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绪论1

第一篇 工程力学基础3

概述3

第一章 物体的受力分析及其平衡条件4

第一节 物体的受力分析4

一、力的概念及其性质4

二、约束与约束反力8

三、分离体和受力图11

四、小结13

一、平面汇交力系简化与平衡的几何法14

第二节 平面汇交力系的简化与平衡14

二、平面汇交力系简化的解析法16

三、平面汇交力系平衡的解析条件17

第三节 力矩 力偶 力的平移定理20

一、力对点之矩20

二、力偶与力偶矩21

三、力的平移定理26

第四节 平面一般力系的简化与平衡27

一、平面一般力系的简化28

二、平面一般力系简化结果的讨论合力矩定理30

三、平面一般力系的平衡条件和平衡方程32

习题36

第二章 直杆的拉伸和压缩42

第一节 轴向拉伸与压缩的概念43

第二节 拉伸和压缩时的内力截面法44

一、内力44

二、截面法45

第三节 拉伸和压缩时的应力47

一、应力的概念47

二、轴向拉伸(压缩)时横截面上的正应力48

一、纵向变形49

第四节 轴向拉伸和压缩时的变形 虎克定律49

二、横向变形50

三、虎克定律50

第五节 拉伸和压缩时材料的力学性能52

一、低碳钢拉伸时的力学性能52

二、其它材料在拉伸时的力学性能55

三、材料在压缩时的力学性能56

第六节 拉伸和压缩的强度计算57

一、许用应力与安全系数57

二、拉伸和压缩时的强度条件58

第七节 热应力的概念62

第八节 应力集中的概念64

习题65

第三章 剪切与圆轴的扭转67

第—节 剪切67

一、剪切的概念 切应力67

二、挤压的概念 挤压应力68

三、剪切与挤压的实用计算70

四、切应变 剪切虎克定律72

第二节 扭转的概念73

一、外力偶矩的计算74

第三节 扭转时外力和内力的计算74

二、扭转时的内力——扭矩的计算75

第四节 圆轴扭转时的应力79

一、利用几何关系求切应变分布规律79

二、利用物理关系求切应力的分布规律81

三、利用静力学关系求切应力的大小82

四、圆截面的Iρ和Wρ的计算83

第五节 圆轴扭转时的变形83

第六节 圆轴扭转时的强度计算和刚度计算83

一、圆轴扭转时的强度条件83

二、圆轴扭转时的刚度条件84

习题87

第四章 直梁的弯曲91

第一节 平面弯曲的概念 梁的类型91

第二节 梁弯曲时的内力93

第三节 切力图和弯矩图96

一、切力图和弯矩图96

二、举例97

三、一般规律101

第四节 纯弯曲时梁横截面上的正应力101

一、实验观察和假设推论102

二、弯曲正应力公式的推导103

三、弯曲正应力公式的适用范围105

第五节 截面的轴惯性矩和抗弯截面模量106

一、常用截面的轴惯性矩和抗弯截面模量106

二、组合截面的惯性矩108

第六节 弯曲正应力的强度条件109

第七节 梁弯曲时横截面上的切应力113

第八节 梁截面合理形状的选择114

第九节 梁的弯曲变形116

一、梁的弹性曲线，挠度和转角116

二、弹性曲线的近似微分方程117

四、梁的刚度校核和提高梁弯曲刚度的措施121

三、用叠加法求梁的变形121

习题122

第五章 应力状态和强度理论及组合变形的强度计算126

第一节 应力状态概念126

一、直杆受轴向拉伸或压缩时斜截面上的应力126

二、一点应力状态的概念128

三、单元体概念128

四、主平面和主应力130

一、平面应力状态下斜截面上的应力公式131

五、三种应力状态131

第二节 平面应力状态分析131

二、应力圆132

三、应力圆的作法132

四、应力圆与单元体之间的对应关系133

五、确定主应力和最大切应力133

第三节 强度理论138

一、强度理论的概念138

二、基本强度理论139

一、组合变形的概念140

第四节 组合变形的强度计算140

二、弯曲与拉伸(或压缩)的组合141

三、弯曲与扭转的组合145

习题149

附录153

第二篇 压力容器设计基础163

概述163

一、压力容器的结构与分类163

