“过程装备基础”是高等工科院校过程工艺类专业的重要课程之一。该课程为综合性课程，涉及过程装备的相关基础和专业知识，包括工程力学、工程材料、机械设计基础、压力容器及管道、过程设备等。本书可以作为高等院校过程工艺类及相关的非机械专业“过程装备基础”类课程的教材, 也可供相关专业的读者和工程技术人员参考。

“过程装备基础”是高等工科院校过程工艺类专业的重要课程之一。该课程为综合性课程，涉及过程装备的相关基础和专业知识，包括工程力学、工程材料、机械设计基础、压力容器及管道、过程设备等。

全书内容分为6篇:绪论简要地介绍过程装备的基本概念和范畴,是过程装备的共性知识；第1篇“过程装备力学基础”主要介绍过程装备中所用到的力学基础知识和基本工程计算；第2篇“工程材料”简明扼要地介绍常用材料的性能、牌号和用途等基本知识；第3篇“机械设计基础”主要从传递动力的角度介绍了一些常见的机械传动(如带传动、链传动、齿轮传动和蜗杆传动等)的工作原理、标准规范和设计计算方法以及其主要零部件的工作原理、组合设计和选用方法；第4篇“压力容器及管道设计基础”主要围绕压力容器及管道的新国家标准进行介绍,重点讲述如何正确应用标准进行一般过程压力容器及管道的设计和零部件选用；第5篇“过程设备概论”着重介绍工业生产中较为常见的几类过程设备的类型、结构、工作原理和选用方法，使读者能进行合理选型或结构设计，并借助有关的技术资料进行必要的工程计算，以培养解决工程实际问题的能力。各章后附有相关思考题和习题。

