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第一篇 工程力学基础 2

第一章 物体受力分析 2

第一节 力的性质 2

一、力的本质和效应 2

二、力的三要素和图示 2

三、两条静力学公理 2

第二节 受力图 3

一、主动力和约束反作用力 3

二、受力图的绘制 5

第三节 平面汇交力系的平衡 8

一、两个相交力的合力 8

二、力沿两个相互垂直方向的分解 9

三、力在坐标轴上的投影 9

四、用解析法求平面汇交力系的合力 9

五、平面汇交力系平衡方程 10

第四节 平面任意力系的平衡 11

一、力对点之矩 11

二、力偶 12

三、力的平移 13

四、平面任意力系平衡方程 14

习题 15

第二章 拉伸与压缩 17

第一节 轴向拉压的应力 17

一、轴向拉压的外力 17

二、轴向拉压时横截面上的内力 17

三、轴向拉压时横截面上的应力 18

四、应力集中的概念 19

第二节 轴向拉压的变形与虎克定律 19

第三节 材料的机械性能 20

一、低碳钢静载荷拉伸试验 20

二、低碳钢拉伸的应力应变图 21

三、其它塑性材料的机械性能 22

四、脆性材料的机械性能 23

第四节 轴向拉压的强度计算 23

一、拉压危险应力 23

二、拉压许用应力 23

三、拉压强度条件及其应用 24

习题 25

第三章 剪切与扭转 27

第一节 剪切 27

一、剪切变形 27

二、剪应力 27

三、剪切虎克定律 28

四、剪切强度条件 28

五、挤压强度概念 29

六、填角焊缝的剪切强度计算 29

第二节 扭转的产生、转矩和扭矩 31

一、扭转的产生 31

二、转矩 32

三、扭矩 32

第三节 圆轴扭转时横截面上的应力 33

第四节 圆轴扭转时的强度和刚度计算 34

一、强度计算 34

二、扭转变形和刚度计算 35

习题 36

第四章 弯曲 38

第一节 平面弯曲的概念 38

第二节 梁的内力--剪力和弯矩 39

第三节 弯矩方程与弯矩图 40

一、弯矩方程 40

二、弯矩图 40

第四节 弯曲时横截面上的正应力 44

一、纯弯曲试验 44

二、中性层与中性轴 44

三、横截面上的应力 45

第五节 弯曲强度计算 47

第六节 梁横截面的合理形状 48

一、材料的拉、压性能相同 48

二、材料的拉，压性能不同 48

第七节 弯曲变形和刚度计算 49

一、弯曲变形 49

二、弯曲刚度计算 49

习题 51

第五章 组合强度和强度理论 53

第一节 弯曲与拉伸(或压缩)的组合) 53

一、弯曲与拉伸的组合 53

二、弯曲与压缩的组合 54

三、偏心拉、压的概念 55

第二节 弯曲与扭转的组合和强度理论 56

一、弯扭组合应力情况 56

二、复杂应力状态概念 57

三、强度理论 57

四、弯扭组合强度条件 58

第三节 循环应力简介 60

一、循环应力实例 60

二、“疲劳”破坏和持久根限 61

三、提高构件疲劳强度的措施 61

习题 61

第二篇 化工设备常用材料 64

第六章 金属材料及热处理基本知识 64

第一节 金属材料的主要性能 64

一、机械性能 64

二、物理性能 68

三、化学性能 69

四、制造工艺性能 69

第二节 金属学和钢的热处理基础 69

一、铁碳合金的组织结构 69

二、铁碳状态图 71

三、钢的热处理 73

第七章 化工设备常用材料 76

第一节 金属材料 76

一、碳钢 76

二、合金钢 79

三、铸铁 84

四、有色金属 87

第二节 非金属材料 90

一、塑料 92

二、搪玻璃 93

三、化工陶瓷 94

四、砖板衬里 94

五、玻璃钢 95

六、不透性石墨 97

第八章 化工设备的腐蚀及防腐蚀措施 99

第一节 金属腐蚀原理 99

一、化学腐蚀 99

二、电化学腐蚀 99

三、腐蚀破坏的类型 100

第二节 化工设备防腐蚀的方法 101

一、覆盖保护层 101

二、电化学保护 102

三、处理介质保护法 102

第三篇 机械传动 103

第九章 三角皮带传动 103

第一节 三角皮带传动的特点和标准 103

一、工作原理、特点和应用 103

二、三角皮带传动的基本参数 104

三、三角皮带的标准 105

第二节 三角皮带传动的计算 106

一、选取皮带剖面的型号 106

二、确定皮带轮直径D1和D2 106

三、核算皮带速度 106

四、选定两轴中心距A、计算皮带长度L和小轮的包角a1 109

五、验算皮带的绕转次数 109

六、计算皮带根数 109

第三节 三角皮带轮结构 110

一、轮缘 110

二、轮毂和轮辐 110

第十章 齿轮传动 113

第一节 直齿圆柱齿轮传动 113

一、渐开线和渐开线齿廓 113

二、渐开线直齿轮各部分名称和主要参数 115

三、标准直齿圆柱齿轮传动几何尺寸的确定 117

四、齿轮常用材料和失效形式 118

五、齿轮的强度计算 120

六、齿轮的精度等级及其选择 123

第二节 直齿圆锥齿轮传动 123

第十一章 其它传动 125

第一节 蜗轮蜗杆传动 125

第二节 摆线针轮行星传动 125

第十二章 减速机 127

第一节 减速机类型、标准及应用 127

一、三角皮带传动减速机 127

二、一级圆柱齿轮减速机 127

三、三角皮带--一级圆柱齿轮减速机 127

四、二级圆柱齿轮减速机 128

五、三角皮带--蜗轮传动减速机 128

六、立式蜗轮减速机 128

七、摆线针轮行星传动减速机 128

八、无级变速器 130

