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第1章　静力学基础 1

1.1　静力学的基本概念 1

1.2　静力学公理 3

1.2.1　静力学公理一——二力平衡公理 3

1.2.2　静力学公理二——加减平衡力系公理 3

1.2.3　静力学公理三——力的平行四边形公理 4

1.2.4　静力学公理四——作用与反作用公理 4

1.3　约束与约束反力 5

1.3.1　基本概念 5

1.3.2　约束类型 5

1.4　受力分析和受力图 7

本章小结 9

思考题 10

习题 10

第2章　平面汇交力系 12

2.1　平面汇交力系的合成 13

2.1.1 平面汇交力系的分类 13

2.1.2　平面汇交力系的合成方法 13

2.2　平面汇交力系的平衡条件 15

2.2.1 平面汇交力系平衡的几何条件 15

2.2.2　平面汇交力系平衡的解析条件 16

本章小结 18

思考题 18

习题 18

第3章　平面一般力系 20

3.1　力矩与力偶 20

3.1.1 力矩 20

3.1.2　力偶与力偶矩 21

3.2　平面一般力系的简化 22

3.2.1 力的平移定理 22

3.2.2　平面一般力系的简化实例 23

3.2.3　固定端约束 24

3.3　平面一般力系的平衡条件和平衡方程 24

本章小结 27

思考题 28

习题 28

第4章　直杆的拉伸与压缩 31

4.1 构件变形的基本形式 31

4.2　直杆拉伸与压缩时的力与变形 32

4.2.1 工程实例 32

4.2.2　直杆拉伸与压缩时横截面上的内力 33

4.2.3　直杆拉伸与压缩时横截面上的应力 34

4.2.4　直杆拉伸与压缩时的变形 36

4.3　材料拉伸与压缩的力学性能 38

4.3.1 拉伸试验及材料的力学性能 38

4.3.2　材料压缩时的力学性能 41

4.4　直杆拉伸与压缩时的强度条件 42

4.4.1　许用应力与安全系数 42

4.4.2　直杆拉伸与压缩时的强度条件 42

4.5 热应力 44

本章小结 46

思考题 46

习题 47

第5章　剪切及扭转 49

5.1 剪切与挤压 49

5.1.1　剪切变形 49

5.1.2　剪切及其强度计算 50

5.1.3　剪切胡克定律 51

5.1.4　挤压及其强度计算 51

5.2　圆轴扭转时的外力和内力 53

5.2.1 扭转实例 53

5.2.2　外力偶矩 53

5.2.3　扭转时的内力——扭矩 53

5.3　圆轴扭转时的应力 56

5.4　圆轴扭转时的强度计算和刚度计算 58

5.4.1 强度计算 58

5.4.2　圆轴的变形及刚度计算 58

本章小结 60

思考题 61

习题 61

第6章　梁的弯曲 63

6.1 梁的弯曲实例与梁的类型 63

6.1.1　梁的弯曲变形实例 63

6.1.2　受弯杆件受力及变形的特点 64

6.1.3　梁的分类及梁上的载荷 64

6.2　梁弯曲时的内力 65

6.2.1　横截面内的内力 66

6.2.2　剪力与弯矩的求取 66

6.2.3　剪力图和弯矩图 68

6.3　梁弯曲时的正应力 70

6.3.1 实验观察和假设推论 71

6.3.2　弯曲正应力计算公式的推导 72

6.3.3　轴惯性矩和抗弯截面模量的计算 74

6.4　梁的强度计算 75

6.5　提高梁强度的措施 77

6.5.1　梁的合理截面形状 77

6.5.2　梁的合理工作位置 78

6.5.3　梁的合理支座位置 79

6.6　梁的变形 79

6.6.1　梁的挠度和转角 79

6.6.2　梁的挠度和转角的求取 80

6.6.3　梁的刚度校核及提高梁弯曲刚度的措施 84

本章小结 85

思考题 86

习题 86

第7章　复杂应力状态与强度理论 89

7.1　应力状态的概念 89

7.1.1　直杆受轴向拉伸或压缩载荷时斜截面上的应力 90

7.1.2　一点的应力状态与单元体 91

7.1.3　主平面与主应力 91

7.1.4　应力状态分类 92

7.2　二向应力状态分析 93

7.2.1　二向应力状态下斜截面上应力的计算 93

7.2.2　二向应力状态下主应力和最大剪应力的计算 94

7.3　三向应力状态与广义胡克定律 95

7.3.1 三向应力状态下的应力计算 95

7.3.2　广义胡克定律 95

7.4 强度理论 96

7.4.1 强度理论的概念 96

7.4.2　强度理论内容 97

7.5　组合变形时的强度计算 100

7.5.1　组合变形实例 100

7.5.2　弯曲与拉伸（压缩）的组合变形 101

7.5.3　弯曲与扭转的组合变形 104

本章小结 106

思考题 107

习题 108

第8章　带传动及链传动 111

8.1　带传动类型、特性和应用 111

8.1.1 带传动的组成和传动原理 112

8.1.2　带传动的特点和设计参数 112

8.1.3　带传动的应用 113