本书可以作为高等院校过程工艺类及相关的非机械专业“过程装备基础”类课程的教材, 也可供相关专业的读者和工程技术人员参考。

绪论1

第1篇 过程装备力学基础3

第1章 静力学3

1.1基本概念和公理3

1.1.1基本概念3

1.1.2静力学公理4

1.2约束和约束反力5

1.2.1柔索6

1.2.2光滑接触面6

1.2.3光滑铰链6

1.2.4固定端7

1.3受力分析和受力图7

1.4平面汇交力系的合成和平衡条件8

1.4.1力在坐标轴上的投影9

1.4.2合力投影定理9

1.4.3平面汇交力系的平衡条件10

1.5平面一般力系的简化和平衡条件11

1.5.1力矩和平面力偶理论11

1.5.2平面一般力系的简化13

1.5.3平面一般力系的平衡条件14

思考题16

习题16

第2章 拉伸与压缩19

2.1材料力学引言19

2.1.1基本概念19

2.1.2内力和应力19

2.1.3杆件变形的基本形式21

2.2轴向拉伸与压缩21

2.2.1直杆受拉伸(压缩)时横截面上的内力与应力21

2.2.2直杆轴向拉伸（压缩）时的强度条件23

2.2.3直杆轴向拉伸（压缩）时的变形计算25

2.3材料的力学性能26

2.3.1材料的力学性能及其测试26

2.3.2许用应力与安全系数30

2.4简单拉压的超静定问题30

思考题32

习题33

第3章 剪切与扭转35

3.1剪切的概念与实例35

3.2剪切与挤压的实用计算36

3.2.1剪切的实用计算36

3.2.2挤压的实用计算36

3.3扭转的概念与实例38

3.4纯剪切38

3.5圆轴扭转时的应力及强度条件39

3.5.1外力偶矩的计算及横截面上的内力39

3.5.2圆轴扭转时横截面上的应力41

3.5.3圆轴扭转时的强度条件43

3.6圆轴扭转时的变形及刚度条件45

思考题46

习题46

第4章 平面弯曲48

4.1平面弯曲的概念和实例48

4.2平面弯曲的内力分析49

4.2.1剪力和弯矩49

4.2.2剪力方程和弯矩方程剪力图和弯矩图50

4.3平面弯曲的正应力计算53

4.3.1纯弯曲时梁横截面上的正应力53

4.3.2常用截面的惯性矩和抗弯截面模量的计算56

4.3.3弯曲正应力强度条件57

4.3.4提高梁弯曲强度的措施58

4.4平面弯曲的变形计算59

4.4.1梁弯曲变形的度量——挠度和转角59

4.4.2挠曲线近似微分方程及两次积分法59

4.4.3用叠加法求梁的变形61

4.4.4梁的刚度条件62

4.5简单超静定梁的求解63

4.6压杆稳定性简介63

4.6.1压杆稳定性的概念63

4.6.2提高压杆稳定性的措施64

思考题65

习题65

第5章 复杂应力状态及强度理论68

5.1一点处应力状态的概念68

5.2二向应力状态分析69

5.2.1斜截面上的应力70

5.2.2应力状态的分析与讨论70

5.3三向应力状态及广义虎克定律简介72

5.4强度理论简介73

5.5组合变形的强度计算75

5.5.1弯曲与拉（压）的组合变形75

5.5.2弯曲与扭转的组合变形76

思考题77

习题77

第2篇 工程材料80

第6章 过程装备材料80

6.1过程装备用金属材料80

6.1.1金属材料的主要性能80

6.1.2金属材料的晶体结构81

6.1.3钢的热处理81

6.1.4常用金属材料82

6.2非金属材料88

6.2.1高分子材料88

6.2.2陶瓷材料89

6.2.3树脂基复合材料（玻璃钢）90

6.2.4石墨90

6.2.5天然耐酸材料90

6.2.6涂料90

思考题90

第3篇 机械设计基础92

第7章 螺纹连接92

7.1螺纹连接的基本类型和螺纹连接件92

7.1.1螺纹连接的基本类型92

7.1.2螺纹连接件93

7.1.3螺纹连接件的常用材料和力学性能等级95

7.2螺纹连接的预紧和防松95

7.2.1螺纹连接的预紧95

7.2.2螺纹连接的防松95

7.3提高螺栓连接强度的措施97

7.3.1改善螺纹牙间的载荷分配不均的现象97

7.3.2减小螺栓的应力幅97

7.3.3减小应力集中98

7.3.4避免附加弯曲应力98

7.3.5采用合理的制造工艺98

思考题99

第8章 带传动及链传动100

8.1带传动概述100

8.1.1带传动的工作原理100

8.1.2带传动的类型和特点100

8.1.3带传动的应用100

8.2带传动工作情况分析101

8.2.1带传动的受力分析101

8.2.2带的应力分析101

8.2.3带传动的弹性滑动与失效形式102

8.3V带传动及其选用计算103

8.3.1V带的结构103

8.3.2普通V带规格和基本尺寸104

8.3.3普通V带带轮的结构105

8.3.4带传动的张紧装置106

8.3.5V带传动设计计算107

8.4链传动简介113

8.4.1链传动的组成113

8.4.2链传动的类型113

8.4.3链传动的特点与应用114

思考题114

习题114

第9章 齿轮传动及蜗杆传动115

9.1齿轮传动概述115

9.2齿轮啮合的基本定律与渐开线齿廓116

9.2.1齿轮啮合的基本定律116

9.2.2渐开线齿廓116

9.3渐开线标准直齿圆柱齿轮各部分名称及基本尺寸118

9.3.1渐开线标准直齿圆柱齿轮各部分的名称118

9.3.2渐开线标准直齿圆柱齿轮的基本参数和几何尺寸118

9.4渐开线齿轮的正确啮合条件和连续传动条件120

9.4.1渐开线齿轮的正确啮合条件120

9.4.2渐开线齿轮连续传动条件121

9.5齿轮的加工、最少齿数与传动精度等级的选择121

9.5.1齿轮的加工方法121

9.5.2齿轮的根切与最少齿数122

9.5.3齿轮传动精度等级的选择122

9.6斜齿圆柱齿轮传动123

9.6.1斜齿圆柱齿轮的形成及其传动特点123

9.6.2斜齿轮的几何尺寸计算124

9.7齿轮传动的失效形式和齿轮材料126

9.7.1齿轮传动的失效形式126

9.7.2齿轮材料127

9.8锥齿轮传动简介128

9.9蜗杆传动简介128