二、压力容器机械设计的基本要求164

三、压力容器零部件的标准化165

一、力学性能167

第六章 化工设备常用材料167

第一节 化工设备常用金属材料的基本性能167

二、材料的耐腐蚀性能169

三、材料的物理性能169

四、材料的加工工艺性能169

五、化工设备设计选材原则169

第二节 金属材料的腐蚀与防护169

一、常见金属腐蚀的现象及分类170

二、防止和减缓腐蚀的方法171

一、碳钢的分类、牌号及用途173

第三节 化工设备常用材料173

二、合金钢的分类牌号及用途174

三、钢材的品种及规格175

四、铸铁的分类、牌号及用途176

五、有色金属及其合金177

六、非金属材料及其应用178

第四节 提高和改善碳钢力学性能和加工性能的途径179

一、调整、控制钢的化学成分和合金元素的含量179

二、进行热处理180

习题182

三、冷热加工可以改变碳钢零件或材料的力学性能182

第七章 内压薄壁容器的应力分析184

第一节 回转壳体的应力分析——薄膜应力理论184

一、回转壳体的几何特性185

二、薄膜应力理论的应力方程式186

三、薄膜应力理论的应用条件190

第二节 薄膜应力理论在典型壳体中的应用191

一、受气体内压的圆筒形壳体191

二、受气体内压的球形壳体192

三、受气体内压的椭球壳193

四、受气体内压的锥形壳体195

五、承受液体静压作用的圆柱壳196

第三节 边缘应力的概念199

一、边缘应力的产生199

二、边缘应力的特性201

三、控制边缘应力结构上应采取的措施203

习题204

第八章 内压薄壁圆筒与球壳的设计205

第一节 内压薄壁圆筒与球壳的强度计算205

—、关于弹性失效的设计准则205

二、内压薄壁圆筒的强度计算公式206

一、设计压力207

第二节 设计参数的确定207

三、球壳的强度计算公式207

二、设计温度208

三、许用应力208

四、焊缝系数211

五、厚度附加量211

第三节 容器的最小厚度215

第四节 容器的压力试验216

习题219

第九章 压薄壁容器的封头设计220

二、椭圆形封头221

第一节 凸形封头221

一、半球形封头221

三、碟形封头223

四、无折边球形封头224

第二节 锥形封头226

一、无折边锥形封头的设计计算228

二、折边锥形封头的设计计算228

第三节 平板封头230

习题235

一、外压圆筒的失效和设计准则236

二、临界压力的影响因素236

第十章 外压容器设计236

第一节 外压容器的稳定性236

第二节 外压圆筒的简化公式设计法238

一、钢制长圆筒238

二、钢制短圆筒238

三、刚性圆筒238

第三节 外压圆筒的图算设计方法239

一、算图的理论依据及其绘制方法239

四、临界长度239

五、应用简化公式设计外压圆筒的步骤239

二、算图的使用方法243

第四节 外压圆筒的加强圈设计245

一、加强圈的间距246

二、加强圈尺寸246

三、加强圈与简体的联接250

第五节 外压封头251

一、外压凸形封头251

二、外压锥形封头252

习题253

第六节 轴向压缩下圆筒的稳定性253

第十一章 容器附件255

第一节 法兰联接255

一、法兰联接的组成和密封原理255

二、法兰的结构与类型255

三、法兰联接的密封性设计257

第二节 容器与设备的支座259

一、卧式容器的支座259

二、立式容器支座262

第三节 容器的开孔及其附件265

一、容器的开孔及其补强265

二、容器的接口管与凸缘270

三、人孔、手孔和视镜276

四、液面计281

习题282

第三篇 机械传动283

第十二章 机械传动设计概论283

第一节 机械传动的组成及其参数计算283

一、机械传动的组成和作用283

二、传动系统的示意图283

三、机械传动的基本参数283

一、零件的失效形式285

第二节 机械传动零部件的失效分析285

二、强度分析中的基本概念286

三、零件工作表面的疲劳点蚀288

四、高温条件下零件的蠕变失效290

