3 剪力图和弯矩图 36

1.5.4 纯弯曲时梁横截面上的正应力 38

1.5.5 简单截面图形的惯性矩和抗弯截面模量 41

1.5.6 弯曲正应力的强度条件 42

1.5.7 梁的弯曲变形概述 44

1.5.8 提高梁弯曲强度和刚度的措施 46

1.6 应力分析和组合变形的强度计算 47

1.6.1 应力状态的概念和分类 48

1.6.2 平面应力状态的应力分析 49

1.6.3 广义虎克定律 51

1.6.4 常用的几种强度理论及其应用 52

1.6.5 组合变形的强度计算 54

1.7.2 细长杆临界压力的确定——欧拉公式 58

1.7.1 压杆稳定的概念 58

1.7 压杆稳定 58

1.7.3 压杆的临界应力与临界应力总图 59

1.7.4 提高压杆稳定性的措施 61

习题 62

第2章 过程设备材料选用 71

2.1 工程材料的分类 71

2.2 材料的性能 72

2.2.1 力学性能 72

2.2.2 物理性能 75

2.2.3 化学性能 75

2.2.4 加工工艺性能 76

2.3 过程设备常用材料 77

2.3.1 铁碳合金的组织结构 77

2.3.2 钢的热处理 78

2.3.3 碳素钢 79

2.3.4 合金钢 80

2.3.5 钢材的品种及形状 82

2.3.6 铸铁 83

2.3.7 有色金属及合金 83

2.3.8 非金属材料 85

2.4 过程设备材料的基本要求与选用原则 87

2.4.1 压力容器用钢的基本要求 87

2.4.2 过程设备材料的选用 88

习题 89

3.1.1 筒体 91

3.1.2 封头 91

3.1 压力容器基本结构 91

第3章 压力容器设计基础 91

3.1.3 密封装置 92

3.1.4 开孔与接管 92

3.1.5 支座 92

3.1.6 安全附件 93

3.2 压力容器分类 93

3.2.1 按压力等级分类 93

3.2.2 按在生产中的作用分类 93

3.2.3 按安装方式分类 94

3.2.4 按安全技术管理分类 94

3.3 压力容器的安全监察 95

3.3.1 压力容器安全监察制度与监察范围 95

3.3.2 我国压力容器的安全监察法规标准体系 96

3.3.3 常用的压力容器安全监察法规与标准 96

3.4.1 薄壁圆筒容器及其应力 97

3.4 回转薄壳应力分析 97

3.4.2 回转薄壳的应力分析 99

3.4.3 无力矩理论在几种典型壳体上的应用 102

3.4.4 边缘应力的概念 106

3.5 内压薄壁圆筒的强度设计 107

3.5.1 内压薄壁圆筒的壁厚设计 107

3.5.2 设计参数 109

3.5.3 压力试验 111

3.6 外压圆筒设计 113

3.6.1 概述 113

3.6.2 临界压力 114

3.6.3 外压圆筒的工程设计 116

3.6.4 加强圈的设置 122

3.7 封头设计 123

3.7.2 椭圆形封头 124

3.7.1 半球形封头 124

3.7.3 碟形封头 125

3.7.4 球冠形封头 126

3.7.5 锥壳 127

3.7.6 平盖 128

3.8 零部件的设计选用 129

3.8.1 压力容器零部件的标准化 129

3.8.2 法兰 130

3.8.3 容器支座 137

3.8.4 容器的开孔与补强 141

3.8.5 安全附件 149

习题与思考题 150

4.1.1 概述 154

4.1 V带传动 154

第4章 机械传动基础 154

4.1.2 带传动的基本理论 156

4.1.3 V带传动的设计 161

4.1.4 V带轮的结构和张紧装置 163

4.2 齿轮传动 166

4.2.1 概述 166

4.2.2 齿廓啮合基本定律 167

4.2.3 渐开线齿廓 167

4.2.4 渐开线标准直齿圆柱齿轮各部分名称及几何尺寸 169

4.2.5 渐开线直齿圆柱齿轮的啮合 171

4.2.6 渐开线齿轮的切齿原理、根切现象和传动精度 172

