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绪论1

第1章 工程力学基础4

1.1 物体的受力分析及其平衡条件4

1.1.1 力的概念和基本性质4

1.1.2 力矩与力偶6

1.1.3 力系的简化7

1.1.4 约束反力8

1.1.5 受力图10

1.1.6 平面力系的平衡方程式12

1.2 直杆的拉伸和压缩15

1.2.1 工程实例16

1.2.2 拉伸和压缩时横截面上的内力16

1.2.3 拉伸和压缩时杆件的应力18

1.2.4 轴向拉压时的变形及虎克定律19

1.2.5 拉伸和压缩时材料的力学性能21

1.2.6 拉伸和压缩的强度条件24

1.3 剪切与挤压26

1.3.1 剪切的概念26

1.3.2 剪切与挤压的实用计算27

1.3.3 剪切变形和剪切虎克定律29

1.4 圆轴的扭转30

1.4.1 圆轴扭转的实例和概念30

1.4.2 外力偶矩和扭矩的计算30

1.4.3 圆轴扭转时的应力32

1.4.4 圆轴扭转的强度条件35

1.4.5 圆轴的扭转变形与刚度条件36

1.5 梁的平面弯曲37

1.5.1 弯曲的概念和实例37

1.5.2 梁横截面上的内力——剪力和弯矩38

1.5.3 剪力图和弯矩图39

1.5.4 纯弯曲时梁横截面上的正应力42

1.5.5 简单截面图形的惯性矩和抗弯截面模量45

1.5.6 弯曲正应力的强度条件46

1.5.7 梁的弯曲变形概述48

1.5.8 提高梁弯曲强度和刚度的措施50

1.6 应力分析和组合变形的强度计算51

1.6.1 应力状态的概念和分类52

1.6.2 平面应力状态的应力分析53

1.6.3 广义虎克定律55

1.6.4 常用的几种强度理论及其应用56

1.6.5 组合变形的强度计算58

1.7 压杆稳定62

1.7.1 压杆稳定的概念62

1.7.2 细长杆临界压力的确定——欧拉公式62

1.7.3 压杆的临界应力与临界应力总图63

1.7.4 提高压杆稳定性的措施65

习题66

第2章 过程设备材料选用75

2.1 工程材料的分类75

2.2 材料的性能76

2.2.1 力学性能76

2.2.2 物理性能78

2.2.3 化学性能79

2.2.4 加工工艺性能79

2.3 过程设备常用材料80

2.3.1 铁碳合金的组织结构80

2.3.2 碳素钢81

2.3.3 合金钢82

2.3.4 钢材的品种及形状84

2.3.5 铸铁85

2.3.6 有色金属及合金85

2.3.7 非金属材料87

2.4 金属的热处理89

2.4.1 热处理的作用89

2.4.2 热处理三要素89

2.4.3 常用的热处理方法89

2.5 金属材料的腐蚀与防腐90

2.5.1 电化学腐蚀与化学腐蚀91

2.5.2 全面腐蚀与局部腐蚀91

2.5.3 应力腐蚀92

2.6 过程设备材料的基本要求与选用原则92

2.6.1 压力容器用钢的基本要求93

2.6.2 过程设备材料的选用94

习题95

第3章 压力容器设计基础96

3.1 压力容器基本结构96

3.1.1 筒体96

3.1.2 封头96

3.1.3 密封装置97

3.1.4 开孔与接管97

3.1.5 支座97

3.1.6 安全附件98

3.2 压力容器分类98

3.2.1 按压力等级分类98

3.2.2 按容器在生产中的作用分类98

3.2.3 按安装方式分类99

3.2.4 按安全技术管理分类99

3.3 压力容器的安全监察100

3.3.1 压力容器安全监察制度与监察范围100

3.3.2 我国压力容器的安全监察法规标准体系101

3.3.3 常用的压力容器安全监察法规与标准101

3.4 压力容器零部件的标准化102

3.4.1 标准化的意义102

3.4.2 标准化的基本参数102

3.5 回转薄壳应力分析104

3.5.1 薄壁圆筒容器及其应力104

3.5.2 回转薄壳的应力分析105

3.5.3 无力矩理论在几种典型壳体上的应用108

3.5.4 边缘应力的概念113

3.6 内压薄壁圆筒的强度设计114

3.6.1 内压薄壁圆筒的壁厚设计114

3.6.2 设计参数115

3.6.3 压力试验118

3.7 外压圆筒设计120

3.7.1 概述120

3.7.2 临界压力121

3.7.3 外压圆筒的工程设计122

3.7.4 加强圈的设置129

3.8 封头设计130

3.8.1 半球形封头130

3.8.2 椭圆形封头131

