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目录 1

第1章 概述 1

1.1 工程机械金属结构的发展 1

1.2 工程机械金属结构的分类 2

第2章 工程机械金属结构的材料 5

2.1 工程机械金属结构常用材料的分类、代号和基本特性 5

2.1.1 常用材料分类 5

2.1.2 工程机械金属结构常用材料的基本特性 9

2.2 工程机械金属结构材料性能的影响因素 15

2.3 工程机械金属结构材料选择 18

第3章 工程机械金属结构设计基础 21

3.1 工程机械金属结构设计原则 21

3.2 工程机械金属结构设计方法 22

3.2.1 金属结构设计的特点 22

3.2.2 设计步骤 22

3.2.3 结构设计的许用应力法 24

3.2.4 金属结构极限状态设计法 33

3.2.5 现代设计法简介 33

4.2.1 焊接的种类和焊接工艺 35

4.2 焊接的基本特点 35

第4章 工程机械金属结构连接形式及设计 35

4.1 连接的基本概念和方法 35

4.2.2 焊接接头的形式 36

4.3 焊接焊缝设计和计算 39

4.3.1 焊缝种类与构造 39

4.3.2 焊缝的标注 41

4.3.3 焊缝设计和计算 44

4.4 焊接质量 56

4.5 螺栓连接 58

4.5.1 普通螺栓 59

4.5.2 高强度螺栓 66

4.6 铆钉连接 69

4.6.1 铆缝的种类特点和应用 70

4.6.2 铆钉的主要类型 70

4.6.3 铆缝的受力及其破坏形式 70

4.6.4 铆钉的长度 72

4.7 销轴连接 73

4.6.5 铆钉设计注意的问题 73

4.7.1 销轴的计算 74

4.7.2 销孔拉板的计算 74

第5章 轴向受力构件和柱的设计 76

5.1 轴向受力构件在工程机械金属结构中的应用 76

5.2 拉压构件的设计和计算 77

5.2.1 轴心受拉构件的设计和计算 77

5.2.2 轴心受压构件的设计和计算 79

5.3 偏心受力构件的设计和计算 93

5.3.1 偏心受拉构件的设计和计算 93

5.3.2 偏心受压构件的设计和计算 94

5.4 变截面柱的设计 99

5.5 工程示例 100

5.5.1 一般算法 100

5.5.2 ANSYS分析计算 102

第6章 梁构件设计 111

6.1 梁构件的类型和截面形式 111

6.2.1 焊接组合梁的截面选择和质量计算 112

6.2 焊接组合梁的设计 112

6.2.2 焊接组合梁的强度、刚度计算 118

6.2.3 梁的翼缘板与腹板的连接计算 120

6.2.4 焊接组合梁的拼接 122

6.2.5 梁与其他构件的连接 124

6.3 焊接梁构件的整体稳定性 126

6.4 焊接梁构件的局部稳定性 131

6.4.1 梁中薄板局部失稳的概念 131

6.4.2 薄板的局部稳定性计算和加强措施 132

6.5.1 传统计算 147

6.5 算例 147

6.5.2 ANSYS优化分析 153

第7章 桁架 164

7.1 桁架的结构特点、分类和应用 164

7.2 桁架的外形、腹杆体系及主要参数 165

7.2.1 桁架的外形 165

7.2.2 桁架的腹杆体系 166

7.2.3 桁架主要参数确定 167

7.3.2 桁架弦杆的局部弯曲 168

7.3.1 杆件轴向内力计算 168

7.3 桁架杆件的内力计算 168

7.4 桁架杆件的截面设计 171

7.4.1 杆件的截面形式 171

7.4.2 杆件截面的设计原则 173

7.4.3 杆件截面的选择与验算 174

7.5 桁架的节点设计 179

7.5.1 节点的构造要求 179

7.5.2 节点计算 182

7.6.1 传统计算方法 185

7.6 桁架设计举例 185

7.6.2 ANSYS分析计算 188

第8章 起重机吊臂 193

8.1 概述 193

8.2 桁架式吊臂 194

8.2.1 桁架式吊臂的结构形式 194

8.2.2 桁架式主臂受力分析 198

8.2.3 桁架式吊臂的刚度分析 202

8.2.5 桁架式吊臂性能分析 203

8.2.4 桁架式吊臂的最不利倾角 203

8.3 箱形伸缩式吊臂 210

8.3.1 箱形伸缩吊臂结构 211

8.3.2 伸缩吊臂受力分析 214

8.3.3 箱形伸缩臂的刚度校核 216

8.3.4 伸缩臂的强度校核 221

第9章 装载挖掘机械典型工作装置设计 225

9.1 装载机铲斗的设计 226

9.1.1 载荷工况及铲斗受力分析 227

9.1.2 铲斗的平衡方程式 228

9.2 装载机动臂连杆设计 229

9.2.1 动臂 229

9.2.2 连杆机构的设计 232

9.2.3 工作装置受力分析 233

9.2.4 工作装置强度分析 234

9.3 六连杆机构优化举例 236

9.4 液压挖掘机工作装置设计 241

9.4.1 液压挖掘机反铲工作装置 241

9.4.2 反铲工作装置的载荷分析和强度计算 245

9.5.1 反铲装置的受力分析 247

9.5 挖掘机反铲装置实例分析 247

9.5.2 有限元分析的前处理过程 249

9.5.3 求解计算、结果的处理和分析 250

第10章 典型工程机械底盘金属结构部件设计 254

10.1 起重机转台和底架 254

10.1.1 起重机转台 254

10.1.2 起重机底架 258

10.2 装载机车架 262

10.2.1 装载机车架形式 262

10.2.2 铰接式车架铰点的结构形式 263

10.2.3 装载机车架槽钢大梁 264

10.2.4 车架有限元分析实例 265

10.3 挖掘机底架和转台 267

10.3.1 挖掘机底盘的构成 268

10.3.2 履带式行走架 268

10.3.3 轮胎式底架 271

10.3.4 挖掘机转台的设计 274

11.1.2 造型设计 276

11.1.1 设计要求 276

11.1 工程机械驾驶室的造型与结构设计 276

第11章 工程机械驾驶室设计 276

11.1.3 结构设计 278

11.1.4 舒适性设计 280

11.1.5 薄板件和型材成形工艺性设计 281

11.1.6 驾驶室的涂覆设计 281

11.2 工程机械驾驶室安全结构设计 282

11.2.1 驾驶室安全结构设计的必要性及国内外研究概况 282

11.2.2 ROPS和FOPS的结构类型及功能 283

11.2.3 轮式装载机安全驾驶室的设计准则 285

11.2.4 整体式ZL50轮式装载机ROPS和FOPS设计 287

11.3 四立柱ROPS和FOPS设计和有限元分析实例 292

11.3.1 ROPS和FOPS有限元模型 292

11.3.2 有限元分析结果 293

附录 298

附表1 轴心受压构件的稳定系数 298

附表2 偏心受压构件的稳定系数（摘自TJ 17—74） 300

参考文献 304