4.2.7 齿轮的失效形式和齿轮材料 173

4.2.8 标准直齿圆柱齿轮的强度计算 175

4.2.9 斜齿圆柱齿轮传动 176

4.2.10 直齿圆锥齿轮传动 178

4.2.11 齿轮结构 178

4.3 蜗杆传动 179

4.3.1 概述 179

4.3.2 蜗杆传动的主要参数和几何尺寸计算 180

4.3.3 蜗杆传动中蜗轮转向判断、失效及材料选择 183

4.3.4 蜗杆和蜗轮的结构 184

4.4 轴与联轴器 185

4.4.1 概述 185

4.4.2 轴的计算 186

4.4.3 轴的材料与结构 187

4.4.4 联轴器的类型与性能 189

4.4.5 联轴器的选择 192

4.5.2 滑动轴承的结构与材料 194

4.5 轴承 194

4.5.1 概述 194

4.5.3 滑动轴承的润滑与验算 197

4.5.4 滚动轴承的结构、类型及代号 199

4.5.5 滚动轴承的选择和组合 203

4.6 轮系与减速器 205

4.6.1 概述 205

4.6.2 定轴轮系 205

4.6.3 周转轮系 207

4.6.4 减速器 210

习题与思考题 213

5.1.2 储存介质的性质 215

5.1.1 储存设备的分类 215

5.1 概述 215

第5章 储存设备选型 215

5.1.3 环境对储存设备的影响 216

5.2 储存设备的结构 216

5.2.1 卧式圆筒形储罐 216

5.2.2 立式平底筒形储罐 217

5.2.3 球形储罐 219

5.3 储存设备的选型 222

5.3.1 选型的基本原则 222

5.3.2 立式平底筒形储罐的选型方法 222

思考题 223

第6章 搅拌设备选型 224

6.1 搅拌的目的 224

6.2 搅拌设备的基本结构 224

6.3.1 内容器 225

6.3 搅拌容器 225

6.3.2 换热元件 226

6.4 搅拌器 228

6.4.1 流型 228

6.4.2 搅拌器的分类 229

6.4.3 典型搅拌器的特征及应用 229

6.4.4 搅拌器的选用 231

6.4.5 搅拌功率的计算 233

6.4.6 搅拌附件 235

6.5 搅拌轴 237

6.6 轴封 237

6.6.1 填料密封 237

6.6.2 机械密封 239

6.7 传动装置 241

6.6.3 全封闭密封——磁力搅拌装置 241

6.7.1 电动机的选型 242

6.7.2 减速机选型 242

6.7.3 机架 243

习题与思考题 244

第7章 换热设备选型 245

7.1 概述 245

7.1.1 换热设备的应用 245

7.1.2 换热设备分类及其特点 245

7.2 间壁式换热器的分类与基本结构 246

7.2.1 管式换热器 246

7.2.2 板面式换热器 249

7.2.3 其它型式换热器 251

7.3.1 基本类型与特点 252

7.3 管壳式换热器简介 252

7.3.2 管壳式换热器的结构 254

7.3.3 管壳式换热器的工艺设计 263

7.4 换热器选型 264

思考题 265

第8章 塔设备选型 266

8.1 塔设备的分类及总体结构 266

8.1.1 塔设备的分类 266

8.1.2 塔设备的总体结构 266

8.1.3 塔设备的基本要求 269

8.2 填料塔简介 269

8.2.1 填料 270

8.2.2 填料塔内件的结构 274

8.3.1 板式塔的分类 280

8.3 板式塔 280

8.3.2 板式塔的结构 281

8.3.3 板式塔的比较 284

8.3.4 板式塔塔盘的结构 285

8.4 塔设备的附件 288

8.4.1 除沫器 288

8.4.2 裙座 289

8.5 塔设备的选型 291

8.5.1 与物性有关的因素 291

8.5.2 与操作条件有关的因素 292

8.5.3 其它因素 292

思考题 292

附录1 型钢参数表 293

附录2 钢制压力容器常用材料的许用应力 297

参考文献 300