第二节 减速机的选用 130

第三节 计算实例 131

第十三章 轴及联轴器 139

第一节 概述 139

一、轴的分类 139

二、轴的材料 139

三、轴设计的主要问题 140

第二节 轴的结构 141

一、零件在轴上的固定 141

二、倒角、圆角、砂轮越程槽、螺纹退刀槽 142

第三节 轴的计算 143

一、按扭矩计算轴径 143

二、按弯曲和扭转的合成作用计算轴径 143

第四节 联轴器 144

一、联轴器的类型、结构及其应用 144

二、联轴器的选择 146

第四篇 化工设备设计 147

第十四章 钢制容器 147

第一节 概述 147

一、容器的分类 147

二、容器总体结构介绍 148

三、化工容器设计的基本要求 148

四、材料的选择 149

第二节 薄壳容器设计的理论基础 151

一、薄壁壳体的无力矩理论 151

二、无力矩理论在几种常用壳体中的应用 155

三、边缘问题 157

第三节 内压容器的设计计算 158

一、内压薄壁圆筒的强度计算公式 158

二、设计公式的适用范围及设计参数 160

三、压力试验 166

四、内压球形容器的强度计算 167

五、内压容器的封头设计 167

六、中低压化工容器设计举例 175

第四节 外压容器的设计 179

一、外压容器的稳定性 179

二、图算法计算步骤 183

三、加强圈的设计 190

四、外压封头设计 195

第五节 法兰连接 196

一、法兰连接的设计 196

二、法兰的结构类型及其应用场合 198

三、法兰密封面的型式 200

四、垫片的选择 201

五、螺栓的计算 206

六、法兰的强度计算 208

第六节 容器的附件与开孔补强 227

一、接管、人孔、手孔 227

二、视境 229

三、液面计 231

四、开孔补强 233

第七节 设备支座 238

一、立式设备支座 238

二、卧式设备支座 239

三、球形容器支座 248

第八节 钢制容器的焊接 249

一、焊接的基本知识及焊接的工艺条件 249

二、焊接结构设计原则 259

第九节 图面技术要求 265

第十五章 换热设备 267

第一节 概述 267

一、传热机理 267

二、换热设备的分类及一般适用场合 268

第二节 列管式换热器的结构设计 281

一、工艺尺寸的设计与计算 281

二、结构设计 281

第三节 列管式换热器的强度计算 312

一、换热器的强度问题 312

二、温差应力的计算 312

三、管板厚度的计算 315

四、膨胀节的选用与计算 338

第四节 列管式换热器的设计程序 343

第五节 设计实例 343

一、判定是否需要膨胀节 344

二、膨胀节的选用 345

三、管板厚度的确定 345

四、设计计算结果 349

第六节 技术特性表和图面技术要求 349

一、技术特性表 349

二、技术要求 349

第十六章 塔设备 352

第一节 概述 352

一、传质概述 352

二、塔设备分类 352

三、各类塔型的比较 355

第二节 填料塔的结构设计 356

一、筒身壳体和封头 356

二、喷淋装置 361

三、填料及其支承 366

四、液体再分配装置 372

五、管口结构 373

六、裙座结构 374

七、除沫装置 377

八、其它 379

第三节 板式塔的结构设计 379

一、概述 379

二、整块式塔板结构 380

三、分块式塔板结构 385

第四节 塔设备筒身及裙座的设计计算 391

一、塔体承受的各种载荷 391

二、塔壁厚度的计算 398

三、塔设备裙座的设计计算 401

四、基础环、地脚螺栓和基础 403

五、裙座与筒体的搭接焊缝验算 407

第五节 计算实例 408

一、材料选择 408

二、塔体计算 408

三、裙座计算 414

四、基础环计算 416

五、地脚螺栓计算 417

六、裙座和筒体的连接焊缝验算 417

第六节 塔设备图面技术要求 417

第十七章 搅拌反应釜 419

第一节 概述 419

一、搅拌反应釜的应用 419

二、搅拌反应釜的典型结构 419

第二节 搅拌器及附件 421

一、搅拌器的作用 421

二、搅拌器的型式 421

三、附件--挡板及导流筒 423

四、搅拌器型式的选择 424

第三节 搅拌轴的设计 426

一、搅拌轴的结构、材质及加工要求 426

二、搅拌轴的计算 428

第四节 搅拌轴的支承 434

一、轴承间距的确定 434

二、中间轴承和底轴承的设计 435

第五节 搅拌轴的密封 436

一、填料函密封 437

二、机械密封 443

第六节 反应釜的辅助装置 450

一、传热结构 450

二、反应釜的顶盖 452

三、各种接管 453

第七节 电动机的选择 454

一、三相异步电动机 454

二、电动机的选择 456

三、防爆、隔爆三相异步电动机 457

第八节 减速机的选用 459

第九节 底部传动反应釜 461

一、底部传动搅拌器的优点 461

二、底部传搅拌器的结构 461

第十节 高速透平搅拌器 463

第十一节 搅拌卸料装置 463

第十二节 计算实例 464

一、反应釜壁厚计算 464

二、反应釜搅拌轴计算 467

三、反应釜结构设计 467

第十三节 图面技术要求 469

一、搅拌反应釜总装配图 469

二、搅拌轴 469

三、联轴节 472

四、填料箱 472

五、搅拌器 472

六、机械密封 472

附录一 设计举例 473

附录二 应力 479

一、应力分类 479

二、容器的脆性断裂问题简介 480