機(jī)械裝備金屬結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)（第2版）

目錄

序

前言

第一章緒論1

第一節(jié)機(jī)械裝備金屬結(jié)構(gòu)的定義、作用、

發(fā)展和特點(diǎn)2

一、金屬結(jié)構(gòu)的定義2

二、金屬結(jié)構(gòu)的作用2

三、金屬結(jié)構(gòu)的發(fā)展2

四、金屬結(jié)構(gòu)的特點(diǎn)3

第二節(jié)機(jī)械裝備金屬結(jié)構(gòu)的分類(lèi)和應(yīng)用3

一、金屬結(jié)構(gòu)的分類(lèi)3

二、金屬結(jié)構(gòu)的應(yīng)用7

第三節(jié)機(jī)械裝備金屬結(jié)構(gòu)的基本要求和發(fā)

展趨勢(shì)8

一、基本要求8

二、發(fā)展趨勢(shì)9

第四節(jié)機(jī)械裝備金屬結(jié)構(gòu)的課程特點(diǎn)、課

程任務(wù)和學(xué)習(xí)方法14

一、課程特點(diǎn)14

二、課程任務(wù)14

三、學(xué)習(xí)方法15

本章小結(jié)15

第二章材料17

第一節(jié)鋼材的力學(xué)特性及影響因素18

一、鋼材的力學(xué)性能18

二、鋼材的加工性能20

三、鋼材的耐久性能20

四、影響鋼材性能的主要因素21

第二節(jié)材料的類(lèi)別、特征和選擇23

一、材料的類(lèi)別和特征23

二、材料的選擇31

三、影響脆性破壞因素的評(píng)價(jià)和鋼材質(zhì)量

組別的選擇33

本章小結(jié)35

第三章載荷與載荷組合37

第一節(jié)載荷的分類(lèi)38

一、按其作用性質(zhì)、工作特點(diǎn)和發(fā)生頻度

劃分38

二、按其作用效果與時(shí)間變化相關(guān)性劃

分38

第二節(jié)載荷的計(jì)算38

一、載荷計(jì)算原則38

二、載荷計(jì)算方法39

第三節(jié)金屬結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)方法、載荷情況

和載荷組合67

一、設(shè)計(jì)方法67

二、載荷情況68

三、載荷組合69

四、載荷組合表及其應(yīng)用70

本章小結(jié)79

第四章計(jì)算原理81

第一節(jié)工作級(jí)別的劃分82

一、工作級(jí)別82

二、起重機(jī)的分級(jí)82

三、結(jié)構(gòu)件的分級(jí)84

四、典型起重機(jī)整機(jī)分級(jí)舉例86

第二節(jié)計(jì)算原理和基本規(guī)定88

一、計(jì)算原理88

二、基本規(guī)定88

三、鋼材的承載能力89

四、結(jié)構(gòu)靜強(qiáng)度計(jì)算89

五、結(jié)構(gòu)疲勞強(qiáng)度計(jì)算90

六、結(jié)構(gòu)剛度計(jì)算102

七、結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性計(jì)算104

第三節(jié)軸心受壓構(gòu)件的極限載荷與應(yīng)

力105

一、軸心受壓構(gòu)件的極限載荷105

二、軸心受壓構(gòu)件的極限應(yīng)力107

三、彈塑性臨界應(yīng)力108

第四節(jié)壓彎構(gòu)件的精確計(jì)算110

一、基本概念110

二、壓彎構(gòu)件的總撓度和總彎矩110

三、壓彎構(gòu)件的強(qiáng)度113

四、壓彎構(gòu)件的整體穩(wěn)定性113

五、實(shí)腹式受壓構(gòu)件的局部穩(wěn)定性116

第五節(jié)結(jié)構(gòu)動(dòng)態(tài)分析中的質(zhì)量換算118

一、結(jié)構(gòu)振動(dòng)連續(xù)系統(tǒng)轉(zhuǎn)化成離散系統(tǒng)

的質(zhì)量換算118

二、多自由度系統(tǒng)轉(zhuǎn)化成等效單自由度

系統(tǒng)的質(zhì)量換算120

ⅩⅪ第六節(jié)結(jié)構(gòu)的斷裂計(jì)算124

一、結(jié)構(gòu)的斷裂124

二、應(yīng)力強(qiáng)度因子及臨界值125

三、結(jié)構(gòu)的斷裂計(jì)算126

本章小結(jié)127

第五章連接129

第一節(jié)焊接連接130

一、焊接的方法與構(gòu)造130

二、焊縫的標(biāo)注132

三、焊縫的強(qiáng)度與許用應(yīng)力133

四、焊縫的計(jì)算133

五、焊縫連接疲勞強(qiáng)度計(jì)算及合理構(gòu)

造138

第二節(jié)普通螺栓連接和鉚釘連接140

一、普通螺栓及鉚釘連接的分類(lèi)和基本

要求140

二、螺栓、銷(xiāo)軸和鉚釘?shù)脑S用應(yīng)力142

三、栓接和鉚接的強(qiáng)度計(jì)算143

四、銷(xiāo)軸的強(qiáng)度計(jì)算146

第三節(jié)高強(qiáng)度螺栓連接146

一、工作性能和構(gòu)造要求146

二、高強(qiáng)度螺栓的承載能力計(jì)算148

三、高強(qiáng)度螺栓連接的計(jì)算149

本章小結(jié)151

第六章軸向受力構(gòu)件——柱153

第一節(jié)軸向受力構(gòu)件——柱的構(gòu)造和應(yīng)