9.9.1蜗杆传动的特点和应用128

9.9.2蜗杆传动的分类128

9.9.3蜗杆传动的失效形式与材料选择129

9.10齿轮、蜗杆、蜗轮的结构129

9.10.1齿轮结构129

9.10.2蜗杆与蜗轮的结构130

思考题131

习题131

第10章 轴及其连接133

10.1轴的分类及设计要点133

10.2轴常用的材料134

10.2.1碳素钢134

10.2.2合金钢134

10.2.3球墨铸铁134

10.3轴径的初步计算135

10.4轴的结构设计136

10.4.1轴上零件的定位与固定136

10.4.2轴的加工与轴上零件装拆的要求137

10.4.3减少应力集中的措施137

10.5轴的工作能力校核计算简介138

10.5.1轴的强度校核计算138

10.5.2轴的刚度计算138

10.5.3轴的振动稳定性概念139

10.6轴的连接139

10.6.1联轴器140

10.6.2离合器142

思考题144

习题144

第11章 轮系及减速器145

11.1轮系的分类及功用145

11.1.1轮系的分类145

11.1.2轮系的功用146

11.2定轴轮系的传动比146

11.3减速器148

11.3.1减速器的主要型式及应用特点148

11.3.2减速器的组成、结构和润滑149

11.3.3标准减速器150

思考题151

习题151

第12章 轴承152

12.1滑动轴承152

12.1.1滑动轴承的摩擦状态及特点152

12.1.2滑动轴承的结构与材料153

12.1.3滑动轴承的润滑156

12.1.4非流体润滑滑动轴承的计算157

12.2滚动轴承159

12.2.1滚动轴承的结构、类型和代号159

12.2.2滚动轴承的选择162

12.2.3滚动轴承部件的组合设计163

思考题164

习题164

第4篇 压力容器及管道设计基础165

第13章 内压容器165

13.1概述165

13.1.1压力容器设计内容及有关规范165

13.1.2压力容器的总体结构及其设计特点165

13.1.3压力容器的分类166

13.1.4压力容器的失效形式与设计准则167

13.2内压薄壁容器设计的理论基础168

13.2.1无力矩理论的基本概念168

13.2.2回转壳体的几何关系169

13.2.3无力矩理论的基本方程式169

13.2.4无力矩理论在容器应力分析中的应用171

13.2.5无力矩理论的应用条件174

13.3容器边缘应力及其处理174

13.3.1边缘应力的产生174

13.3.2边缘应力的特性175

13.3.3边缘应力在设计中的处理175

13.4内压薄壁容器的设计176

13.4.1内压筒体设计176

13.4.2内压封头设计177

13.4.3设计技术参数的确定182

13.5容器的压力试验184

思考题187

习题187

第14章 外压容器188

14.1概述188

14.1.1外压容器的稳定性188

14.1.2外压容器的临界压力188

14.2外压圆筒的稳定性计算188

14.2.1外压圆筒的分类189

14.2.2外压圆筒的临界压力计算189

14.2.3外压圆筒的临界长度190

14.3外压容器的工程设计190

14.3.1外压容器设计参数190

14.3.2外压圆筒设计191

14.3.3外压球壳设计196

14.3.4外压封头设计196

14.4加强圈设计简介197

思考题197

习题198

第15章 压力容器通用零部件199

15.1概述199

15.2公称直径和公称压力199

15.2.1公称直径199

15.2.2公称压力200

15.3法兰连接201

15.3.1法兰连接结构201

15.3.2法兰标准204

15.4容器支座210

15.4.1卧式容器支座210

15.4.2立式容器支座213

15.5容器开孔补强214

15.5.1容器主要的开孔装置214

15.5.2开孔补强的设计与结构215

思考题218

第16章 压力管道设计219

16.1概述219

16.1.1压力管道定义219

16.1.2压力管道的分类219

16.1.3压力管道的基本组成219

16.2管道器材及其选择220

16.2.1管子及其选择220

16.2.2管件及其选择223

16.2.3阀门225

16.3管道支吊架及其选用228

16.3.1管道支吊架的分类 228

16.3.2常用管道支吊架的结构特征及其应用 228

16.3.3管道支吊架的选用230

16.4管道设计概论230

16.4.1管道的设计程序和主要内容230

16.4.2管道设计的一般原则231

16.4.3管道的结构设计232

思考题232

第5篇 过程设备概论234

第17章 传热与传质设备234

17.1换热设备234

17.1.1概述234

17.1.2管壳式换热设备236

17.1.3换热设备技术进展概述238

17.2塔设备238

17.2.1概述238

17.2.2塔设备的总体结构240

17.2.3塔设备的技术进展概述240

思考题241

第18章 化学过程设备242

18.1概述242

18.1.1化学过程设备的应用及其特性242

18.1.2化学过程设备的类型242

18.2釜式反应设备243

18.2.1釜式反应设备的总体结构243

18.2.2釜体243

18.2.3传热装置244

18.2.4搅拌装置244

18.2.5传动装置245

18.2.6密封装置245

思考题245

第19章 机械过程设备246

19.1物料输送设备246

19.1.1液体输送设备246

19.1.2气体输送设备247

19.1.3固体物料输送设备248

19.2机械分离设备249

19.2.1固液分离设备249

19.2.2气固分离设备251

19.3粉体加工设备252

19.3.1粉体粉碎过程设备252

19.3.2粉体分级设备254

思考题256

附录1 型钢尺寸规格表257

附录2 钢板许用应力259

附录3 钢管许用应力261

参考文献262