本书介绍和分析了化工设备及其零部件的承载和变形规律，以及它们的强度、刚度和稳定条件，常用材料，传动装置，容器、塔设备及反应釜的机械设计方法等内容。本书内容丰富，涉及学科面广，且结合工程实际，可以择要进行教学。在第四版的修订过程中，鉴于本课程的学时数普遍减少，所以在全书篇幅上有一些精简，但仍保留一定的理论基础和必要的设计实践知识。在教学过程中，可以择要进行讲解，读者也可以在需要时自学掌握。本书适合化学工艺和化学工程专业及其他有关专业作教材，也可供有关的工程技术人员学习与参考。

本书自一版出版至今，深受广大读者好评，本次为第四版，是基于本课程的学时数普遍减少，所以在全书篇幅上有一些精简，但仍保留一定的理论基础和必要的设计实践知识。

本书是按化学工艺、化学工程类专业以及其他相近的非机械类专业，对化工设备的机械知识和设计能力的要求而编写的。全书包括静力学、材料力学、化工设备常用材料、传动零件及减速机、常压和低压容器设计、化工设备常用零部件和典型化工设备的设计方法等内容。在本书第四版的修订过程中，鉴于本课程的学时数普遍减少，所以在全书篇幅上有一些精简，但仍保留一定的理论基础和必要的设计实践知识。在教学过程中，可以择要进行讲解，读者也可以在需要时自学掌握。

１　零部件受力分析 （１）
　１．１　力的合成与平衡条件 （１）
　　１．１．１　约束、约束反力与受力图 （１）
　　１．１．２　平面汇交力系的合成和平衡条件 （５）
　　１．１．３　平面力偶系的合成和平衡条件 （７）
　　１．１．４　平面一般力系的合成和平衡条件 （１０）
　１．２　拉伸与压缩 （１３）
　　１．２．１　零部件承载的基本概念 （１３）
　　１．２．２　拉伸和压缩 （１７）
　　１．２．３　材料的力学性质 （２３）
　１．３　平面弯曲 （３５）
　　１．３．１　弯曲变形的实例和概念 （３５）
　　１．３．２　梁弯曲的内力分析 （３７）
　　１．３．３　平面弯曲的应力计算 （４３）
　　１．３．４　平面弯曲的变形挠度和转角 （５３）
　１．４　剪切与扭转 （５６）
　　１．４．１　剪切构件的受力与变形特点 （５６）
　　１．４．２　剪切和挤压的实用计算 （５６）
　　１．４．３　扭转变形的概念 （５９）
　　１．４．４　传动轴外力矩的计算 （６０）
　　１．４．５　纯剪切剪切胡克定律 （６１）
　　１．４．６　圆轴扭转时横截面上的内力和应力 （６２）
　　１．４．７　圆轴扭转时的强度条件 （６６）
　　１．４．８　圆轴的扭转变形与刚度条件 （６９）
　１．５　压杆的稳定性 （７０）
　　１．５．１　压杆稳定性的概念 （７０）
　　１．５．２　临界压力的确定欧拉公式 （７２）
　　１．５．３　欧拉公式的适用范围中长杆和粗短杆的计算 （７３）
　　１．５．４　压杆稳定性的实用计算 （７５）
　　１．５．５　提高压杆稳定性的措施 （７９）
　习题１ （８０）
２　化工设备材料 （８７）
　２．１　铸铁 （８７）
　２．２　钢的热处理 （８８）
　　２．２．１　铁的同素异构转变 （８８）
　　２．２．２　加热、冷却过程中铁碳合金组织的转变 （８９）
　　２．２．３　常用的热处理方法 （９０）
　２．３　碳素钢 （９４）
　２．４　低合金高强度结构钢 （９８）
　２．５　合金钢 （９９）
　　２．５．１　合金元素在钢中的作用 （１００）
　　２．５．２　合金钢的牌号 （１０１）
　　２．５．３　不锈钢 （１０１）
　　２．５．４　耐热钢 （１０７）
　　２．５．５　低温用钢 （１０８）