第三节 零件设计的工艺性、标准化及设计方法步骤简介290

一、零件的工艺性及其标准化290

二、零件的设计方法和步骤291

习题291

第一节 概述293

一、带传动的组成、类型及特点293

第十三章 带传动293

二、V带传动的几何参数和胶带的结构尺寸294

第二节 带传动工作情况分析297

一、带传动受力分析与不打滑条件297

二、带传动应力分析与疲劳强度298

三、带传动中的弹性滑动与速度损失299

第三节 V带传动的设计计算299

一、带传动设计准则和单根v带的许用功率299

二、V带设计方法、步骤301

第四节 V带轮设计305

第五节 V带传动的张紧和维护306

习题309

第十四章 齿轮传动311

第一节 齿轮传动的特点和类型311

一、齿轮传动特点311

二、齿轮传动的类型311

第二节 齿廓啮合基本定律313

第三节 渐开线齿轮313

一、渐开线的形成和特性313

二、渐开线齿廓满足齿廓啮合基本定律314

第四节 齿轮的各部分名称及渐开线标准齿轮的基本尺寸315

一、渐开线齿轮的正确啮合条件317

第五节 渐开线标准齿轮的啮合传动317

二、渐开线齿轮连续传动条件318

第六节 齿轮的切削加工318

一、齿轮轮齿的加工方法318

二、根切现象、最少齿数及变位齿轮概念320

三、齿轮的加工精度321

第七节 齿轮传动的失效形式和齿轮材料的选择322

一、齿轮传动的失效形式322

二、齿轮材料及其选择323

一、齿轮强度设计准则324

第八节 直齿圆柱齿轮的强度计算324

二、直齿圆柱齿轮的受力分析325

三、齿轮强度设计的计算载荷325

四、直齿圆柱齿轮轮齿的抗弯强度计算325

五、轮齿的接触疲劳强度计算328

第九节 斜齿圆柱齿轮简介330

一、斜齿轮啮合传动的共轭齿廓曲面的形成330

二、斜齿轮各部分名称和几何尺寸计算331

三、斜齿轮的当量齿数332

第十节 齿轮的结构333

四、斜齿轮轮齿的受力分析333

习题334

第十五章 蜗杆传动336

第一节 概述336

一、蜗杆传动的形成、分类及特点336

二、普通蜗杆传动与渐开线齿轮传动的比较337

三、蜗杆传动的齿面间滑动速度V3337

第二节 蜗杆传动的主要参数及几何尺寸计算338

一、主要参数338

二、几何尺寸的计算339

二、蜗杆和蜗轮的材料341

第三节 蜗杆传动的主要失效形式、选材和结构341

一、蜗杆传动的失效形式341

三、蜗杆、蜗轮的结构342

第四节 蜗杆传动的强度计算342

一、蜗杆传动的受力分析342

二、蜗轮的转向343

三、蜗杆传动的强度计算343

第五节 蜗杆传动的效率及其维护344

一、蜗杆传动的效率344

二、蜗杆传动的维护345

习题347

第十六章 轮系和减速器348

第一节 轮系348

一、轮系的功用和分类348

二、定轴轮系的传动比349

三、周转轮系的传动比350

第二节 减速器351

一、减速器的类型352

二、减速器的结构与润滑352

三、行星传动减速器简介354

习题355

第十七章 轴、键和联轴器356

第一节 概述356

第二节 轴的材料356

第三节 轴的结构设计357

一、轴颈、轴头的直径尺寸357

二、轴与相配零件的位置固定结构357

三、轴结构的工艺性359

第四节 轴的强度计算359

一、按扭转强度估算轴的最小直径359

二、按弯扭联合作用计算轴的强度360

第五节 平键联接363

一、普通平键的结构类型364

二、普通平键的验算364

第六节 联轴器365

一、联轴器的功能及类型365

二、联轴器的选择368

习题370

第十八章 轴承371

第一节 概述371

一、轴承的功用和类型371

二、滑动轴承中的摩擦状态371

三、润滑剂372

第二节 非液体摩擦滑动轴承374

一、滑动轴承的结构374

二、滑动轴承的材料377

三、非液体摩擦滑动轴承的计算377

第三节 滚动轴承380

一、滚动轴承的结构、类型和代号380

二、滚动轴承的选择383

三、滚动轴承的组合设计388

习题394

主要参考文献396