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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 约束反力7

1.1.4 受力图9

1.1.5 力系的简化10

1.1.6 平面一般力系的平衡方程式12

1.2 直杆的拉伸和压缩16

1.2.1 工程实例17

1.2.2 拉伸和压缩时横截面上的内力17

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胡克定律20

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25

1.3 剪切与挤压27

1.3.1 剪切的概念27

1.3.2 剪切与挤压的实用计算27

1.3.3 剪切变形和剪切胡克定律30

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33

1.4.4 圆轴扭转的强度条件36

1.4.5 圆轴的扭转变形与刚度条件36

1.5 梁的平面弯曲38

1.5.1 弯曲的概念和实例38

1.5.2 梁横截面上的内力——剪力和弯矩39

1.5.3 剪力图和弯矩图40

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51

1.6 应力分析和组合变形的强度计算52

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 广义胡克定律56

1.6.4 常用的几种强度理论及其应用57

1.6.5 组合变形的强度计算59

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63

1.7.3 压杆的临界应力与临界应力总图64

1.7.4 提高压杆稳定性的措施66

1.8 疲劳概述67

1.8.1 疲劳破坏的特征及原因分析67

1.8.2 交变应力的特性67

1.8.3 持久极限69

习题72

第2章 过程设备材料选用82

2.1 工程材料的分类82

2.2 材料的性能83

2.2.1 力学性能83

2.2.2 物理性能85

2.2.3 化学性能86

2.2.4 加工工艺性能86

2.3 过程设备常用材料87

2.3.1 铁碳合金的组织结构87

2.3.2 碳素钢88

2.3.3 合金钢89

2.3.4 钢材的品种及形状92

2.3.5 铸铁92

2.3.6 有色金属及合金92

2.3.7 非金属材料94

2.4 金属的热处理96

2.4.1 热处理的作用96

2.4.2 热处理三要素96

2.4.3 常用的热处理方法97

2.5 金属材料的腐蚀与防腐97

2.5.1 电化学腐蚀与化学腐蚀98

2.5.2 全面腐蚀与局部腐蚀98

2.5.3 应力腐蚀99

2.6 过程设备材料的基本要求与选用原则99

2.6.1 压力容器用钢的基本要求100

2.6.2 过程设备材料的选用101

习题102

第3章 压力容器设计基础103

3.1 压力容器基本结构103

3.1.1 筒体103

3.1.2 封头103

3.1.3 密封装置104

3.1.4 开孔与接管104

3.1.5 支座104

3.1.6 安全附件及仪表105

3.2 压力容器分类105

3.2.1 按压力等级分类105

3.2.2 按容器在生产中的作用分类105

3.2.3 按安装方式分类106

3.2.4 按安全技术管理分类106

3.3 压力容器的安全监察107

3.3.1 压力容器安全监察制度与监察范围107

3.3.2 我国压力容器的安全监察法规标准体系108

3.3.3 常用的压力容器安全监察法规与标准108

3.4 压力容器零部件的标准化109

3.4.1 标准化的意义109

3.4.2 标准化的基本参数109

3.5 回转薄壳应力分析111

3.5.1 薄壁圆筒容器及其应力111

3.5.2 回转薄壳的应力分析112

3.5.3 无力矩理论在几种典型壳体上的应用116

3.5.4 边缘应力的概念120

3.6 内压薄壁圆筒的强度设计121

3.6.1 内压薄壁圆筒的壁厚设计121

3.6.2 设计参数123

3.6.3 耐压试验125

3.6.4 泄漏试验127

3.7 外压圆筒设计128

3.7.1 概述128

3.7.2 临界压力129

3.7.3 外压圆筒的工程设计130

3.7.4 加强圈的设置137

3.8 封头设计138

3.8.1 半球形封头138

3.8.2 椭圆形封头139

3.8.3 碟形封头141

3.8.4 球冠形封头142

3.8.5 锥壳142