　　２．５．６　抗氢腐蚀钢 （１０９）
　　２．５．７　抗氮化腐蚀钢 （１０９）
　２．６　有色金属及其合金 （１０９）
　２．７　非金属材料 （１１３）
　　２．７．１　无机非金属材料 （１１３）
　　２．７．２　有机非金属材料 （１１４）
　习题２ （１１５）
３　化工设备的传动装置 （１１７）
　３．１　Ｖ带传动 （１１７）
　　３．１．１　概述 （１１７）
　　３．１．２　带传动的基本理论 （１１９）
　　３．１．３　Ｖ带传动的设计计算 （１２６）
　　３．１．４　Ｖ带轮的结构及张紧装置 （１２９）
　３．２　齿轮传动 （１３３）
　　３．２．１　概述 （１３３）
　　３．２．２　齿廓啮合基本定律和渐开线齿廓的特点 （１３４）
　　３．２．３　直齿圆柱齿轮的各部分名称及其基本尺寸 （１３７）
　　３．２．４　渐开线齿轮的啮合 （１３９）
　　３．２．５　齿轮的失效形式和材料选择 （１４１）
　　３．２．６　直齿圆锥齿轮传动 （１４４）
　３．３　蜗杆传动 （１４７）
　　３．３．１　概述 （１４７）
　　３．３．２　蜗杆传动的主要参数 （１４９）
　　３．３．３　蜗杆传动的失效、材料与结构 （１５２）
　３．４　轴与联轴器 （１５３）
　　３．４．１　概述 （１５３）
　　３．４．２　轴径的计算 （１５４）
　　３．４．３　轴的材料与结构 （１５５）
　　３．４．４　联轴器的类型与性能 （１５７）
　　３．４．５　联轴器的选择 （１６１）
　３．５　轴承 （１６２）
　　３．５．１　概述 （１６２）
　　３．５．２　滑动轴承的结构与材料 （１６３）
　　３．５．３　滑动轴承的润滑 （１６6）
　　３．５．４　滚动轴承的结构、类型及代号 （１６８）
　３．６　轮系及减速机 （１７３）
　　３．６．１　概述 （１７３）
　　３．６．２　定轴轮系 （１７５）
　　３．６．３　动轴轮系 （１７７）
　　３．６．４　齿轮和蜗杆减速机 （１７９）
　　３．６．５　行星减速机 （１８２）
　习题３ （１８５）
４　压力容器设计 （１８９）
　４．１　内压容器设计 （１８９）
　　４．１．１　概述 （１８９）
　　４．１．２　容器的受力分析 （１９２）
　　４．１．３　内压薄壁壳体的厚度设计 （１９８）
　　４．１．４　内压封头的厚度设计 （２１２）
　４．２　外压容器设计 （２１８）
　　４．２．１　概述 （２１８）
　　４．２．２　外压薄壁圆筒的厚度设计 （２１９）
　　４．２．３　外压凸形封头的厚度设计 （２２６）
　　４．２．４　加强圈的设计 （２２７）
　习题４ （２３１）
５　化工设备通用零部件 （２３３）
　５．１　概述 （２３３）
　　５．１．１　公称直径 （２３３）
　　５．１．２　公称压力 （２３４）
　５．２　筒体和封头 （２３４）
　　５．２．１　筒体 （２３４）
　　５．２．２　封头 （２３５）
　５．３　法兰连接 （２３９）
　　５．３．１　工作原理 （２３９）
　　５．３．２　法兰的结构与种类 （２４０）
　　５．３．３　法兰的标准 （２４１）
　５．４　设备的支座 （２５７）
　　５．４．１　耳式支座 （２５７）
　　５．４．２　支承式支座 （２６０）
　　５．４．３　鞍式支座 （２６１）
　５．５　设备的开孔与附件 （２６３）
　　５．５．１　设备开孔的装置 （２６４）
　　５．５．２　设备的开孔与补强 （２７０）
　５．６　容器设计举例 （２７２）
　　５．６．１　筒体和封头 （２７３）