用154

一、軸向受力構(gòu)件——柱的構(gòu)造154

二、軸向受力構(gòu)件——柱的應(yīng)用155

第二節(jié)軸心受力構(gòu)件的計(jì)算155

一、軸心受力構(gòu)件的強(qiáng)度155

二、軸心受力構(gòu)件的剛度155

三、軸心受壓構(gòu)件的整體穩(wěn)定性157

第三節(jié)偏心受力構(gòu)件的計(jì)算162

一、偏心受力（拉或壓）構(gòu)件的強(qiáng)度162

二、偏心受壓構(gòu)件的剛度162

三、偏心受壓構(gòu)件的整體穩(wěn)定性163

第四節(jié)柱的承載能力164

一、剪切力對(duì)柱臨界力的影響164

二、等效剪切力168

三、變截面柱的計(jì)算170

第五節(jié)實(shí)腹式柱的設(shè)計(jì)計(jì)算174

一、截面選擇和驗(yàn)算174

二、板的局部穩(wěn)定性176

第六節(jié)格構(gòu)式柱的設(shè)計(jì)計(jì)算178

一、截面選擇178

二、強(qiáng)度和剛度驗(yàn)算179

三、穩(wěn)定性驗(yàn)算180

四、連綴和橫膈181

本章小結(jié)183

第七章橫向受彎實(shí)腹式構(gòu)件——梁185

第一節(jié)橫向受彎實(shí)腹式構(gòu)件——梁的構(gòu)造

和截面186

一、梁的構(gòu)造186

二、梁的截面186

第二節(jié)型鋼梁的設(shè)計(jì)187

一、截面選擇187

二、強(qiáng)度和剛度驗(yàn)算187

三、穩(wěn)定性驗(yàn)算188

第三節(jié)組合梁的合理高度和質(zhì)量191

一、梁高的確定191

二、梁的質(zhì)量（自重）194

第四節(jié)組合梁的截面選擇和驗(yàn)算194

一、腹板194

二、翼緣板194

三、強(qiáng)度和剛度驗(yàn)算195

四、變截面組合梁197

第五節(jié)梁的翼緣和腹板的連接198

一、工字梁的翼緣焊縫198

二、箱形梁的翼緣焊縫199

第六節(jié)梁翼緣板的局部彎曲應(yīng)力199

一、工字梁翼緣板的局部彎曲199

二、箱形梁翼緣板的局部彎曲202

第七節(jié)組合梁的整體穩(wěn)定性207

一、工字形截面組合梁207

二、箱形梁207

第八節(jié)組合梁的局部穩(wěn)定性209

一、梁中薄板局部失穩(wěn)的概念209

二、板的極限寬厚比和加勁肋的設(shè)置210

三、板的臨界應(yīng)力212

四、梁腹板局部穩(wěn)定性驗(yàn)算215

五、加勁肋的構(gòu)造尺寸和焊接要求216

第九節(jié)梁約束彎曲和約束扭轉(zhuǎn)的簡(jiǎn)化計(jì)

