机械装备金属结构设计(第3版）

本书是“十三五” 国家重点出版物出版规划项目——现代机械工程系列精品教材､普通高等教育“十一五” 规划教材｡ 全书共分十二章, 分别阐述机械装备金属结构设计的目的､要求､特点､方法和应用场合, 金属结构计算原理和基本规定｡本书以起重机金属结构设计为主线，详细介绍了金属结构的材料特性与选择原则，起重机整机､结构件工作级别的划分方法，载荷计算及载荷组合，焊缝､铆钉､螺栓连接计算方法，轴向受力､横向受弯､受扭等基本构件的计算方法,柱､梁､桁架､桥架､门架､臂架､塔架等典型机械装备结构的构造和设计方法及步骤｡ 为便于总结和复习，每章末附有本章小结｡为方便设计使用，本书提供了有关结构计算的公式和计算图表及数据｡附录中给出了金属结构设计所需的型钢表｡ 本书全面贯彻国家､行业有关现行标准和法定计量单位，符合工程设计的要求｡ 本书不仅注重金属结构基本计算原理的阐述，而且坚持理论方法与实际工程相结合，针对产品对象提出分析方法，有的放矢地解决实际工程问题｡基本设计内容体现了计算原理的理论性，典型装备设计体现了设计步骤的实践性，引进现行国标体现了设计依据的先进性，结构设计的3S(Strength，Stiffness，Stability) 基本要求体现了设计方法的系统性｡ 本书主要作为高等院校机械工程专业机械装备(起重机械､运输机械､工程机械､矿山机械､物流机械等) 结构设计的教学用书，也可供有关专业结构方向的工程技术人员参考使用｡本书是“十三五” 国家重点出版物出版规划项目——现代机械工程系列精品教材､普通高等教育“十一五” 规划教材｡ 全书共分十二章, 分别阐述机械装备金属结构设计的目的､要求､特点､方法和应用场合, 金属结构计算原理和基本规定｡本书以起重机金属结构设计为主线，详细介绍了金属结构的材料特性与选择原则，起重机整机､结构件工作级别的划分方法，载荷计算及载荷组合，焊缝､铆钉､螺栓连接计算方法，轴向受力､横向受弯､受扭等基本构件的计算方法,柱､梁､桁架､桥架､门架､臂架､塔架等典型机械装备结构的构造和设计方法及步骤｡ 为便于总结和复习，每章末附有本章小结｡为方便设计使用，本书提供了有关结构计算的公式和计算图表及数据｡附录中给出了金属结构设计所需的型钢表｡ 本书全面贯彻国家､行业有关现行标准和法定计量单位，符合工程设计的要求｡ 本书不仅注重金属结构基本计算原理的阐述，而且坚持理论方法与实际工程相结合，针对产品对象提出分析方法，有的放矢地解决实际工程问题｡基本设计内容体现了计算原理的理论性，典型装备设计体现了设计步骤的实践性，引进现行国标体现了设计依据的先进性，结构设计的3S(Strength，Stiffness，Stability) 基本要求体现了设计方法的系统性｡ 本书主要作为高等院校机械工程专业机械装备(起重机械､运输机械､工程机械､矿山机械､物流机械等) 结构设计的教学用书，也可供有关专业结构方向的工程技术人员参考使用｡

徐格宁，太原科技大学教授，博导。国家高等学校特色专业/国际工程教育认证专业负责人，国家机械实验教学示范中心主任，国家精品课程/国家精品公开视频课程负责人，中国机械工业科技专家，全国优秀教师，山西省研究生优秀导师、教学名师。兼任中国工程机械学会常务理事，中国重型机械工业协会常务理事，中国机械工程学会物流工程分会常务理事，ISO/TC96国内技术对口专家工作组副组长，全国起重机械技术委员会主任，全国起重机械标准化技术委员，山西省科学技术协会常委，山西省汽车工程学会常务副理事长，山西省机械工程学会常务理事。获得国家科技进步奖1项，省部级科技进步奖15项，省级教学成果奖4项；取得发明专利11件，软件著作权20项；制定国家标准15项；发表论文240余篇；主编国家级教材等6部，专著3部。

