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第一篇 力学基础2

第一章 刚体的受力分析及其平衡规律2

第一节 力的概念及其性质2

一、力的概念2

二、力的基本性质3

第二节 刚体的受力分析6

一、约束和约束反力6

二、刚体受力分析10

第三节 平面汇交力系的简化与平衡12

一、平面汇交力系的简化12

二、平面汇交力系的平衡条件13

第四节 力矩、力偶、力的平移定理16

一、力矩的概念16

二、力偶16

三、力的平移定理——力与力偶的联系18

第五节 平面一般力系的简化与平衡19

一、平面一般力系的简化19

二、平面一般力系简化结果的分析20

三、平面一般力系和平面平行力系的平衡方程22

四、固定端约束的受力分析24

五、静定与静不定问题的概念25

习题25

第二章 金属在外力作用下所显示的机械性能31

第一节 弹性体的变形与内力31

第二节 直杆在轴向外力作用下的变形与内力32

一、线应变32

二、轴力32

三、应力34

四、简单拉伸时横截面上的应力35

五、简单拉伸和压缩时斜截面上的应力35

第三节 金属在拉伸和压缩时的机械性能37

一、低碳钢的拉伸试验及其机械性能37

二、其它材料的拉伸曲线43

三、压缩时材料的机械性质43

四、温度对材料机械性能的影响44

习题46

第三章 受拉（压）直杆的强度计算和拉压中的静不定问题48

第一节 受拉（压）直杆的强度计算48

第二节 拉压中的静不定问题52

习题55

第四章 剪切57

第一节 剪切近似计算57

第二节 应用实例58

一、键的计算58

二、焊接计算59

习题60

第五章 弯曲62

第一节 弯曲的概念及梁所受的外力62

一、弯曲的概念与实例62

二、梁的几何形状和名称63

三、梁上的外力、梁的支座及分类64

第二节 梁的内力分析66

一、从力的平衡看梁中的内力66

二、从弯曲变形看梁横截面上的弯矩67

第三节 剪力与弯矩的计算68

一、剪力69

二、弯矩70

三、剪力图和弯矩图71

第四节 纯弯曲时梁的正应力及正应力强度条件75

一、变形分析（问题的几何方面）75

二、正应力分布规律（问题的物理方面）76

三、曲率的计算77

四、正应力的计算公式78

五、截面的Iz与Wz79

六、正应力的强度条件80

七、梁的合理截面85

第五节 直梁弯曲时的剪应力86

一、矩形截面梁86

二、工字形截面梁88

三、环形截面梁89

四、实心圆截面梁89

第六节 梁的变形89

一、梁的挠度和转角90

二、梁的弹性曲线90

三、梁的刚度校核92

四、弯曲中最简单的静不定问题93

习题95

第六章 扭转99

第一节 圆转扭转时所受外力的分析与计算99

第二节 纯剪切 剪切虎克定律101

一、纯剪切101

二、角变形（剪应变）102

三、剪切虎克定律103

第三节 圆轴扭转时的变形与内力103

一、变形分析103

二、应力分布104

三、内力矩——扭矩104

四、剪应力的计算公式105

五、扭转角的计算106

第四节 圆轴扭转时的强度条件与刚度条件107

一、圆轴扭转时的强度条件107

二、圆轴扭转时的刚度条件107

第五节 拉伸、弯曲、扭转的比较110

习题111

第七章 复杂应力状态及强度理论114

第一节 应力状态115

一、一点处的应力状态115

二、三种应力状态116

第二节 二向应力状态分析117

一、二向应力状态下斜截面上的应力117

二、应力圆119

三、主应力的数值和主平面的位置122

四、最大剪应力124

第三节 强度理论124

一、强度理论的概念125

二、材料的两类破坏形式125

三、三个基本的强度理论125

第四节 强度理论的应用129

一、扭弯组合的强度计算129

二、许用剪应力的确定131

习题132

第二篇 材料135

第八章 化工设备材料135

第一节 金属材料的一般性能135

一、材料的物理性能135

二、材料的机械性能136

三、材料的化学性能137

四、材料的工艺性能138

第二节 金属的晶体结构139

一、金属原子结构的特点与金属键139

二、金属的晶体结构140

第三节 碳钢和铸铁141

一、碳钢与铸铁的化学成分和组织结构141

二、铁碳平衡状态图142

三、过冷奥氏体的恒温转变144

四、钢的热处理146

五、碳钢的分类、牌号、规格与品种148

六、碳钢的性能和用途149

七、铸铁151

第四节 合金钢154

一、概述154

二、普通低合金钢154

三、合金结构钢（YB6—71）155

四、不锈钢与不锈耐酸钢156

五、耐热钢（GB1221—75）158

第五节 有色金属及其合金158

一、铜及其合金158

二、铝及其合金159

三、铅160

第六节 非金属材料160

一、有机非金属材料160

二、无机非金属材料164

第七节 金属的腐蚀与防护165

一、腐蚀的定义及分类165