3.8.3 碟形封头132

3.8.4 球冠形封头133

3.8.5 锥壳134

3.8.6 平盖135

3.9 零部件的设计与选用136

3.9.1 法兰136

3.9.2 容器支座145

3.9.3 容器的开孔与接管149

3.9.4 安全附件153

习题与思考题154

第4章 机械传动基础157

4.1 V带传动157

4.1.1 概述157

4.1.2 带传动的基本理论160

4.1.3 V带传动的选用计算165

4.1.4 V带轮的张紧装置167

4.2 齿轮传动169

4.2.1 齿轮传动的特点和类型169

4.2.2 齿廓啮合基本定律169

4.2.3 渐开线齿廓170

4.2.4 渐开线标准直齿圆柱齿轮各部分名称及几何尺寸172

4.2.5 渐开线直齿圆柱齿轮的啮合174

4.2.6 渐开线齿轮的加工方法和精度选择175

4.2.7 齿轮的失效形式和齿轮材料176

4.2.8 标准直齿圆柱齿轮的选用和强度计算177

4.2.9 斜齿圆柱齿轮传动179

4.2.10 直齿圆锥齿轮传动180

4.2.11 齿轮结构180

4.3 蜗杆传动182

4.3.1 蜗杆传动的特点和类型182

4.3.2 蜗杆传动的主要参数和几何尺寸计算183

4.3.3 蜗杆传动中蜗轮转向判断、失效及材料选择186

4.3.4 蜗杆和蜗轮的结构187

4.4 轴与联轴器188

4.4.1 轴和联轴器的类型188

4.4.2 轴的计算188

4.4.3 轴的材料与结构189

4.4.4 联轴器的类型与性能192

4.4.5 联轴器的选用194

4.5 轴承196

4.5.1 轴承的功用和类型196

4.5.2 滑动轴承的结构与材料196

4.5.3 滑动轴承的润滑与验算199

4.5.4 滚动轴承的结构、类型及代号201

4.5.5 滚动轴承的选用和组合205

4.6 轮系与减速器207

4.6.1 轮系、减速器及其类型207

4.6.2 定轴轮系207

4.6.3 周转轮系210

4.6.4 减速器212

习题与思考题215

第5章 储存设备选型217

5.1 概述217

5.1.1 储存设备的分类217

5.1.2 储存介质的性质217

5.1.3 装量系数218

5.1.4 环境对储存设备的影响218

5.2 储存设备的结构219

5.2.1 卧式圆柱形储罐219

5.2.2 立式平底筒形储罐220

5.2.3 球形储罐222

5.3 储存设备的选型225

5.3.1 选型的基本原则225

5.3.2 立式平底筒形储罐的选型方法225

思考题226

第6章 搅拌设备选型227

6.1 搅拌的目的227

6.2 搅拌设备的基本结构227

6.3 搅拌容器228

6.3.1 内容器228

6.3.2 换热元件229

6.4 搅拌器231

6.4.1 流型231

6.4.2 搅拌器的分类232

6.4.3 典型搅拌器的特征及应用233

6.4.4 搅拌器的选用234

6.4.5 搅拌功率的计算236

6.4.6 搅拌附件238

6.5 搅拌轴240

6.6 轴封240

6.6.1 填料密封240

6.6.2 机械密封242

6.6.3 全封闭密封——磁力传动搅拌装置244

6.7 传动装置244

6.7.1 电动机的选型245

6.7.2 减速机选型245

6.7.3 机架246

习题与思考题247

第7章 换热设备选型248

7.1 概述248

7.1.1 过程对换热设备的基本要求248

7.1.2 换热设备分类及其特点249

7.2 管壳式换热器253

7.2.1 基本类型与特点253

7.2.2 管壳式换热器的结构255

7.3 换热器设计与选型简介265

7.3.1 换热器设计265

7.3.2 换热器选型267

思考题267

第8章 塔设备选型269

8.1 塔设备的分类及总体结构269

8.1.1 塔设备的分类269

8.1.2 塔设备的总体结构272

8.1.3 塔设备的基本要求272

8.2 填料塔273

8.2.1 填料273

8.2.2 填料塔内件的结构274

8.3 板式塔280

8.3.1 板式塔的分类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290

8.5 塔设备的选型291

8.5.1 填料塔与板式塔的比较291

8.5.2 塔型选择的一般原则292

思考题293

附录1 型钢参数表294

附录2 钢制压力容器常用材料的许用应力298

参考文献301