算219

一、梁的約束彎曲219

二、梁的約束扭轉(zhuǎn)220

第十節(jié)梁的拼接225

一、工廠拼接225

二、安裝拼接226

第十一節(jié)梁的撓度和拱度227

一、梁的撓度227

二、梁的拱度228

本章小結(jié)228

第八章橫向受彎格構(gòu)式構(gòu)件——桁

架231

第一節(jié)橫向受彎格構(gòu)式構(gòu)件——桁架的

構(gòu)造和應(yīng)用232

一、桁架的構(gòu)造232

二、桁架的應(yīng)用232

第二節(jié)桁架的外形與腹桿體系233

一、桁架的外形233

二、桁架的腹桿體系233

第三節(jié)桁架的主要參數(shù)234

一、桁架的跨度234

二、桁架的高度235

三、節(jié)間尺寸235

第四節(jié)桁架桿件內(nèi)力分析236

一、桁架內(nèi)力分析與假定236

二、桿件內(nèi)力分析方法的選擇236

三、桁架弦桿的整體彎曲和局部彎曲237

第五節(jié)桁架桿件的計(jì)算長(zhǎng)度239

一、桿件在桁架平面內(nèi)的計(jì)算長(zhǎng)度239

二、桿件在桁架平面外的計(jì)算長(zhǎng)度240

第六節(jié)桿件截面設(shè)計(jì)和弦桿拼接242

一、桿件的截面型式242

二、桿件截面設(shè)計(jì)的一般原則243

三、桿件截面選擇與驗(yàn)算243

四、弦桿的拼接245

第七節(jié)桁架節(jié)點(diǎn)構(gòu)造設(shè)計(jì)與計(jì)算248

一、節(jié)點(diǎn)設(shè)計(jì)的構(gòu)造要求和原則248

二、節(jié)點(diǎn)的設(shè)計(jì)計(jì)算249

第八節(jié)桁架的撓度和拱度252

一、桁架的撓度252

二、桁架的拱度253

本章小結(jié)254

第九章橋架255

第一節(jié)橋架型式和應(yīng)用范圍256

一、梁式起重機(jī)橋架256

二、通用橋式起重機(jī)橋架258

三、冶金橋式起重機(jī)橋架260

四、國(guó)內(nèi)外橋式起重機(jī)新型橋架261

第二節(jié)橋架的載荷計(jì)算與載荷組合261

一、垂直載荷261

二、水平載荷263

三、扭轉(zhuǎn)載荷264

第三節(jié)單梁橋架264

一、工字鋼截面單梁橋架264

二、模壓封閉截面單梁橋架268

第四節(jié)中軌箱形梁橋架271

一、確定橋架型式和規(guī)劃結(jié)構(gòu)尺寸272

二、箱形主梁的設(shè)計(jì)計(jì)算273

三、端梁結(jié)構(gòu)和計(jì)算280

四、主、端梁的連接和計(jì)算281

第五節(jié)偏軌箱形梁橋架283

一、橋架的強(qiáng)度計(jì)算283

二、橋架的剛度計(jì)算285

第六節(jié)四桁架橋架286

一、橋架的結(jié)構(gòu)和參數(shù)286

二、橋架的載荷與分配287

三、橋架的強(qiáng)度計(jì)算288

四、橋架的剛度計(jì)算289

第七節(jié)起重機(jī)的軌道290

一、軌道的選擇290

二、軌道的固定290

三、軌道的接頭290

本章小結(jié)290

第十章門(mén)架291

第一節(jié)門(mén)式起重機(jī)的門(mén)架結(jié)構(gòu)292

一、通用門(mén)式起重機(jī)的門(mén)架292

二、造船用門(mén)式起重機(jī)的門(mén)架315

第二節(jié)裝卸橋的門(mén)架結(jié)構(gòu)318

一、裝卸橋318

二、岸邊集裝箱裝卸橋319

第三節(jié)門(mén)座起重機(jī)的門(mén)架結(jié)構(gòu)321

一、門(mén)架的結(jié)構(gòu)321

二、門(mén)架外形尺寸選擇的原則323

三、門(mén)架上的載荷323

四、交叉門(mén)架結(jié)構(gòu)的計(jì)算325

五、八桿門(mén)架結(jié)構(gòu)的計(jì)算328

六、圓筒形門(mén)架結(jié)構(gòu)的計(jì)算329

第四節(jié)自動(dòng)化立體倉(cāng)庫(kù)巷道堆垛機(jī)的門(mén)架

結(jié)構(gòu)332

一、自動(dòng)化倉(cāng)庫(kù)系統(tǒng)簡(jiǎn)介332

二、巷道堆垛機(jī)簡(jiǎn)介332

三、單立柱巷道堆垛機(jī)結(jié)構(gòu)計(jì)算333

Ⅻ四、雙立柱巷道堆垛機(jī)結(jié)構(gòu)計(jì)算341

第五節(jié)自動(dòng)化立體倉(cāng)庫(kù)貨架群金屬結(jié)構(gòu)計(jì)

算機(jī)輔助設(shè)計(jì)343

一、理論建模344

二、貨架群金屬結(jié)構(gòu)計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)346

三、工程實(shí)例347

本章小結(jié)348

第十一章臂架349

第一節(jié)臂架的應(yīng)用與分類(lèi)350

一、臂架的應(yīng)用350

二、臂架的分類(lèi)350

第二節(jié)單臂架352

一、單臂架的結(jié)構(gòu)型式352

二、單臂架設(shè)計(jì)計(jì)算353

第三節(jié)組合臂架356

一、組合臂架的類(lèi)型356

二、象鼻架357

三、臂架361

四、拉桿366

五、臂架的鉸接關(guān)節(jié)368

第四節(jié)伸縮臂架369

一、伸縮臂架的結(jié)構(gòu)及工作原理369

二、箱形伸縮臂受力分析370

三、箱形伸縮臂架的設(shè)計(jì)計(jì)算372

第五節(jié)小車(chē)變幅臂架和挖掘機(jī)臂架380

一、小車(chē)變幅臂架結(jié)構(gòu)型式380

二、小車(chē)變幅臂架的合理吊點(diǎn)位置381

三、挖掘機(jī)臂架系統(tǒng)的型式382

四、挖掘機(jī)臂架的計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)與分

析383

第六節(jié)履帶起重機(jī)臂架390

一、履帶起重機(jī)簡(jiǎn)介390

二、履帶起重機(jī)臂架組合方式390

三、臂架結(jié)構(gòu)特點(diǎn)與組成394

四、臂架結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)要點(diǎn)397

本章小結(jié)402

第十二章塔架405

第一節(jié)塔式起重機(jī)塔身的結(jié)構(gòu)及載荷406

一、塔身的結(jié)構(gòu)406

二、塔身標(biāo)準(zhǔn)節(jié)之間接頭的型式409

三、載荷及載荷組合410

第二節(jié)桅桿式起重機(jī)的結(jié)構(gòu)及載荷411

一、獨(dú)桿式桅桿起重機(jī)411

二、臂架回轉(zhuǎn)式桅桿起重機(jī)412

第三節(jié)塔桅結(jié)構(gòu)的分析計(jì)算方法414

一、空間桁架的內(nèi)力分析方法414

二、位移的計(jì)算方法420

三、高聳塔架的非線(xiàn)性分析方法422

四、塔架整體穩(wěn)定性計(jì)算方法425

五、附著式塔身的強(qiáng)度、位移及穩(wěn)定性計(jì)