二、常见的几种腐蚀及其控制方法166

习题171

第三篇 机械传动175

第九章 带传动175

第一节 概述175

一、平型带175

二、三角带175

三、同步齿形带176

第二节 带传动工作情况的分析176

一、带的受力分析176

二、带的弹性滑动和打滑177

三、带的应力分析179

第三节 三角胶带传动的设计180

一、设计准则和单根三角胶带的许用功率值180

二、原始数据及设计内容180

三、设计步骤和方法180

第四节 三角带带轮设计186

一、一般要求186

二、带轮的材料186

三、带轮的结构186

第五节 三角带传动的使用和维护190

习题191

第十章 齿轮传动192

第一节 圆柱齿轮传动192

一、齿廓啮合基本定律192

二、渐开线的形成及其特性193

三、渐开线齿廓能保证定传动比传动193

四、渐开线齿廓啮合的几个性质194

五、直齿圆柱齿轮各部分名称及标准直齿圆柱齿轮的基本尺寸的确定195

六、渐开线齿轮正确啮合的条件和连续传动的条件197

七、轮齿的失效形式198

八、齿轮材料200

九、直齿圆柱齿轮的强度计算202

十、变位齿轮简介210

十一、标准斜齿圆柱齿轮传动介绍213

十二、圆弧齿轮传动简介215

第二节 圆锥齿轮传动216

一、直齿圆锥齿轮的齿廓曲线和当量齿数216

二、直齿圆锥齿轮传动的几何参数和尺寸计算218

第三节 蜗杆传动219

一、阿基米德蜗杆传动219

二、蜗杆传动的正确啮合条件220

三、蜗杆传动的主要几何关系220

四、蜗杆传动的滑动速度222

第四节 减速器223

一、普通减速器的主要类型223

二、圆柱齿轮减速器的标准系列225

三、普通圆柱蜗杆减速器（Q/ZB125-73）226

四、减速器的选择227

习题229

第十一章 滑动轴承231

第一节 概述231

第二节 滑动轴承的结构231

一、向心滑动轴承的主要结构类型231

二、推力滑动轴承的结构232

第三节 轴瓦的材料和结构233

一、轴瓦的材料233

二、轴瓦的结构234

第四节 非液体摩擦滑动轴承的校核计算236

一、向心滑动轴承的校核计算236

二、推力滑动轴承的校核计算237

第五节 滑动轴承的润滑238

一、润滑剂的种类和性能238

二、润滑剂的选择239

三、润滑方式239

第六节 液体摩擦滑动轴承简介240

一、动压轴承240

二、静压轴承240

第七节 气体润滑轴承简介240

习题241

第十二章 滚动轴承242

第一节 滚动轴承的结构、类型及其代号242

一、滚动轴承的结构242

二、滚动轴承的类型242

三、滚动轴承的代号244

第二节 滚动轴承的选择246

一、滚动轴承类型的选择246

二、滚动轴承尺寸的选择247

第三节 滚动轴承的组合设计253

一、轴承的安装和固定253

二、保证支承部分的刚度和同心度254

三、滚动轴承的配合254

四、润滑和密封255

第四节 特殊工作条件下的滚动轴承简介256

一、高速轴承256

二、高温轴承256

习题259

第十三章 联轴器和离合器260

第一节 概述260

第二节 联轴器260

一、固定式刚性联轴器260

二、可移式刚性联轴器261

三、弹性联轴器264

第三节 离合器266

一、牙嵌离合器256

二、摩擦离合器267

三、具有特殊功用的离合器269

习题270

第十四章 轴271

第一节 概速271

一、轴的分类271

二、轴的材料271

三、轴的设计中所要解决的主要问题272

第二节 轴的结构设计272

一、零件在轴上的周向固定272

二、零件在轴上的轴向固定273

三、轴的结构工艺性273

四、提高轴强度的一些结构措施274

第三节 轴的强度计算275

一、按扭转强度条件计算275

二、按弯扭组合强度条件计算276

第四节 轴的刚度计算281

一、轴的弯曲刚度校核计算281

二、轴的扭转刚度校核计算281

习题281

第四篇 容器设计283

第十五章 容器概述283

第一节 容器的结构283

第二节 容器的分类283

一、容器形状283

二、承压性质285

三、结构材料285

四、监督管理285

第三节 容器机械设计的基本要求285

第四节 容器标准286

一、标准的分类286

二、公称直径和公称压力287

第十六章 回转壳体的薄膜应力理论289

第一节 回转薄壳的几何概念289

第二节 回转薄壳的薄膜应力分析290

一、经向薄膜应力分析290

二、环向薄膜应力分析291

第三节 薄膜应力理论的应用293

一、圆柱壳293

二、球壳293

三、椭球壳293

四、锥形壳296

第四节 承受液体介质压力壳体的薄膜应力298

一、安放在地面上的盛有液体的圆柱形壳体298

二、吊装在立柱上的盛有液体的圆柱形壳体299

第五节 无力矩理论与有力矩理论300

习题300

第十七章 内压圆筒与球壳的设计302

第一节 内压圆筒的强度计算302

第二节 球壳的强度计算304