8.1.4　V带及带轮的结构 114

8.1.5　带传动的使用和维护 115

8.2　带传动的工作特性 117

8.2.1　带传动的受力 117

8.2.2　带的弹性滑动 117

8.3　V带传动的设计计算及选用 118

8.3.1　带传动的失效形式及设计准则 118

8.3.2　普通V带传动的设计计算 118

8.4　链传动简介 124

8.4.1 链传动的基本构成和几何参数 124

8.4.2　滚子链条和链轮的结构 125

本章小结 126

思考题 127

习题 127

第9章　齿轮传动 128

9.1 概述 129

9.1.1　齿轮传动的分类 129

9.1.2　齿轮传动的特点 130

9.2　齿轮传动基本定律与渐开线齿廓 130

9.2.1　齿廓啮合基本定律 130

9.2.2　渐开线及渐开线齿廓 131

9.2.3　渐开线齿轮的啮合特点 132

9.3　标准直齿圆柱齿轮各部分名称与尺寸 133

9.3.1 齿轮各部分的名称 133

9.3.2　标准直齿圆柱齿轮基本参数与几何尺寸 134

9.4　渐开线直齿圆柱齿轮的啮合传动特性 136

9.4.1　渐开线齿轮正确啮合的条件 136

9.4.2　渐开线齿轮连续传动的条件 137

9.4.3　渐开线齿轮传动的中心距 137

9.5　齿轮的失效形式与齿轮材料 138

9.5.1 齿轮的失效形式 138

9.5.2　设计准则 139

9.5.3　齿轮的材料 139

9.6　其他齿轮传动简介 141

9.6.1 平行轴斜齿圆柱齿轮传动 141

9.6.2　直齿锥齿轮传动 143

9.7　蜗杆传动简介 144

9.7.1 蜗杆传动的组成和特点 144

9.7.2　蜗杆传动的主要参数 145

9.7.3　蜗杆传动的几何尺寸计算 147

本章小结 147

思考题 148

习题 149

第10章　轴、轴承和联轴器 150

10.1　轴 151

10.1.1　轴的分类 151

10.1.2　轴的材料 152

10.1.3　轴的结构设计 152

10.1.4　轴的强度校核 154

10.2　轴承 154

10.2.1　轴承的功用和分类 154

10.2.2　滑动轴承 155

10.2.3　滚动轴承 158

10.3 联轴器 164

10.3.1　联轴器的类型 164

10.3.2　联轴器的选择 167

本章小结 168

思考题 168

第11章　过程装备材料 170

11.1　材料的性能 171

11.1.1　力学性能 171

11.1.2　物理性能 173

11.1.3　化学性能 173

11.1.4　加工工艺性能 174

11.2　碳钢和铸铁 174

11.2.1　金属的晶体结构 174

11.2.2　铁碳合金的基本组织 175

11.2.3　铁碳合金状态图 175

11.2.4　碳钢 177

11.2.5　钢的热处理 180

11.2.6　铸铁 182

11.3 合金钢 183

11.3.1 合金元素对钢材性能的影响 183

11.3.2　合金钢的分类与牌号 183

11.3.3　普通低合金结构钢 184

11.3.4　不锈钢 185

11.4　有色金属 188

11.4.1　铝及铝合金 188

11.4.2　铜及铜合金 189

11.4.3　钛及钛合金 191

11.5　非金属材料 191

11.5.1 无机非金属材料 191

11.5.2　有机非金属材料 192

11.5.3　复合材料 195

11.6　过程装备的腐蚀与防腐措施 195

11.6.1　金属腐蚀的原理 195

11.6.2　金属腐蚀破坏的形式 198

11.6.3　金属设备的防腐措施 199

11.6.4　金属腐蚀的评定方法 201

11.7　过程装备材料选择 201

11.7.1　过程装备材料选择的一般要求 201

11.7.2　按设备的使用温度和压力选择材料 202

11.7.3　按耐腐蚀性能选择材料 202

11.7.4　按经济性选择材料 203

本章小结 203

思考题 204

第12章 内压容器设计基础 206

12.1　概述 207

12.2　内压容器设计理论基础 208

12.2.1 回转壳体的几何概念 208

12.2.2　无力矩理论的基本方程 210

12.2.3　无力矩理论的应用 211

12.3　边缘应力 218

12.3.1　边缘应力的概念 218

12.3.2　边缘应力的特性 219

12.3.3　边缘应力的处理 219

12.4 内压容器设计 220

12.4.1 弹性失效设计准则 220

12.4.2　内压圆筒和内压球壳的设计 221

12.4.3　设计参数 223

12.4.4　内压封头设计 229

12.5　容器的压力试验 237

12.5.1 压力试验的目的与对象 237

12.5.2　试验方法 237

12.5.3　试验压力及应力校核 238

12.6　常压容器设计 240

12.6.1 内压圆筒 240