　　５．６．２　鞍式支座 （２７３）
　　５．６．３　人孔及补强圈 （２７４）
　　５．６．４　管口 （２７４）
　　５．６．５　设备总装配图 （２７４）
　５．７　容器设计中的几种强度失效准则 （２７４）
　习题５ （２７６）
６　塔设备的机械设计 （２７７）
　６．１　概述 （２７７）
　６．２　载荷分析及应力计算 （２７７）
　６．３　塔体的强度及稳定性验算 （２８１）
　　６．３．１　内压操作时的塔体（２８１）
　　６．３．２　外压操作时的塔体 （２８２）
　　６．３．３　水压试验时的塔体 （２８３）
　６．４　裙座设计 （２８３）
　　６．４．１　座体 （２８４）
　　６．４．２　基础环 （２８５）
　　６．４．３　地脚螺栓及螺栓座 （２８７）
　　６．４．４　管孔 （２８８）
　６．５　蒸馏塔机械设计举例 （２８８）
　　６．５．１　已知条件 （２８８）
　　６．５．２　设计要求 （２８８）
　　６．５．３　设计方法步骤 （２８８）
　６．６　板式塔的结构设计 （２９４）
　　６．６．１　概述 （２９４）
　　６．６．２　整块式塔盘结构 （２９６）
　　６．６．３　分块式塔盘结构 （３００）
　　６．６．４　接管结构 （３０６）
　　６．６．５　除沫装置 （３０９）
　习题６ （３１２）
７　反应釜的机械设计 （３１４）
　７．１　概述 （３１４）
　７．２　反应釜的釜体设计 （３１６）
·４· 化工设备机械基础
　　７．２．１　筒体的直径与高度 （３１６）
　　７．２．２　夹套的结构 （３１８）
　　７．２．３　厚度的确定 （３１９）
　　７．２．４　蛇管的设置 （３１９）
　　７．２．５　工艺管口 （３２０）
　　７．２．６　反应釜釜体设计举例 （３２１）
　７．３　反应釜的搅拌装置 （３２３）
　　７．３．１　搅拌器的型式、特点及安装方式 （３２３）
　　７．３．２　搅拌轴系 （３２９）
　　７．３．３　搅拌附件挡板和导流筒 （３３１）
　７．４　反应釜的传动装置 （３３２）
　　７．４．１　电动机的选用 （３３２）
　　７．４．２　减速机的选用 （３３４）
　　７．４．３　传动装置的机架 （３３７）
　　７．４．４　底座设计 （３４０）
　７．５　反应釜的轴封装置 （３４３）
　　７．５．１　填料箱密封 （３４３）
　　７．５．２　机械密封 （３４５）
　习题７ （３５１）１　零部件受力分析 （１）
　１．１　力的合成与平衡条件 （１）
　　１．１．１　约束、约束反力与受力图 （１）
　　１．１．２　平面汇交力系的合成和平衡条件 （５）
　　１．１．３　平面力偶系的合成和平衡条件 （７）
　　１．１．４　平面一般力系的合成和平衡条件 （１０）
　１．２　拉伸与压缩 （１３）
　　１．２．１　零部件承载的基本概念 （１３）
　　１．２．２　拉伸和压缩 （１７）
　　１．２．３　材料的力学性质 （２３）
　１．３　平面弯曲 （３５）
　　１．３．１　弯曲变形的实例和概念 （３５）
　　１．３．２　梁弯曲的内力分析 （３７）
　　１．３．３　平面弯曲的应力计算 （４３）
　　１．３．４　平面弯曲的变形挠度和转角 （５３）
　１．４　剪切与扭转 （５６）
　　１．４．１　剪切构件的受力与变形特点 （５６）
　　１．４．２　剪切和挤压的实用计算 （５６）
　　１．４．３　扭转变形的概念 （５９）
　　１．４．４　传动轴外力矩的计算 （６０）
　　１．４．５　纯剪切剪切胡克定律 （６１）
　　１．４．６　圆轴扭转时横截面上的内力和应力 （６２）