算方法428

本章小結(jié)429

附錄431

附錄1熱軋鋼板的尺寸、重量432

附錄2熱軋型鋼的截面尺寸、截面面積、

理論重量及截面特性433

附錄3熱軋圓鋼和方鋼的尺寸、理論重

量444

附錄4熱軋H型鋼和剖分T型鋼的截面尺

寸、截面面積、理論重量及截面特

性445

附錄5低壓流體輸送用焊接鋼管450

附錄6起重機(jī)鋼軌的截面尺寸、截面面

積、理論重量及截面特性451

附錄7輕軌的截面尺寸、截面面積、理

論重量及截面特性452

附錄8鐵路用熱軋鋼軌的截面尺寸、截

面面積、理論重量及截面特性453

參考文獻(xiàn)4542100433B

本書(shū)是普通高等教育“十一五”國(guó)家級(jí)規(guī)劃教材。 本書(shū)分十二章，分別闡述機(jī)械裝備金屬結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的目的、要求、特點(diǎn)、方法和應(yīng)用場(chǎng)合，金屬結(jié)構(gòu)計(jì)算原理和基本規(guī)定；以起重機(jī)金屬結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)為主線(xiàn)，詳細(xì)介紹了金屬結(jié)構(gòu)的材料特性與選擇原則，起重機(jī)整機(jī)、結(jié)構(gòu)件工作級(jí)別的劃分方法，載荷計(jì)算及載荷組合，焊縫、鉚釘、螺栓連接計(jì)算方法，軸向受力、橫向受彎、受扭等基本構(gòu)件的計(jì)算方法，柱、梁、析架、橋架、門(mén)架、臂架、塔架等典型機(jī)械裝備結(jié)構(gòu)的構(gòu)造和設(shè)計(jì)方法及步驟。為便于總結(jié)復(fù)習(xí)，每章末附有本章小結(jié)。為方便設(shè)計(jì)使用，本書(shū)提供了有關(guān)結(jié)構(gòu)計(jì)算的公式和計(jì)算圖表及數(shù)據(jù)，附錄中給出了金屬結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)所需的型鋼表。 本書(shū)全面貫徹國(guó)家、行業(yè)有關(guān)最新標(biāo)準(zhǔn)和法定計(jì)量單位，符合工程設(shè)計(jì)要求。 本書(shū)不僅注重金屬結(jié)構(gòu)基本計(jì)算原理的闡述，而且堅(jiān)持理論方法與實(shí)際工程相結(jié)合，針對(duì)產(chǎn)品對(duì)象提出分析方法，有的放矢地解決實(shí)際工程問(wèn)題?；驹O(shè)計(jì)內(nèi)容體現(xiàn)了計(jì)算原理的理論性，典型裝備設(shè)計(jì)體現(xiàn)了設(shè)計(jì)步驟的實(shí)踐性，引進(jìn)最新國(guó)標(biāo)體現(xiàn)了設(shè)計(jì)依據(jù)的先進(jìn)性，結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的3S(Strength, Stiffness, Stability）基本要求體現(xiàn)了設(shè)計(jì)方法的系統(tǒng)性。堅(jiān)持工程教育回歸工程實(shí)際，強(qiáng)化能力導(dǎo)向原則是本書(shū)的特色，追求理論和方法的實(shí)用性是本書(shū)的優(yōu)勢(shì)。 本書(shū)的組織結(jié)構(gòu)符合認(rèn)知規(guī)律，邏輯性強(qiáng)，利于掌握，便于應(yīng)用。學(xué)生通過(guò)學(xué)習(xí)和設(shè)計(jì)實(shí)踐，能較好地掌握金屬結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原理和方法，培養(yǎng)機(jī)械結(jié)構(gòu)工程師的設(shè)計(jì)、分析能力和綜合創(chuàng)新能力。 本書(shū)主要作為高等院校機(jī)械工程專(zhuān)業(yè)機(jī)械裝備（起重運(yùn)輸機(jī)械、工程機(jī)械、物流倉(cāng)儲(chǔ)機(jī)械等）結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)教學(xué)用書(shū)，同時(shí)也可供有關(guān)專(zhuān)業(yè)結(jié)構(gòu)方向的工程技術(shù)人員參考使用。

本書(shū)是“十三五” 國(guó)家重點(diǎn)出版物出版規(guī)劃項(xiàng)目——現(xiàn)代機(jī)械工程系列精品教材?普通高等教育“十一五” 規(guī)劃教材? 全書(shū)共分十二章, 分別闡述機(jī)械裝備金屬結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的目的?要求?特點(diǎn)?方法和應(yīng)用場(chǎng)合, 金屬結(jié)構(gòu)計(jì)算原理和基本規(guī)定?本書(shū)以起重機(jī)金屬結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)為主線(xiàn)，詳細(xì)介紹了金屬結(jié)構(gòu)的材料特性與選擇原則，起重機(jī)整機(jī)?結(jié)構(gòu)件工作級(jí)別的劃分方法，載荷計(jì)算及載荷組合，焊縫?鉚釘?螺栓連接計(jì)算方法，軸向受力?橫向受彎?受扭等基本構(gòu)件的計(jì)算方法,柱?梁?桁架?橋架?門(mén)架?臂架?塔架等典型機(jī)械裝備結(jié)構(gòu)的構(gòu)造和設(shè)計(jì)方法及步驟? 為便于總結(jié)和復(fù)習(xí)，每章末附有本章小結(jié)?為方便設(shè)計(jì)使用，本書(shū)提供了有關(guān)結(jié)構(gòu)計(jì)算的公式和計(jì)算圖表及數(shù)據(jù)?附錄中給出了金屬結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)所需的型鋼表? 本書(shū)全面貫徹國(guó)家?行業(yè)有關(guān)現(xiàn)行標(biāo)準(zhǔn)和法定計(jì)量單位，符合工程設(shè)計(jì)的要求? 本書(shū)不僅注重金屬結(jié)構(gòu)基本計(jì)算原理的闡述，而且堅(jiān)持理論方法與實(shí)際工程相結(jié)合，針對(duì)產(chǎn)品對(duì)象提出分析方法，有的放矢地解決實(shí)際工程問(wèn)題?基本設(shè)計(jì)內(nèi)容體現(xiàn)了計(jì)算原理的理論性，典型裝備設(shè)計(jì)體現(xiàn)了設(shè)計(jì)步驟的實(shí)踐性，引進(jìn)現(xiàn)行國(guó)標(biāo)體現(xiàn)了設(shè)計(jì)依據(jù)的先進(jìn)性，結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的3S(Strength，Stiffness，Stability) 基本要求體現(xiàn)了設(shè)計(jì)方法的系統(tǒng)性? 本書(shū)主要作為高等院校機(jī)械工程專(zhuān)業(yè)機(jī)械裝備(起重機(jī)械?運(yùn)輸機(jī)械?工程機(jī)械?礦山機(jī)械?物流機(jī)械等) 結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的教學(xué)用書(shū)，也可供有關(guān)專(zhuān)業(yè)結(jié)構(gòu)方向的工程技術(shù)人員參考使用?

