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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