　　１．４．７　圆轴扭转时的强度条件 （６６）
　　１．４．８　圆轴的扭转变形与刚度条件 （６９）
　１．５　压杆的稳定性 （７０）
　　１．５．１　压杆稳定性的概念 （７０）
　　１．５．２　临界压力的确定欧拉公式 （７２）
　　１．５．３　欧拉公式的适用范围中长杆和粗短杆的计算 （７３）
　　１．５．４　压杆稳定性的实用计算 （７５）
　　１．５．５　提高压杆稳定性的措施 （７９）
　习题１ （８０）
２　化工设备材料 （８７）
　２．１　铸铁 （８７）
　２．２　钢的热处理 （８８）
　　２．２．１　铁的同素异构转变 （８８）
　　２．２．２　加热、冷却过程中铁碳合金组织的转变 （８９）
　　２．２．３　常用的热处理方法 （９０）
　２．３　碳素钢 （９４）
　２．４　低合金高强度结构钢 （９８）
　２．５　合金钢 （９９）
　　２．５．１　合金元素在钢中的作用 （１００）
　　２．５．２　合金钢的牌号 （１０１）
　　２．５．３　不锈钢 （１０１）
　　２．５．４　耐热钢 （１０７）
　　２．５．５　低温用钢 （１０８）
　　２．５．６　抗氢腐蚀钢 （１０９）
　　２．５．７　抗氮化腐蚀钢 （１０９）
　２．６　有色金属及其合金 （１０９）
　２．７　非金属材料 （１１３）
　　２．７．１　无机非金属材料 （１１３）
　　２．７．２　有机非金属材料 （１１４）
　习题２ （１１５）
３　化工设备的传动装置 （１１７）
　３．１　Ｖ带传动 （１１７）
　　３．１．１　概述 （１１７）
　　３．１．２　带传动的基本理论 （１１９）
　　３．１．３　Ｖ带传动的设计计算 （１２６）
　　３．１．４　Ｖ带轮的结构及张紧装置 （１２９）
　３．２　齿轮传动 （１３３）
　　３．２．１　概述 （１３３）
　　３．２．２　齿廓啮合基本定律和渐开线齿廓的特点 （１３４）
　　３．２．３　直齿圆柱齿轮的各部分名称及其基本尺寸 （１３７）
　　３．２．４　渐开线齿轮的啮合 （１３９）
　　３．２．５　齿轮的失效形式和材料选择 （１４１）
　　３．２．６　直齿圆锥齿轮传动 （１４４）
　３．３　蜗杆传动 （１４７）
　　３．３．１　概述 （１４７）
　　３．３．２　蜗杆传动的主要参数 （１４９）
　　３．３．３　蜗杆传动的失效、材料与结构 （１５２）
　３．４　轴与联轴器 （１５３）
　　３．４．１　概述 （１５３）
　　３．４．２　轴径的计算 （１５４）
　　３．４．３　轴的材料与结构 （１５５）
　　３．４．４　联轴器的类型与性能 （１５７）
　　３．４．５　联轴器的选择 （１６１）
　３．５　轴承 （１６２）
　　３．５．１　概述 （１６２）
　　３．５．２　滑动轴承的结构与材料 （１６３）
　　３．５．３　滑动轴承的润滑 （１６6）
　　３．５．４　滚动轴承的结构、类型及代号 （１６８）
　３．６　轮系及减速机 （１７３）
　　３．６．１　概述 （１７３）
　　３．６．２　定轴轮系 （１７５）
　　３．６．３　动轴轮系 （１７７）
　　３．６．４　齿轮和蜗杆减速机 （１７９）
　　３．６．５　行星减速机 （１８２）
　习题３ （１８５）
４　压力容器设计 （１８９）
　４．１　内压容器设计 （１８９）
　　４．１．１　概述 （１８９）
　　４．１．２　容器的受力分析 （１９２）
　　４．１．３　内压薄壁壳体的厚度设计 （１９８）
　　４．１．４　内压封头的厚度设计 （２１２）
　４．２　外压容器设计 （２１８）