內(nèi)容簡(jiǎn)介

本書(shū)分十二章，分別闡述機(jī)械裝備金屬結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的目的、要求、特點(diǎn)、方法和應(yīng)用場(chǎng)合，金屬結(jié)構(gòu)計(jì)算原理和基本規(guī)定；以起重機(jī)金屬結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)為主線(xiàn)，詳細(xì)介紹了金屬結(jié)構(gòu)的材料特性與選擇原則，起重機(jī)整機(jī)、結(jié)構(gòu)件工作級(jí)別的劃分方法，載荷計(jì)算及載荷組合，焊縫、鉚釘、螺栓連接計(jì)算方法，軸向受力、橫向受彎、受扭等基本構(gòu)件的計(jì)算方法，柱、梁、桁架、橋架、門(mén)架、臂架、塔架等典型機(jī)械裝備結(jié)構(gòu)的構(gòu)造和設(shè)計(jì)方法及步驟。為便于總結(jié)復(fù)習(xí)，每章末附有本章小結(jié)。為方便設(shè)計(jì)使用，本書(shū)提供了有關(guān)結(jié)構(gòu)計(jì)算的公式和計(jì)算圖表及數(shù)據(jù)，附錄中給出了金屬結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)所需的型鋼表。

本書(shū)全面貫徹國(guó)家、行業(yè)有關(guān)最新標(biāo)準(zhǔn)和法定計(jì)量單位，符合工程設(shè)計(jì)要求。

本書(shū)不僅注重金屬結(jié)構(gòu)基本計(jì)算原理的闡述，而且堅(jiān)持理論方法與實(shí)際工程相結(jié)合，針對(duì)產(chǎn)品對(duì)象提出分析方法，有的放矢地解決實(shí)際工程問(wèn)題。基本設(shè)計(jì)內(nèi)容體現(xiàn)了計(jì)算原理的理論性，典型裝備設(shè)計(jì)體現(xiàn)了設(shè)計(jì)步驟的實(shí)踐性，引進(jìn)最新國(guó)標(biāo)體現(xiàn)了設(shè)計(jì)依據(jù)的先進(jìn)性，結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的3s(Strength、Stiffness、Stability)基本要求體現(xiàn)了設(shè)計(jì)方法的系統(tǒng)性。堅(jiān)持工程教育回歸工程實(shí)際，強(qiáng)化能力導(dǎo)向原則是本書(shū)的特色，追求理論和方法的實(shí)用性是本書(shū)的優(yōu)勢(shì)。

本書(shū)的組織結(jié)構(gòu)符合認(rèn)知規(guī)律，邏輯性強(qiáng)，利于掌握，便于應(yīng)用。學(xué)生通過(guò)學(xué)習(xí)和設(shè)計(jì)實(shí)踐，能較好地掌握金屬結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原理和方法，培養(yǎng)機(jī)械結(jié)構(gòu)工程師的設(shè)計(jì)、分析能力和綜合創(chuàng)新能力。

本書(shū)主要作為高等院校機(jī)械工程專(zhuān)業(yè)機(jī)械裝備(起重運(yùn)輸機(jī)械、工程機(jī)械、物流倉(cāng)儲(chǔ)機(jī)械等)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)教學(xué)用書(shū)，同時(shí)也可供有關(guān)專(zhuān)業(yè)結(jié)構(gòu)方向的工程技術(shù)人員參考使用。

目 錄

前 言

第一章 緒論 1

第一節(jié) 機(jī)械裝備金屬結(jié)構(gòu)的定義?作用?發(fā)展和特點(diǎn) 1

一?金屬結(jié)構(gòu)的定義 1

二?金屬結(jié)構(gòu)的作用 1

三?金屬結(jié)構(gòu)的發(fā)展 1

四?金屬結(jié)構(gòu)的特點(diǎn) 2

第二節(jié) 機(jī)械裝備金屬結(jié)構(gòu)的分類(lèi)和應(yīng)用 2

一?金屬結(jié)構(gòu)的分類(lèi) 2

二?金屬結(jié)構(gòu)的應(yīng)用 6

第三節(jié) 機(jī)械裝備金屬結(jié)構(gòu)的基本要求和發(fā)展趨勢(shì) 7

一?基本要求 7

二?發(fā)展趨勢(shì) 8

第四節(jié) 機(jī)械裝備金屬結(jié)構(gòu)的課程特點(diǎn)?課程任務(wù)和學(xué)習(xí)方法 14

一?課程特點(diǎn) 14

二?課程任務(wù) 14

三?學(xué)習(xí)方法 14

本章小結(jié) 15

第二章 材料 16

第一節(jié) 鋼材的力學(xué)特性及影響因素 16

一?鋼材的力學(xué)性能 16

二?鋼材的加工性能 18

三?鋼材的耐久性能 19

四?影響鋼材性能的主要因素 19

第二節(jié) 材料的類(lèi)別?特征和選擇 21

一?材料的類(lèi)別和特征 21

二?材料的選擇 28

三?影響脆性破壞因素的評(píng)價(jià)和鋼材質(zhì)量組別的確定 29

本章小結(jié) 32

第三章 載荷與載荷組合 33

第一節(jié) 載荷的分類(lèi) 33

一?按其作用性質(zhì)?工作特點(diǎn)和發(fā)生頻度劃分 33

二?按其作用效果與時(shí)間變化相關(guān)性劃分 33

第二節(jié) 載荷的計(jì)算 34

一?載荷計(jì)算原則 34

二?載荷計(jì)算方法 34

第三節(jié) 金屬結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)方法?載荷情況和載荷組合 63

