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目次 1

第一章 概论 1

1.1 引言 1

1.2 工艺系统的热学特性 3

1.2.1 工艺系统热源 3

1.2.2 机床热变形机理 7

1.2.3 热平衡与温升的估算 9

1.3 热变形对机械加工精度的影响 11

1.3.1 工件热变形 12

1.3.2 刀具热变形 15

1.3.3 机床热变形 16

2.1.1 导热的基本概念和定律 23

2.1 稳定导热 23

第二章 传热学的基础知识 23

2.1.2 平壁的稳定导热 27

2.1.3 圆筒壁的稳定导热 33

2.1.4 伸展体的稳定导热 38

2.2 对流换热 45

2.2.1 边界层概念 46

2.2.2 影响对流换热的因素 48

2.2.3 相似理论的基本概念 49

2.2.4 管内受迫对流换热 54

2.2.5 无限空间自然对流换热 57

2.3 辐射换热 60

2.3.1 热辐射的基本概念 60

2.3.2 热辐射的基本定律 62

2.3.3 辐射换热计算 67

2.4 复合换热 73

2.5 传热过程与换热器 74

2.5.1 传热过程的分析计算 74

2.5.2 换热器的热计算 83

4.5 诺模图及其在多维不稳定导热中的应用 101

3.1 固体导热微分方程式 105

3.1.1 直角坐标系中的导热微分方程式 105

第三章 稳定导热系统温度场的求解 105

3.1.2 圆柱坐标系中的导热微分方程式 108

3.2 分折解法 110

3.3 有限差分法 114

3.3.1 节点方程式 114

3.3.2 节点方程组的求解 119

3.4 有限单元法 125

3.4.1 平面稳定温度场的泛函 126

3.4.2 单元的划分 136

3.4.3 单元内部温度t的线性插值函数 138

3.4.4 单元变分计算 141

3.4.5 有限单元法的整体合成 149

第四章 不稳定导热系统温度场的求解 179

4.1 物体的内部热阻可忽略时的不稳定导热 179

4.2 第一类边界条件下无限大平壁的不稳定导热 182

4.3 对流边界条件下无限大平壁中的不稳定导热 185

4.4 对流边界条件下无限长园柱体的不稳定导热 186

4.6 不稳定导热的有限差分法 200

5.1 概述 212

第五章 热变形与热应力 212

5.2 一维热变形与热应力 216

5.2.1 数学分析法 217

5.3 简单梁的变温挠度 225

5.2.2 有限差分法 227

5.4 板状工件和车刀热变形的估算 228

5.5 平面热变形的有限单元法 232

5.5.1 弹性力学的有关知识 232

5.5.2 连续弹性体的离散化 238

5.5.3 单元位移函数 239

5.5.4 单元载荷移置 242

5.5.5 单元应变和单元应力 246

5.5.6 单元应变能 248

5.5.7 单元势能 250

5.5.9 整体合成支承条件的引入 256

5.5.10 解题步骤 257

6.1 温度和热位移测量及其误差分析 274

6.1.1 温度测量仪器 274

第六章 机床热变形测试及其控制 274

6.1.2 机床热位移测试仪器 295

6.1.3 机床温升和热位移测定 301

6.1.4 误差分析 306

6.2 机床热特性试验 310

6.2.1 CAT系统的功能 311

6.2.2 BY60100A机床热特性试验 316

6.2.3 用模态分析对机床热效应的快速试验法 326

6.3 机床温度控制系统 334

6.3.1 概述 334

6.3.2 温度控制系统的基本构成 336

6.3.3 应用实例——单板机恒温控制系统 344

6.3.4 环境温度控制技术 351

6.4 机床与刀具热变形的控制 351

6.4.1 机床热变形的预防 351

6.4.2 机床热变形的补偿技术 354

6.4.3 人工热源补偿控制法 355

6.4.4 人工热源开关控制机床热变形 362

6.4.5 刀具热变形补偿技术 366

附录Ⅰ SI和工程单位制的单位换算 370

附录Ⅱ 几种材料的密度、导热系数、比热和导温系数（热扩散率） 377

附录Ⅱ 饱和水的物性参数 378

附录Ⅳ 气体的物性参数 379

附录Ⅴ 油类的物性参数 380

附录Ⅵ 几种材料线膨胀系数α的平均值 382

附录Ⅶ 常用工程材料的黑度ε（法线方向辐射） 383

附录Ⅷ 双曲线函数值 384

附录Ⅸ 主元素高斯消去BASIC程序 385

附录Ⅹ 第一类贝塞尔函数表 386

附录Ⅺ 温度控制系统的应用程序 389

参考文献 394

5.5.8 单元变温等效节点载荷 551