极限状态法的销轴计算 179 第三节 高强度螺栓连接 181 一､工作性能和构造要求 182 二､高强度螺栓的承载能力计算 183 三､高强度螺栓连接的计算 184 本章小结 186 第六章 轴向受力构件——柱 188 第一节 轴向受力构件——柱的构造和应用 188 一､轴向受力构件——柱的构造 188 二､轴向受力构件——柱的应用 189 第二节 轴心受力构件的计算 189 一､轴心受力构件的强度 189 二､轴心受力构件的刚度 190 三､轴心受压构件的整体稳定性 191 第三节 偏心受力构件的计算 196 一､偏心受力(拉或压) 构件的强度 196 二､偏心受压构件的刚度 196 三､偏心受压构件的整体稳定性 197 第四节 柱的承载能力 198 一､剪切力对柱临界力的影响 198 二､等效剪切力 203 三､变截面柱的计算 204 第五节 实腹柱的设计计算 208 一､截面选择和验算 208 二､板的局部稳定性 211 第六节 格构柱的设计计算 212 一､截面选择 212 二､强度和刚度验算 213 三､稳定性验算 215 四､连缀和横隔 216 本章小结 218 第七章 横向受弯实腹式构件——梁 219 第一节 横向受弯实腹式构件——梁的构造和截面 219 一､梁的构造 219 二､梁的截面 219 第二节 型钢梁的设计 220 一､截面选择 220 二､强度和刚度验算 220 三､稳定性验算 221 第三节 组合梁的合理高度和质量 224 一､梁高的确定 224 二､梁的质量 227 第四节 组合梁的截面选择和验算 227 一､腹板 227 二､翼缘板 228 三､强度和刚度验算 229 四､变截面组合梁 230 第五节 梁的翼缘和腹板的连接 231 一､工字梁的翼缘焊缝 231 二､箱形梁的翼缘焊缝 233 第六节 梁翼缘板的局部弯曲应力 233 一､工字梁翼缘板的局部弯曲 233 二､箱形梁翼缘板的局部弯曲 235 第七节 组合梁的整体稳定性 241 一､工字形截面组合梁 241 二､箱形梁 241 第八节 组合梁的局部稳定性 243 一、梁中薄板局部失稳的概念 243 二､板的极限宽厚比和加劲肋的设置 245 三､板的临界应力 246 四､梁腹板局部稳定性验算 249 五､加劲肋的构造尺寸和焊接要求 250 第九节 梁约束弯曲和约束扭转的简化计算 253 一､梁的约束弯曲 253 二､梁的约束扭转 254 第十节 梁的拼接 259 一､工厂拼接 259 二､安装拼接 260 第十一节 梁的挠度和拱度 261 一､梁的挠度 261 二､梁的拱度 262 本章小结 263 第八章 横向受弯格构式构件——桁架 264 第一节 横向受弯格构式构件——桁架的构造和应用 264 一､桁架的构造 264 二､桁架的应用 265 第二节 桁架的外形与腹杆体系 265 一､桁架的外形 265 二､桁架的腹杆体系 265 第三节 桁架的主要参数 266 一､桁架的跨度 266 二､桁架的高度 267 三､节间尺寸 267 第四节 桁架杆件内力分析 267 一､桁架内力分析与假定 267 二､杆件内力分析方法的选择 268 三､桁架弦杆的整体弯曲和局部弯曲 268 第五节 桁架杆件的计算长度 271 一､杆件在桁架平面内的计算长度 271 二､杆件在桁架平面外的计算长度 272 第六节 杆件截面设计和弦杆拼接 273 一､杆件的截面型式 273 二､杆件截面设计的一般原则 274 三､杆件截面选择与验算 275 四､弦杆的拼接 277 第七节 桁架节点构造设计与计算 280 一､节点设计的构造要求和原则 280 二､节点的设计计算 281 第八节 桁架的挠度和拱度 284 一､桁架的挠度 284 二､桁架的拱度 285 本章小结 286 第九章 桥架 287 第一节 桥架型式和应用范围 287 一､梁式起重机的桥架 287 二､通用桥式起重机的桥架 289 三､冶金桥式起重机的桥架 291 