一?設(shè)計(jì)方法 63

二?載荷情況 65

三?載荷組合 65

四?載荷組合表及其應(yīng)用 66

本章小結(jié) 77

第四章 計(jì)算原理 79

第一節(jié) 工作級(jí)別的劃分 79

一?工作級(jí)別的分級(jí) 79

二?起重機(jī)的分級(jí) 79

三?結(jié)構(gòu)件的分級(jí) 81

四?典型起重機(jī)整機(jī)分級(jí)舉例 83

第二節(jié) 計(jì)算原理和基本規(guī)定 85

一?計(jì)算原理 85

二?基本規(guī)定 85

三?金屬結(jié)構(gòu)的材料與承載能力 85

四?結(jié)構(gòu)靜強(qiáng)度計(jì)算 87

五?結(jié)構(gòu)疲勞強(qiáng)度計(jì)算 88

六?結(jié)構(gòu)剛度計(jì)算 120

七?結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性計(jì)算 123

第三節(jié) 軸心受壓構(gòu)件的極限載荷與應(yīng)力 128

一?軸心受壓構(gòu)件的極限載荷 129

二?軸心受壓構(gòu)件的極限應(yīng)力 131

三?彈塑性臨界應(yīng)力 132

第四節(jié) 壓彎構(gòu)件的精確計(jì)算 134

一?基本概念 134

二?壓彎構(gòu)件的總撓度和總彎矩 134

三?壓彎構(gòu)件的強(qiáng)度 137

四?壓彎構(gòu)件的整體穩(wěn)定性 138

五?實(shí)腹式受壓構(gòu)件的局部穩(wěn)定性 140

第五節(jié) 結(jié)構(gòu)動(dòng)態(tài)分析中的質(zhì)量換算 143

一?結(jié)構(gòu)振動(dòng)連續(xù)系統(tǒng)轉(zhuǎn)化成離散系統(tǒng)的質(zhì)量換算 143

二?多自由度系統(tǒng)轉(zhuǎn)化成等效單自由度系統(tǒng)的質(zhì)量換算 145

第六節(jié) 結(jié)構(gòu)的斷裂計(jì)算 148

一?結(jié)構(gòu)的斷裂 148

二?應(yīng)力強(qiáng)度因子及臨界值 149

三?結(jié)構(gòu)的斷裂計(jì)算 151

本章小結(jié) 151

第五章 連接 152

第一節(jié) 焊縫連接 152

一?焊接的方法與構(gòu)造 152

二?焊縫的標(biāo)注 154

三?焊縫的強(qiáng)度與許用應(yīng)力 155

四?基于許用應(yīng)力法的焊縫計(jì)算 156

五?基于極限狀態(tài)法的焊縫計(jì)算 162

第二節(jié) 普通螺栓連接和鉚釘連接 164

一?普通螺栓及鉚釘連接的分類(lèi)和基本要求 164

二?螺栓?銷(xiāo)軸和鉚釘?shù)脑S用應(yīng)力 166

三?基于許用應(yīng)力法的栓接和鉚接計(jì)算 166

四?基于極限狀態(tài)法的螺栓連接計(jì)算 170

五?基于許用應(yīng)力法的銷(xiāo)軸計(jì)算 178

六?基于極限狀態(tài)法的銷(xiāo)軸計(jì)算 179

第三節(jié) 高強(qiáng)度螺栓連接 181

一?工作性能和構(gòu)造要求 182

二?高強(qiáng)度螺栓的承載能力計(jì)算 183

三?高強(qiáng)度螺栓連接的計(jì)算 184

本章小結(jié) 186

第六章 軸向受力構(gòu)件——柱 188

第一節(jié) 軸向受力構(gòu)件——柱的構(gòu)造和應(yīng)用 188

一?軸向受力構(gòu)件——柱的構(gòu)造 188

二?軸向受力構(gòu)件——柱的應(yīng)用 189

第二節(jié) 軸心受力構(gòu)件的計(jì)算 189

一?軸心受力構(gòu)件的強(qiáng)度 189

二?軸心受力構(gòu)件的剛度 190

三?軸心受壓構(gòu)件的整體穩(wěn)定性 191

第三節(jié) 偏心受力構(gòu)件的計(jì)算 196

一?偏心受力(拉或壓) 構(gòu)件的強(qiáng)度 196

二?偏心受壓構(gòu)件的剛度 196

三?偏心受壓構(gòu)件的整體穩(wěn)定性 197

第四節(jié) 柱的承載能力 198

一?剪切力對(duì)柱臨界力的影響 198

二?等效剪切力 203

三?變截面柱的計(jì)算 204

第五節(jié) 實(shí)腹柱的設(shè)計(jì)計(jì)算 208

一?截面選擇和驗(yàn)算 208

二?板的局部穩(wěn)定性 211

第六節(jié) 格構(gòu)柱的設(shè)計(jì)計(jì)算 212

一?截面選擇 212

二?強(qiáng)度和剛度驗(yàn)算 213

三?穩(wěn)定性驗(yàn)算 215

四?連綴和橫隔 216

本章小結(jié) 218

第七章 橫向受彎實(shí)腹式構(gòu)件——梁 219

第一節(jié) 橫向受彎實(shí)腹式構(gòu)件——梁的構(gòu)造和截面 219

一?梁的構(gòu)造 219

二?梁的截面 219

