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