四､国内外桥式起重机新型桥架 292 第二节 桥架的载荷计算与载荷组合 293 一､垂直载荷 293 二､水平载荷 294 三､扭转载荷 295 第三节 单梁桥架 296 一､工字钢截面单梁桥架 296 二､模压封闭截面单梁桥架 300 第四节 中轨箱形梁桥架 303 一､确定桥架型式和规划结构尺寸 303 二､箱形主梁的设计计算 304 三､端梁结构和计算 312 四､主､端梁的连接和计算 313 第五节 偏轨箱形梁桥架 315 一､桥架的强度计算 315 二､桥架的刚度计算 317 第六节 四桁架桥架 318 一､桥架的结构和参数 318 二､桥架的载荷与分配 319 三､桥架的强度计算 320 四､桥架的刚度计算 321 第七节 起重机的轨道 322 一､轨道的选择 322 二､轨道的固定 322 三､轨道的接头 322 本章小结 322 第十章 门架 324 第一节 门式起重机的门架结构 324 一､通用门式起重机的门架 324 二､造船用门式起重机的门架 347 第二节 装卸桥的门架结构 350 一､装卸桥 350 二､岸边集装箱装卸桥 352 第三节 门座起重机的门架结构 353 一、门架的结构 353 二､门架外形尺寸选择的原则 355 三､门架上的载荷 356 四､交叉门架结构的计算 357 五､八杆门架结构的计算 361 六､圆筒形门架结构的计算 361 第四节 自动化立体仓库巷道堆垛机的 门架结构 364 一､自动化仓库系统简介 364 二､巷道堆垛机简介 365 三､单立柱巷道堆垛机结构计算 365 四､双立柱巷道堆垛机结构计算 374 第五节 自动化立体仓库货架群金属结构计算机辅助设计 377 一､理论建模 377 二､货架群金属结构计算机辅助设计 380 三､工程实例 381 本章小结 381 第十一章 臂架 382 第一节 臂架的应用与分类 382 一､臂架的应用 382 二､臂架的分类 382 第二节 单臂架 384 一､单臂架的结构型式 385 二､单臂架设计计算 386 第三节 组合臂架 388 一､组合臂架的类型 388 二､象鼻架 389 三､臂架 394 四､拉杆 399 五､臂架的铰接关节 401 第四节 伸缩臂架 402 一､伸缩臂架的结构及工作原理 402 二､箱形伸缩臂受力分析 403 三､箱形伸缩臂架的设计计算 405 第五节 小车变幅臂架和挖掘机臂架 413 一､小车变幅臂架结构型式 413 二､小车变幅臂架的合理吊点位置 414 三､挖掘机臂架系统的型式 415 四､挖掘机臂架的计算机辅助设计与分析 416 第六节 履带起重机臂架 423 一､履带起重机简介 423 二&65380;履带起重机臂架组合方式 423 三､臂架结构特点与组成 427 四､臂架结构设计要点 431 本章小结 437 第十二章 塔架 438 第一节 塔式起重机塔身的结构及载荷 438 一､塔身的结构与类别 438 二､塔身标准节之间接头的型式 442 三､载荷及载荷组合 443 第二节 桅杆式起重机的结构及载荷 444 一､独杆式桅杆起重机 444 二､臂架回转式桅杆起重机 444 第三节 塔桅结构的分析计算方法 447 一､空间桁架的内力分析方法 447 二､位移的计算方法 453 三､高耸塔架的非线性分析方法 455 四､塔架整体稳定性计算方法 458 五､附着式塔身的强度､位移及稳定性计算方法 461 本章小结 462 附录 463 附录A 热轧钢板的尺寸､质量 (GB/ T 709—2016) 463 附录B 热轧型钢截面尺寸､截面面积､理论质量及截面特性(GB/ T 706—2016) 464 附录C 热轧圆钢和方钢的尺寸､理论质量(GB/ T 702—2017) 476 附录D 热轧H 型钢和剖分T 型钢的截面尺寸､截面面积､理论质量及截面特性(GB/ T 11263—2017) 