第二節(jié) 型鋼梁的設(shè)計(jì) 220

一?截面選擇 220

二?強(qiáng)度和剛度驗(yàn)算 220

三?穩(wěn)定性驗(yàn)算 221

第三節(jié) 組合梁的合理高度和質(zhì)量 224

一?梁高的確定 224

二?梁的質(zhì)量 227

第四節(jié) 組合梁的截面選擇和驗(yàn)算 227

一?腹板 227

二?翼緣板 228

三?強(qiáng)度和剛度驗(yàn)算 229

四?變截面組合梁 230

第五節(jié) 梁的翼緣和腹板的連接 231

一?工字梁的翼緣焊縫 231

二?箱形梁的翼緣焊縫 233

第六節(jié) 梁翼緣板的局部彎曲應(yīng)力 233

一?工字梁翼緣板的局部彎曲 233

二?箱形梁翼緣板的局部彎曲 235

第七節(jié) 組合梁的整體穩(wěn)定性 241

一?工字形截面組合梁 241

二?箱形梁 241

第八節(jié) 組合梁的局部穩(wěn)定性 243

一、梁中薄板局部失穩(wěn)的概念 243

二?板的極限寬厚比和加勁肋的設(shè)置 245

三?板的臨界應(yīng)力 246

四?梁腹板局部穩(wěn)定性驗(yàn)算 249

五?加勁肋的構(gòu)造尺寸和焊接要求 250

第九節(jié) 梁約束彎曲和約束扭轉(zhuǎn)的簡(jiǎn)化計(jì)算 253

一?梁的約束彎曲 253

二?梁的約束扭轉(zhuǎn) 254

第十節(jié) 梁的拼接 259

一?工廠拼接 259

二?安裝拼接 260

第十一節(jié) 梁的撓度和拱度 261

一?梁的撓度 261

二?梁的拱度 262

本章小結(jié) 263

第八章 橫向受彎格構(gòu)式構(gòu)件——桁架 264

第一節(jié) 橫向受彎格構(gòu)式構(gòu)件——桁架的構(gòu)造和應(yīng)用 264

一?桁架的構(gòu)造 264

二?桁架的應(yīng)用 265

第二節(jié) 桁架的外形與腹桿體系 265

一?桁架的外形 265

二?桁架的腹桿體系 265

第三節(jié) 桁架的主要參數(shù) 266

一?桁架的跨度 266

二?桁架的高度 267

三?節(jié)間尺寸 267

第四節(jié) 桁架桿件內(nèi)力分析 267

一?桁架內(nèi)力分析與假定 267

二?桿件內(nèi)力分析方法的選擇 268

三?桁架弦桿的整體彎曲和局部彎曲 268

第五節(jié) 桁架桿件的計(jì)算長(zhǎng)度 271

一?桿件在桁架平面內(nèi)的計(jì)算長(zhǎng)度 271

二?桿件在桁架平面外的計(jì)算長(zhǎng)度 272

第六節(jié) 桿件截面設(shè)計(jì)和弦桿拼接 273

一?桿件的截面型式 273

二?桿件截面設(shè)計(jì)的一般原則 274

三?桿件截面選擇與驗(yàn)算 275

四?弦桿的拼接 277

第七節(jié) 桁架節(jié)點(diǎn)構(gòu)造設(shè)計(jì)與計(jì)算 280

一?節(jié)點(diǎn)設(shè)計(jì)的構(gòu)造要求和原則 280

二?節(jié)點(diǎn)的設(shè)計(jì)計(jì)算 281

第八節(jié) 桁架的撓度和拱度 284

一?桁架的撓度 284

二?桁架的拱度 285

本章小結(jié) 286

第九章 橋架 287

第一節(jié) 橋架型式和應(yīng)用范圍 287

一?梁式起重機(jī)的橋架 287

二?通用橋式起重機(jī)的橋架 289

三?冶金橋式起重機(jī)的橋架 291

四?國(guó)內(nèi)外橋式起重機(jī)新型橋架 292

第二節(jié) 橋架的載荷計(jì)算與載荷組合 293

一?垂直載荷 293

二?水平載荷 294

三?扭轉(zhuǎn)載荷 295

第三節(jié) 單梁橋架 296

一?工字鋼截面單梁橋架 296

二?模壓封閉截面單梁橋架 300

第四節(jié) 中軌箱形梁橋架 303

一?確定橋架型式和規(guī)劃結(jié)構(gòu)尺寸 303

二?箱形主梁的設(shè)計(jì)計(jì)算 304

三?端梁結(jié)構(gòu)和計(jì)算 312

四?主?端梁的連接和計(jì)算 313

第五節(jié) 偏軌箱形梁橋架 315

一?橋架的強(qiáng)度計(jì)算 315

二?橋架的剛度計(jì)算 317

第六節(jié) 四桁架橋架 318

一?橋架的結(jié)構(gòu)和參數(shù) 318

二?橋架的載荷與分配 319

三?橋架的強(qiáng)度計(jì)算 320

四?橋架的剛度計(jì)算 321

第七節(jié) 起重機(jī)的軌道 322

一?軌道的選擇 322

二?軌道的固定 322

三?軌道的接頭 322

本章小結(jié) 322

第十章 門(mén)架 324

第一節(jié) 門(mén)式起重機(jī)的門(mén)架結(jié)構(gòu) 324

一?通用門(mén)式起重機(jī)的門(mén)架 324

二?造船用門(mén)式起重機(jī)的門(mén)架 347

第二節(jié) 裝卸橋的門(mén)架結(jié)構(gòu) 350

