金属结构

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

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焊接的基本特点35

421焊接的种类和焊接工艺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65铆钉设计注意的问题73

47销轴连接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2ANSYS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焊接组合梁的设计112

621焊接组合梁的截面选择和质量计算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算例147

651传统计算147

652ANSYS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桁架杆件的内力计算168

731杆件轴向内力计算168

732桁架弦杆的局部弯曲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桁架设计举例185

761传统计算方法185

762ANSYS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4桁架式吊臂的最不利倾角203

825桁架式吊臂性能分析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挖掘机反铲装置实例分析247

951反铲装置的受力分析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

第11章工程机械驾驶室设计276

111工程机械驾驶室的造型与结构设计276

1111设计要求276

1112造型设计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2ROPS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1ROPS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

本书是《工程机械设计与维修丛书》之一。

书中结合作者多年教学经验与科研成果，将金属结构的传统设计方法与现代设计方法有机地结合起来，具有更鲜明的时代特点。本书特点为图文并茂，结构完整，重点突出，内容新颖，通俗易懂，理论、科研、实践相结合，适用面广。

本书以模块的形式分别介绍了工程机械金属结构的分类，金属结构材料的选择，金属结构设计计算基础，金属结构的连接技术，典型金属结构部件设计及检测实验方法等，并且突出介绍了工程机械金属结构国内外最新技术以及现代设计方法在工程机械金属结构中的应用。

工程机械是我国国民经济重要支柱产业之一。工程机械种类繁多，应用十分广泛。随着全球市场国际化的飞跃，工程机械发展迅猛异常，新的理念、新的技术、新的工艺、新的材料不断给予工程机械新的生命力，因而工程机械行业的工程技术人员随之面临着新的挑战和考验。

对工程机械、建筑机械以及港口运输机械等而言，金属结构部件占整机总质量的35%~90%，因而其设计的理念和方式直接影响着整机的力学性能和经济指标。同时随着技术的进步，传统的设计和实验手段、方法已经满足不了设计上的要求。因此，我们在编写的过程中力求将金属结构的传统设计方法与现代设计方法有机地结合起来，将国内外最新研究成果反映出来，希望能够为促进我国工程机械的发展有所帮助，解决当前工程机械类图书匮乏的现状。本书不仅可以作为工程机械行业广大设计和研究、维护人员的参考资料，同时也可作为高校工程机械类专业的教材。

本书是《工程机械设计与维修丛书》之一。

书中结合作者多年教学、科研成果，重点介绍了工程机械金属结构国内外最新技术以及现代设计方法在工程机械金属结构中的应用。

全书共分11章。第1章介绍了工程机械金属结构的发展、分类以及加工工艺；第2章讲述了金属结构的材料；第3章为金属结构设计计算基础；第4~6章详细阐述了金属结构的连接技术、典型金属结构部件设计及检测实验方法；第7~11章重点讲解了现代设计方法在工程机械结构中的应用。其特点为结构完整，重点突出，图文并茂，内容新颖，通俗易懂，理论、科研、实践相结合，适用面广。

金属结构穹顶是各种造型的装配式穹顶。

一、选用要点

1.1 产品定义2100433B

金属结构制造是指以铁、钢或铝等金属为主要材料，制造金属构件、金属构件零件、建筑用钢制品及类似品的生产活动。

这些制品可以运输，并便于装配、安装或竖立（如由建筑企业在建筑工地进行）。

◇ 包括：

-建筑用金属结构、构件：金属屋顶、金属屋顶框架、金属立柱等；

-金属桥梁结构及桥梁零件、铁塔、铁架、金属支柱、金属大梁、矿井口金属构架、水闸和码头等金属构件；

-金属活动房屋；

-钢铁制脚手架、金属模板或坑道支撑用的金属支柱及类似品；

-上述结构体用的已加工的金属板、金属杆、金属型材、金属异型材、金属管材及类似品及其构件零件。

澳门金属结构协会金属结构年度奖项

为着推广金属结构在本澳建筑工程界之适当和有效的设计及应用 , 金属结构设计比赛将会每年举办一次 , 所有近期在本澳有参与金属建筑结构设计的设计公司 , 均欢迎提交设计参赛 , 参赛之设计将由顾问委员会的多位专家评审

澳门金属结构协会专业及实用设计指引

为鼓励适当和有效地设计及建造金属结构 , 本协会将编辑一系列相关的实用设计指引 , 同时这些指引将经由顾问委员会审阅

· 依照澳门规范的金属结构设计指引

· 金属结构的防火设计指引

· 钢结构的焊接指引

· 金属屋面系统设计指引

· 金属楼板设计指引

澳门金属结构协会技术讲座及研究会

为了向会员介绍及分享世界各地最新的技术 , 一系列的技术讲座及研究会会定期招开 , 来自世界各地从事金属结构相关的研究 , 设计及建筑方面的专家学者们 , 亦将被邀来澳参加会议和进行演讲 , 本协会会每年举办四个技术讲座及一个研究会 :

下列为本会于不久将来会举办的讲座课题

· 关于金属结构加工及装配的质量控制及质量保证

· 钢结构的焊接设计

· 金属结构的防火设计

· 金属屋面系统的设计

· 金属复合楼板设计

· 幕墙设计

澳门金属结构协会技术考察

— 会定期组织到澳门邻近的生产商及有关的设备进行技术考察。2100433B