477 附录E 低压流体输送用焊接钢管(GB/ T 3091—2015) 484 附录F 起重机钢轨的截面尺寸､截面面积､理论质量及截面特性(YB/ T 5055—2014) 485 附录G 轻轨的截面尺寸､截面面积､理论质量及截面特性(GB/ T 11264—2012) 486 附录H 铁路用热轧钢轨的截面尺寸､截面面积､理论质量及截面特性(GB 2585—2007) 486 参考文献 488#65380;强度和刚度验算 213 三､稳定性验算 215 四､连缀和横隔 216 本章小结 218 第七章 横向受弯实腹式构件——梁 219 第一节 横向受弯实腹式构件——梁的构造和截面 219 一､梁的构造 219 二､梁的截面 219 第二节 型钢梁的设计 220 一､截面选择 220 二､强度和刚度验算 220 三､稳定性验算 221 第三节 组合梁的合理高度和质量 224 一､梁高的确定 224 二､梁的质量 227 第四节 组合梁的截面选择和验算 227 一､腹板 227 二､翼缘板 228 三､强度和刚度验算 229 四､变截面组合梁 230 第五节 梁的翼缘和腹板的连接 231 一､工字梁的翼缘焊缝 231 二､箱形梁的翼缘焊缝 233 第六节 梁翼缘板的局部弯曲应力 233 一､工字梁翼缘板的局部弯曲 233 二､箱形梁翼缘板的局部弯曲 235 第七节 组合梁的整体稳定性 241 一､工字形截面组合梁 241 二､箱形梁 241 第八节 组合梁的局部稳定性 243 一、梁中薄板局部失稳的概念 243 二､板的极限宽厚比和加劲肋的设置 245 三､板的临界应力 246 四､梁腹板局部稳定性验算 249 五､加劲肋的构造尺寸和焊接要求 250 第九节 梁约束弯曲和约束扭转的简化计算 253 一､梁的约束弯曲 253 二､梁的约束扭转 254 第十节 梁的拼接 259 一､工厂拼接 259 二､安装拼接 260 第十一节 梁的挠度和拱度 261 一､梁的挠度 261 二､梁的拱度 262 本章小结 263 第八章 横向受弯格构式构件——桁架 264 第一节 横向受弯格构式构件——桁架的构造和应用 264 一､桁架的构造 264 二､桁架的应用 265 第二节 桁架的外形与腹杆体系 265 一､桁架的外形 265 二､桁架的腹杆体系 265 第三节 桁架的主要参数 266 一､桁架的跨度 266 二､桁架的高度 267 三､节间尺寸 267 第四节 桁架杆件内力分析 267 一､桁架内力分析与假定 267 二､杆件内力分析方法的选择 268 三､桁架弦杆的整体弯曲和局部弯曲 268 第五节 桁架杆件的计算长度 271 一､杆件在桁架平面内的计算长度 271 二､杆件在桁架平面外的计算长度 272 第六节 杆件截面设计和弦杆拼接 273 一､杆件的截面型式 273 二､杆件截面设计的一般原则 274 三､杆件截面选择与验算 275 四､弦杆的拼接 277 第七节 桁架节点构造设计与计算 280 一､节点设计的构造要求和原则 280 二､节点的设计计算 281 第八节 桁架的挠度和拱度 284 一､桁架的挠度 284 二､桁架的拱度 285 本章小结 286 第九章 桥架 287 第一节 桥架型式和应用范围 287 一､梁式起重机的桥架 287 二､通用桥式起重机的桥架 289 三､冶金桥式起重机的桥架 291 四､国内外桥式起重机新型桥架 292 第二节 桥架的载荷计算与载荷组合 293 一､垂直载荷 293 二､水平载荷 294 三､扭转载荷 295 第三节 单梁桥架 296 一､工字钢截面单梁桥架 296 二､模压封闭截面单梁桥架 300 第四节 中轨箱形梁桥架 303 一､确定桥架型式和规划结构尺寸 303 二､箱形主梁的设计计算 304 三､端梁结构和计算 312 四､主､端梁的连接和计算 313 