一?裝卸橋 350

二?岸邊集裝箱裝卸橋 352

第三節(jié) 門(mén)座起重機(jī)的門(mén)架結(jié)構(gòu) 353

一、門(mén)架的結(jié)構(gòu) 353

二?門(mén)架外形尺寸選擇的原則 355

三?門(mén)架上的載荷 356

四?交叉門(mén)架結(jié)構(gòu)的計(jì)算 357

五?八桿門(mén)架結(jié)構(gòu)的計(jì)算 361

六?圓筒形門(mén)架結(jié)構(gòu)的計(jì)算 361

第四節(jié) 自動(dòng)化立體倉(cāng)庫(kù)巷道堆垛機(jī)的

門(mén)架結(jié)構(gòu) 364

一?自動(dòng)化倉(cāng)庫(kù)系統(tǒng)簡(jiǎn)介 364

二?巷道堆垛機(jī)簡(jiǎn)介 365

三?單立柱巷道堆垛機(jī)結(jié)構(gòu)計(jì)算 365

四?雙立柱巷道堆垛機(jī)結(jié)構(gòu)計(jì)算 374

第五節(jié) 自動(dòng)化立體倉(cāng)庫(kù)貨架群金屬結(jié)構(gòu)計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì) 377

一?理論建模 377

二?貨架群金屬結(jié)構(gòu)計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì) 380

三?工程實(shí)例 381

本章小結(jié) 381

第十一章 臂架 382

第一節(jié) 臂架的應(yīng)用與分類(lèi) 382

一?臂架的應(yīng)用 382

二?臂架的分類(lèi) 382

第二節(jié) 單臂架 384

一?單臂架的結(jié)構(gòu)型式 385

二?單臂架設(shè)計(jì)計(jì)算 386

第三節(jié) 組合臂架 388

一?組合臂架的類(lèi)型 388

二?象鼻架 389

三?臂架 394

四?拉桿 399

五?臂架的鉸接關(guān)節(jié) 401

第四節(jié) 伸縮臂架 402

一?伸縮臂架的結(jié)構(gòu)及工作原理 402

二?箱形伸縮臂受力分析 403

三?箱形伸縮臂架的設(shè)計(jì)計(jì)算 405

第五節(jié) 小車(chē)變幅臂架和挖掘機(jī)臂架 413

一?小車(chē)變幅臂架結(jié)構(gòu)型式 413

二?小車(chē)變幅臂架的合理吊點(diǎn)位置 414

三?挖掘機(jī)臂架系統(tǒng)的型式 415

四?挖掘機(jī)臂架的計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)與分析 416

第六節(jié) 履帶起重機(jī)臂架 423

一?履帶起重機(jī)簡(jiǎn)介 423

二?履帶起重機(jī)臂架組合方式 423

三?臂架結(jié)構(gòu)特點(diǎn)與組成 427

四?臂架結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)要點(diǎn) 431

本章小結(jié) 437

第十二章 塔架 438

第一節(jié) 塔式起重機(jī)塔身的結(jié)構(gòu)及載荷 438

一?塔身的結(jié)構(gòu)與類(lèi)別 438

二?塔身標(biāo)準(zhǔn)節(jié)之間接頭的型式 442

三?載荷及載荷組合 443

第二節(jié) 桅桿式起重機(jī)的結(jié)構(gòu)及載荷 444

一?獨(dú)桿式桅桿起重機(jī) 444

二?臂架回轉(zhuǎn)式桅桿起重機(jī) 444

第三節(jié) 塔桅結(jié)構(gòu)的分析計(jì)算方法 447

一?空間桁架的內(nèi)力分析方法 447

二?位移的計(jì)算方法 453

三?高聳塔架的非線(xiàn)性分析方法 455

四?塔架整體穩(wěn)定性計(jì)算方法 458

五?附著式塔身的強(qiáng)度?位移及穩(wěn)定性計(jì)算方法 461

本章小結(jié) 462

附錄 463

附錄A 熱軋鋼板的尺寸?質(zhì)量

(GB/ T 709—2016) 463

附錄B 熱軋型鋼截面尺寸?截面面積?理論質(zhì)量及截面特性(GB/ T 706—2016) 464

附錄C 熱軋圓鋼和方鋼的尺寸?理論質(zhì)量(GB/ T 702—2017) 476

附錄D 熱軋H 型鋼和剖分T 型鋼的截面尺寸?截面面積?理論質(zhì)量及截面特性(GB/ T 11263—2017) 477

附錄E 低壓流體輸送用焊接鋼管(GB/ T 3091—2015) 484

附錄F 起重機(jī)鋼軌的截面尺寸?截面面積?理論質(zhì)量及截面特性(YB/ T 5055—2014) 485

附錄G 輕軌的截面尺寸?截面面積?理論質(zhì)量及截面特性(GB/ T 11264—2012) 486

附錄H 鐵路用熱軋鋼軌的截面尺寸?截面面積?理論質(zhì)量及截面特性(GB 2585—2007) 486

參考文獻(xiàn) 4882100433B