3.8.6 平盖143

3.9 零部件的设计与选用144

3.9.1 法兰144

3.9.2 容器支座153

3.9.3 容器的开孔与接管157

3.9.4 安全附件及仪表161

习题与思考题163

第4章 机械传动基础166

4.1 V带传动166

4.1.1 概述166

4.1.2 带传动的基本理论169

4.1.3 V带传动的选用计算174

4.1.4 V带轮的张紧装置176

4.2 齿轮传动178

4.2.1 齿轮传动的特点和类型178

4.2.2 齿廓啮合基本定律178

4.2.3 渐开线齿廓179

4.2.4 渐开线标准直齿圆柱齿轮各部分名称及几何尺寸181

4.2.5 渐开线直齿圆柱齿轮的啮合183

4.2.6 渐开线齿轮的加工方法和精度选择184

4.2.7 齿轮的失效形式和齿轮材料185

4.2.8 标准直齿圆柱齿轮的选用和强度计算186

4.2.9 斜齿圆柱齿轮传动188

4.2.10 直齿圆锥齿轮传动189

4.2.11 齿轮结构189

4.3 蜗杆传动191

4.3.1 蜗杆传动的特点和类型191

4.3.2 蜗杆传动的主要参数和几何尺寸计算192

4.3.3 蜗杆传动中蜗轮转向判断、失效及材料选择195

4.3.4 蜗杆和蜗轮的结构196

4.4 轴与联轴器197

4.4.1 轴和联轴器的类型197

4.4.2 轴的计算197

4.4.3 轴的材料与结构198

4.4.4 联轴器的类型与性能201

4.4.5 联轴器的选用203

4.5 轴承205

4.5.1 轴承的功用和类型205

4.5.2 滑动轴承的结构与材料205

4.5.3 滑动轴承的润滑与验算208

4.5.4 滚动轴承的结构、类型及代号210

4.5.5 滚动轴承的选用和组合214

4.6 轮系与减速器216

4.6.1 轮系、减速器及其类型216

4.6.2 定轴轮系216

4.6.3 周转轮系219

4.6.4 减速器221

习题与思考题224

第5章 储存设备选型226

5.1 概述226

5.1.1 储存设备的分类226

5.1.2 储存介质的性质226

5.1.3 装量系数227

5.1.4 环境对储存设备的影响227

5.2 储罐的结构228

5.2.1 卧式圆柱形储罐228

5.2.2 立式平底筒形储罐229

5.2.3 球形储罐231

5.3 储存设备的选型234

5.3.1 选型的基本原则234

5.3.2 立式平底筒形储罐的选型方法234

思考题235

第6章 搅拌设备选型236

6.1 搅拌的目的236

6.2 搅拌设备的基本结构236

6.3 搅拌容器237

6.3.1 内容器237

6.3.2 换热元件239

6.4 搅拌器240

6.4.1 流型240

6.4.2 搅拌器的分类241

6.4.3 典型搅拌器的特征及应用242

6.4.4 搅拌器的选用244

6.4.5 搅拌功率的计算246

6.4.6 搅拌附件248

6.5 搅拌轴249

6.6 轴封250

6.6.1 填料密封250

6.6.2 机械密封251

6.6.3 全封闭密封——磁力传动搅拌装置253

6.7 传动装置254

6.7.1 电动机的选型254

6.7.2 减速机选型255

6.7.3 机架256

6.8 机械搅拌设备的设计简介256

6.8.1 设计步骤256

6.8.2 设计标准简介257

习题与思考题257

第7章 换热设备选型258

7.1 概述258

7.1.1 过程对换热设备的基本要求258

7.1.2 换热设备分类及其特点259

7.2 管壳式换热器263

7.2.1 基本类型与特点263

7.2.2 管壳式换热器的结构265

7.3 换热器设计与选型简介275

7.3.1 换热器设计275

7.3.2 换热器选型277

思考题278

第8章 塔设备选型279

8.1 塔设备的分类及总体结构279

8.1.1 塔设备的分类279

8.1.2 塔设备的总体结构282

8.1.3 塔设备的基本要求282

8.2 填料塔283

8.2.1 填料283

8.2.2 填料塔内件的结构284

8.3 板式塔290

8.3.1 板式塔的分类290

8.3.2 板式塔的结构291

8.3.3 板式塔的比较294

8.3.4 板式塔塔盘的结构295

8.4 塔设备的附件298

8.4.1 除沫器298

8.4.2 裙座300

8.5 塔设备的选型301

8.5.1 填料塔与板式塔的比较301

8.5.2 塔型选择的一般原则302

8.5.3 塔设备设计标准的简介302

思考题303

附录1型钢参数表304

附录2钢制压力容器常用材料的许用应力308

附录3典型管壳式换热器主要参数315

参考文献322