12.6.2 内压封头 246

本章小结 248

思考题 249

习题 249

第13章　外压容器设计 251

13.1　概述 251

13.1.1　外压容器失稳 252

13.1.2　临界压力 253

13.2　外压圆筒的稳定性计算 254

13.2.1 长圆筒的临界压力 254

13.2.2　短圆筒的临界压力 255

13.2.3　临界长度 255

13.3　外压圆筒的设计计算 255

13.3.1　解析法 256

13.3.2　图算法 256

13.4　外压封头的设计计算 262

13.4.1　外压凸形封头 262

13.4.2　外压锥壳 263

13.5　加强圈设计 263

13.5.1　加强圈的作用与结构 263

13.5.2　加强圈的设计方法及步骤 264

本章小结 268

思考题 268

习题 269

第14章　压力容器零部件 270

14.1　法兰 270

14.1.1　法兰连接的结构及密封原理 271

14.1.2　法兰类型 271

14.1.3　影响法兰密封的因素 272

14.1.4　压力容器法兰与管法兰标准 274

14.2　容器支座 275

14.2.1　卧式容器支座 276

14.2.2　立式容器支座 278

14.3　容器开孔与补强 279

14.3.1　容器的开孔与接管 279

14.3.2　开孔补强 281

14.4　容器的焊接结构 283

14.4.1　焊接接头的形式 283

14.4.2　坡口形式 284

14.4.3　压力容器焊接结构设计的基本原则 284

本章小结 285

思考题 285

第15章　压力容器的监察管理和定期检验 287

15.1　压力容器的监察管理 287

15.1.1　对压力容器实施监察管理的依据 288

15.1.2　压力容器分类 288

15.1.3　压力容器的监察管理过程 291

15.2　压力容器的定期检验 295

15.2.1　定期检验的目的 295

15.2.2 定期检验的类别、周期和内容 296

15.2.3　检验程序 297

15.2.4　检验报告 297

本章小结 298

思考题 298

第16章　管壳式换热设备 299

16.1　概述 299

16.2　管壳式换热器的形式 300

16.2.1 固定管板式换热器 300

16.2.2　浮头式换热器 301

16.2.3　填料函式换热器 301

16.2.4　U形管式换热器 302

16.3　管壳式换热器的结构设计 302

16.3.1　换热管的选用 302

16.3.2　换热管在管板上的排列 303

16.3.3　换热管与管板的连接 304

16.3.4　管板与壳体的连接 305

16.3.5　管箱与管束分程 306

16.3.6　折流板 308

16.3.7　导流筒与防冲挡板 309

16.3.8　膨胀节 309

16.4　管壳式换热器的强化传热 310

16.4.1　强化传热的原理 310

16.4.2　管内放置强化传热元件 311

16.4.3　异形管强化传热 312

16.4.4　壳程强化传热 315

本章小结 316

思考题 317

第17章　塔设备 318

17.1　概述 319

17.1.1 塔设备的应用 319

17.1.2　对塔设备的要求 319

17.1.3　塔设备的分类及总体结构 319

17.2　板式塔 321

17.2.1　整块式塔盘的板式塔 321

17.2.2　分块式塔盘的板式塔 326

17.3　填料塔 327

17.3.1　填料的支承装置 328

17.3.2　液体分布装置 328

17.3.3　液体再分布装置 332

17.4　塔设备的附件 332

17.4.1 除沫器 332

17.4.2　裙座 333

本章小结 335

思考题 335

第18章　搅拌反应设备 336

18.1　概述 337

18.1.1　搅拌的目的 337

18.1.2　搅拌反应釜的基本结构 337

18.1.3　搅拌反应釜机械设计的依据 338

18.1.4　搅拌反应釜机械设计的内容 338

18.2　釜体与传热装置 339

18.2.1 釜体几何尺寸的确定 339

18.2.2　夹套的结构与尺寸 340

18.2.3　釜体和夹套壁厚的确定 343

18.2.4　蛇管的布置 343

18.2.5　工艺接管 345

18.3　搅拌装置 347

18.3.1 搅拌器的形式与选用 347

18.3.2　流型 350

18.3.3　搅拌附件 351

18.3.4　搅拌轴 352

18.4　传动装置 355

18.4.1 电动机 355

18.4.2　减速机 356

18.4.3　传动装置的机座 356

18.4.4　底座 357

18.5　轴封装置 358

18.5.1　填料密封 358

18.5.2　机械密封 360

18.5.3　机械密封与填料密封的比较 362

本章小结 363

思考题 364

参考文献 365