　　４．２．１　概述 （２１８）
　　４．２．２　外压薄壁圆筒的厚度设计 （２１９）
　　４．２．３　外压凸形封头的厚度设计 （２２６）
　　４．２．４　加强圈的设计 （２２７）
　习题４ （２３１）
５　化工设备通用零部件 （２３３）
　５．１　概述 （２３３）
　　５．１．１　公称直径 （２３３）
　　５．１．２　公称压力 （２３４）
　５．２　筒体和封头 （２３４）
　　５．２．１　筒体 （２３４）
　　５．２．２　封头 （２３５）
　５．３　法兰连接 （２３９）
　　５．３．１　工作原理 （２３９）
　　５．３．２　法兰的结构与种类 （２４０）
　　５．３．３　法兰的标准 （２４１）
　５．４　设备的支座 （２５７）
　　５．４．１　耳式支座 （２５７）
　　５．４．２　支承式支座 （２６０）
　　５．４．３　鞍式支座 （２６１）
　５．５　设备的开孔与附件 （２６３）
　　５．５．１　设备开孔的装置 （２６４）
　　５．５．２　设备的开孔与补强 （２７０）
　５．６　容器设计举例 （２７２）
　　５．６．１　筒体和封头 （２７３）
　　５．６．２　鞍式支座 （２７３）
　　５．６．３　人孔及补强圈 （２７４）
　　５．６．４　管口 （２７４）
　　５．６．５　设备总装配图 （２７４）
　５．７　容器设计中的几种强度失效准则 （２７４）
　习题５ （２７６）
６　塔设备的机械设计 （２７７）
　６．１　概述 （２７７）
　６．２　载荷分析及应力计算 （２７７）
　６．３　塔体的强度及稳定性验算 （２８１）
　　６．３．１　内压操作时的塔体（２８１）
　　６．３．２　外压操作时的塔体 （２８２）
　　６．３．３　水压试验时的塔体 （２８３）
　６．４　裙座设计 （２８３）
　　６．４．１　座体 （２８４）
　　６．４．２　基础环 （２８５）
　　６．４．３　地脚螺栓及螺栓座 （２８７）
　　６．４．４　管孔 （２８８）
　６．５　蒸馏塔机械设计举例 （２８８）
　　６．５．１　已知条件 （２８８）
　　６．５．２　设计要求 （２８８）
　　６．５．３　设计方法步骤 （２８８）
　６．６　板式塔的结构设计 （２９４）
　　６．６．１　概述 （２９４）
　　６．６．２　整块式塔盘结构 （２９６）
　　６．６．３　分块式塔盘结构 （３００）
　　６．６．４　接管结构 （３０６）
　　６．６．５　除沫装置 （３０９）
　习题６ （３１２）
７　反应釜的机械设计 （３１４）
　７．１　概述 （３１４）
　７．２　反应釜的釜体设计 （３１６）
·４· 化工设备机械基础
　　７．２．１　筒体的直径与高度 （３１６）
　　７．２．２　夹套的结构 （３１８）
　　７．２．３　厚度的确定 （３１９）
　　７．２．４　蛇管的设置 （３１９）
　　７．２．５　工艺管口 （３２０）
　　７．２．６　反应釜釜体设计举例 （３２１）
　７．３　反应釜的搅拌装置 （３２３）
　　７．３．１　搅拌器的型式、特点及安装方式 （３２３）
　　７．３．２　搅拌轴系 （３２９）
　　７．３．３　搅拌附件挡板和导流筒 （３３１）
　７．４　反应釜的传动装置 （３３２）
　　７．４．１　电动机的选用 （３３２）
　　７．４．２　减速机的选用 （３３４）
　　７．４．３　传动装置的机架 （３３７）
　　７．４．４　底座设计 （３４０）
　７．５　反应釜的轴封装置 （３４３）
　　７．５．１　填料箱密封 （３４３）
　　７．５．２　机械密封 （３４５）
　习题７ （３５１）