第五节 偏轨箱形梁桥架 315 一､桥架的强度计算 315 二､桥架的刚度计算 317 第六节 四桁架桥架 318 一､桥架的结构和参数 318 二､桥架的载荷与分配 319 三､桥架的强度计算 320 四､桥架的刚度计算 321 第七节 起重机的轨道 322 一､轨道的选择 322 二､轨道的固定 322 三､轨道的接头 322 本章小结 322 第十章 门架 324 第一节 门式起重机的门架结构 324 一､通用门式起重机的门架 324 二､造船用门式起重机的门架 347 第二节 装卸桥的门架结构 350 一､装卸桥 350 二､岸边集装箱装卸桥 352 第三节 门座起重机的门架结构 353 一、门架的结构 353 二､门架外形尺寸选择的原则 355 三､门架上的载荷 356 四､交叉门架结构的计算 357 五､八杆门架结构的计算 361 六､圆筒形门架结构的计算 361 第四节 自动化立体仓库巷道堆垛机的 门架结构 364 一､自动化仓库系统简介 364 二､巷道堆垛机简介 365 三､单立柱巷道堆垛机结构计算 365 四､双立柱巷道堆垛机结构计算 374 第五节 自动化立体仓库货架群金属结构计算机辅助设计 377 一､理论建模 377 二､货架群金属结构计算机辅助设计 380 三､工程实例 381 本章小结 381 第十一章 臂架 382 第一节 臂架的应用与分类 382 一､臂架的应用 382 二､臂架的分类 382 第二节 单臂架 384 一､单臂架的结构型式 385 二､单臂架设计计算 386 第三节 组合臂架 388 一､组合臂架的类型 388 二､象鼻架 389 三､臂架 394 四､拉杆 399 五､臂架的铰接关节 401 第四节 伸缩臂架 402 一#65380;伸缩臂架的结构及工作原理 402 二､箱形伸缩臂受力分析 403 三､箱形伸缩臂架的设计计算 405 第五节 小车变幅臂架和挖掘机臂架 413 一､小车变幅臂架结构型式 413 二､小车变幅臂架的合理吊点位置 414 三､挖掘机臂架系统的型式 415 四､挖掘机臂架的计算机辅助设计与分析 416 第六节 履带起重机臂架 423 一､履带起重机简介 423 二､履带起重机臂架组合方式 423 三､臂架结构特点与组成 427 四､臂架结构设计要点 431 本章小结 437 第十二章 塔架 438 第一节 塔式起重机塔身的结构及载荷 438 一､塔身的结构与类别 438 二､塔身标准节之间接头的型式 442 三､载荷及载荷组合 443 第二节 桅杆式起重机的结构及载荷 444 一､独杆式桅杆起重机 444 二､臂架回转式桅杆起重机 444 第三节 塔桅结构的分析计算方法 447 一､空间桁架的内力分析方法 447 二､位移的计算方法 453 三､高耸塔架的非线性分析方法 455 四､塔架整体稳定性计算方法 458 五､附着式塔身的强度､位移及稳定性计算方法 461 本章小结 462 附录 463 附录A 热轧钢板的尺寸､质量 (GB/ T 709—2016) 463 附录B 热轧型钢截面尺寸､截面面积､理论质量及截面特性(GB/ T 706—2016) 464 附录C 热轧圆钢和方钢的尺寸､理论质量(GB/ T 702—2017) 476 附录D 热轧H 型钢和剖分T 型钢的截面尺寸､截面面积､理论质量及截面特性(GB/ T 11263—2017) 477 附录E 低压流体输送用焊接钢管(GB/ T 3091—2015) 484 附录F 起重机钢轨的截面尺寸､截面面积､理论质量及截面特性(YB/ T 5055—2014) 485 附录G 轻轨的截面尺寸､截面面积､理论质量及截面特性(GB/ T 11264—2012) 486 附录H 铁路用热轧钢轨的截面尺寸､截面面积､理论质量及截面特性(GB 2585—2007) 486 参考文献 488