本学科组的机械热变形理论及研究取得的多项研究成果已在国内外学术界产生重要影响，并得到国家有关部门的重视，共有40余位省部级领导、国家自然科学基金委领导和院士来本学科组研究实验室参观指导，其中包括原机械部包叙定部长，教育部周济部长，雷天觉院士、金国藩院士、刘先林院士、李同保院士等20余位院士，他们对本学科组的研究成果均给予充分肯定与高度评价，同时给予大力支持，这对我们研究工作的持久深入是巨大鼓舞。
　　为了对我们的研究工作与成果进行全面系统的总结，并发挥广泛的社会效应，在国防科技图书出版基金的支持下，我们撰写了这本机械热变形理论及应用专著。根据多年来的研究成果，我们拟定了《机械热变形理论及应用》体系、纲目与各章内容，并由参加实际研究工作的几位教师和研究生分别撰写有关章节。全书由费业泰主持撰写及修改定稿，并撰写第1章，李桂华博士、副教授撰写第2章，卢荣胜博士、教授撰写第3章，黄强先博士、教授撰写第4章，胡鹏浩博士、教授撰写第5章，罗哉博士、副教授撰写第6章，苗恩铭博士、副教授和李光珂硕士共同撰写第7章。此外，李光珂硕士还参加全书各章统稿等工作。

　　第1章  绪论
　　1.1 热变形误差研究的重要意义
　　物体材料具有热胀冷缩的现象，这是人人皆知的自然规律。人类的任何活动均是在一定温度环境条件下进行的，因此人类各种活动受到温度的影响也是不可避免的。随着经济发展和科学技术的进步，人们不断研究并掌握了温度对自然界以及生活、生产和科技活动的影响规律，并利用这种规律为各种实际活动服务，使其达到最佳状态与效果。中国是世界上较早感知和利用控制热现象的国家，《考工记》生动记载了公元前五世纪中国冶炼工匠已能通过火焰的颜色判定炉中金属的温度，以控制冶炼质量。公元前261年—256年，李冰父子在都江堰工程中用“积薪烧之”方法，利用热胀冷缩规律开山劈岭。公元前约120年，中国人已发明了利用热空气向上流通来推动“走马灯”转动。与此同时，其他文明古国也有相应利用温度效应的记载，为人类社会进步作出了贡献。在18世纪，最早将材料热膨胀现象作为科学问题来研究的是荷兰天文学家Petrus Von Musschenbrock。1730年他研究了钟摆杆热膨胀对钟摆周期的影响，发现钟摆长度的变化引起了计时误差，后来对几种材料的热膨胀进行测量，结果发现铁的热膨胀最小，最后得出结论，认为用铁制作钟摆杆最为合适。

第1章 绪论
1.1 热变形误差研究的重要意义
1.2 热变形误差研究进展及主要问题
1.3 热变形误差的影响因素分析
1.4 精确材料热膨胀系数研究
1.5 热变形理论研究
1.6 热变形理论应用技术研究
1.7 环境温度控制技术

第2章 机械热变形的基础理论
2.1 热传导理论基础及分析
2.1.1 热传导的概念
2.1.2 温度场的边值条件
2.1.3 温度场的求解
2.2 热弹性理论及其解法
2.2.1 各向同性体热弹性问题的基本方程
2.2.2 热应力问题解法

第3章 材料热膨胀系数
3.1 概述
3.2 材料热膨胀系数的定义
3.3 材料热膨胀机理与理论计算
3.3.1 弗兰克尔双原子模型
3.3.2 准谐振近似理论
3.3.3 热膨胀现象的定性说明
3.3.4 热膨胀现象的定量描述
3.4 材料热膨胀系数的影响因素分析
3.4.1 温度的影响
3.4.2 材料成分变化的影响
3.4.3 材料金相组织的影响
3.4.4 试样加工方法不同造成的材料热膨胀系数值的差别
3.4.5 测量方法所带来的误差分析
3.4.6 试样形状尺寸的影响
3.4.7 材料热膨胀系数定义的标准造成的误差
3.4.8 其他因素对测量值的影响
3.5 材料热膨胀系数定义不同引起的误差分析计算
3.5.1 平均热膨胀系数产生的误差
3.5.2 微分热膨胀系数产生的误差
3.5.3 现行两种定义的材料微分热膨胀系数定义不同产生的误差
3.6 材料热膨胀系数对热变形计算精度的影响分析
3.6.1 线膨胀系数的近似性
3.6.2 热变形误差模型的非线性
3.6.3 物体形状的复杂性
3.6.4 物体温度的不均匀性
3.6.5 热变形误差公式的可靠性
3.7 形体热变形系数的概念
3.7.1 热变形系数的定义
3.7.2 热变形系数与热膨胀系数的关系
3.7.3 热变形系数与边界条件的关系
3.8 材料精确热膨胀系数
3.8.1 传统定义的热膨胀系数的局限性
3.8.2 材料精确热膨胀系数

第4章 零件形体热变形机理
4.1 残余应力对零件热变形影响分析
4.1.1 概述
4.1.2 热处理对残余应力形成及分布的影响
4.1.3 切削加工对表层残余内应力形成及分布的影响
4.1.4 残余应力影响金属零件热变形机理
4.2 零件形体热变形分析计算
4.2.1 概述
4.2.2 回转体零件径向尺寸热变形的影响计算
4.2.3 残余应力对现行热膨胀系数测量的影响计算
4.2.4 残余应力对热配合的影响计算［43,48］

第5章 常见机械零件形体热变形计算
5.1 典型形体温度场的理论分析
5.1.1 实心主轴一维温度场计算［10］
5.1.2 圆盘一维温度场计算［10］
5.1.3 球体的温度场计算［3］
5.2 主轴三维热传导问题的级数解
5.2.1 Bessel方程
5.2.2 主轴的热传导特点和数学描述［49］
5.3 圆盘类零件热变形计算
5.4 圆环直径热变形分析［50］
5.4.1 圆环内径尺寸对内径热变形影响
5.4.2 圆环外径对内径热变形影响
5.4.3 试验结果分析
5.5 方体类零件热变形计算
5.6 渐开线圆柱齿轮的热变形计算
5.6.1 渐开线齿轮的变形分析
5.6.2 齿轮轮齿的几何热变形计算
5.6.3 渐开线齿轮非渐开线误差测量结果

第6章 最佳热配合理论及应用研究
6.1 最佳热配合研究
6.1.1 热变形对间隙配合影响的理论分析与计算
6.1.2 热变形对过盈配合影响的理论分析·与计算
6.2 最佳热配合原理及应用研究
6.2.1 最佳热配合基本原理
6.2.2 最佳热配合补偿值计算
6.3 应用举例

第7章 多维高精度热变形试验装置
7.1 概述
7.2 多维高精度热变形试验装置原理及组成系统［57,58］
7.2.1 试验装置功能原理
7.2.2 试验装置组成
7.2.3 专用夹具的研制
7.2.4 热变形测量的精度分析
7.3 典型形体热变形测量方法
7.3.1 长度的测量
7.3.2 圆环直径的测量
参考文献