第三节 设计参数的确定304

一、设计压力304

二、设计温度305

三、钢板的选用及其许用应力的确定305

四、焊缝系数308

五、壁厚附加量308

第四节 内压圆筒的边界应力310

第五节 容器的最小壁厚311

习题312

第十八章 压力容器的应力分类及对各类应力的限制313

第一节 压力容器的应力分类313

一、一次应力313

二、二次应力314

三、峰值应力315

第二节 极限设计法315

一、极限载荷、极限应力和极限设计法的概念315

二、极限弯矩与极限应力的计算315

三、塑性失效准则317

第三节 安定准则317

一、问题的提出317

二、安定的概念318

三、保持安定的极限应力及二次应力的强度条件320

第四节 峰值应力的限制问题321

习题322

第十九章 内压容器的封头设计324

第一节 凸形封头324

一、半球形封头324

二、半椭球封头（又称椭圆形封头）326

三、碟形封头328

四、无折边球形封头329

五、凸形封头的选用332

第二节 锥形封头335

一、不带折边的锥形封头335

二、带折边的锥形封头342

第三节 平板封头347

一、承受均布载荷圆形平板的内力分析347

二、平板形封头349

习题351

第二十章 压力容器开孔与接管附近的应力计算353

第一节 受拉平板上小孔边缘处的应力353

一、开有小圆孔的平板353

二、开有椭圆孔的平板355

第二节 容器壳体上开小孔时所造成的应力集中356

一、球壳上开小圆孔356

二、圆柱壳体上开小圆孔356

三、壳体上开小椭圆孔357

第三节 开孔接管处应力集中系数的计算357

一、壳体曲率半径与壳体上安装接管对应力集中系数的影响357

二、应力集中系数曲线359

第四节 开孔补强设计363

一、补强结构363

二、补强准则及其计算方法365

三、允许不另行补强的最大孔径368

习题372

第二十一章 热应力374

第一节 热变形受到完全限制时产生的热应力375

一、化工管路中的热应力375

二、矩形平板中的热应力375

第二节 刚性连接的两个构件之间存在温差时产生的热应力376

一、固定管板列管式换热器中的热应力376

二、法兰连接中螺栓内的热应力379

第三节 处于非均匀温度场中的热应力380

习题381

第二十二章 压力容器零部件标准的选用382

第一节 法兰382

一、法兰联接的密封原理382

二、法兰密封面的型式382

三、法兰联接受力分析383

四、法兰标准385

第二节 支座397

一、卧式容器的支座397

二、立式容器的支座399

第三节 接口管与凸缘403

一、物料的进出口接管403

二、自控测量仪表接口408

三、凸缘409

第四节 人孔与手孔410

第五节 视镜与液面计412

一、视镜412

二、液面计412

第六节 安全阀与防爆装置413

一、安全阀413

二、爆破片415

习题417

第二十三章 压力容器中的焊接结构418

第一节 焊缝的基本型式418

一、对接接头418

二、角接接头和T形接头419

三、搭接接头420

第二节 焊接应力与变形420

一、压力容器纵焊缝与环焊缝中的残余应力420

二、压力容器管接头处的残余应力422

第三节 容器的焊接结构设计422

习题424

第二十四章 压杆稳定与外压容器425

第一节 关于稳定的概念425

一、问题的提出425

二、压杆稳定性的概念425

三、外压容器的稳定问题426

第二节 压杆的临界载荷427

一、理想压杆的临界载荷427

二、临界应力 欧拉公式的适用范围428

三、柔度＜λp的压杆临界应力的计算430

第三节 压杆稳定的实用计算431

第四节 外压圆筒的临界压力435

一、影响临界压力的因素435

二、临界压力的数学表达式436

第五节 外压圆筒的设计方法437

一、为什么采用图算与计算相结合的方法437

二、算图的由来437

三、外压圆筒的壁厚计算方法441

四、圆筒的轴向稳定校核445

第六节 加强圈设计447

一、加强圈间距447

二、加强圈尺寸448

三、加强圈与筒体的联接453

第七节 外压封头设计453

一、外压凸形封头453

二、外压锥形封头455

三、内压凸形封头的失稳456

习题457

第二十五章 容器设计举例及容器的压力试验459

第一节 容器设计举例459

一、罐体459

二、封头459

三、鞍座459

四、人孔460

五、人孔补强460

六、接口管462

七、设备总装配图464

第二节 容器的压力试验464

第二十六章 典型化工设备图例467

一、反应釜467

二、板式精馏塔471

三、填料吸收塔473

四、余热蒸汽发生器476

五、冷凝器479

附录480

一、型钢规格表480

二、管法兰的结构图及数据表486

三、鞍式支座498

四、焊缝的有关规定503

五、封头尺寸505

六、钢板的其它参数508

习题答案509

主要参考文献515