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目录1

绪论1

第一章 弯曲刚度设计13

一、弯曲设计基本公式13

1．弯曲变形计算式14

2．弯曲剪力的附加变形计算式16

3．斜弯曲的近似计算式18

4．应变能表达式20

5．计算条件的确定22

二、断面惯性矩的计算24

1．面积形心的确定24

2．断面惯性矩的计算26

3．抗扭断面惯性矩的计算30

三、惯性矩的表格计算法33

1．表格计算法公式33

2．表格计算法程序34

1．平面面积的单位特性值39

四、单位特性法39

2．单位特性设计法47

第二章 扭转刚度设计56

一、扭转计算基本公式56

1．圆柱体的扭转计算公式56

2．矩形等直杆的扭转计算公式59

二、开式薄壁结构的扭转60

1．矩形薄壁件的扭转60

2．开式薄壁结构的扭转62

三、封闭薄壁结构的扭转67

1．任意封闭薄壁结构的扭转67

2．薄壁圆管的扭转70

3．薄壁箱形结构的扭转71

4．组合封闭薄壁结构的扭转74

5．封闭结构内隅角半径与剪应力关系76

6．小结76

四、断面畸变对扭转刚度的影响78

1．大型立柱的断面形状畸变问题78

2．立柱顶板对扭转刚度的影响83

3．纵横隔板对刚度的影响84

五、板壁孔对结构刚度的影响86

1．孔的直径和位置的影响86

2．孔长度的影响87

3．孔缘凸台的影响89

4．孔盖板的影响90

5．孔形的影响90

6．板壁孔对立柱刚度的影响92

1．常见断面惯性矩的经济性分析95

第三章 断面形状和壁厚的设计95

一、断面形状的经济性95

2．断面宽高比6/h的确定97

3．封闭结构的应用实例100

二、等价断面设计法107

1．等价断面设计原则107

2．等价断面设计程序108

3．等价断面设计应注意的问题109

1．抗弯结构的壁厚111

三、焊接结构壁厚的确定111

2．抗扭结构的壁厚113

3．壁厚设计的经验数据114

4．壁厚设计应注意的问题114

5．壁厚与板壁支承距离的关系115

四、充分发挥钢材性能的途径120

1．钢和铸铁结构构成比的最佳值120

2．焊接结构壁厚的理想值123

3．结构材料置于高应力处125

第四章 加强筋结构的设计128

一、横隔板结构的弯曲计算128

1．横隔板框架的弯曲计算128

2．横隔板底座的弯曲计算130

二、对角筋和横隔板结构的扭转计算131

1．对角筋的扭转机理131

2．对角筋的扭转刚度计算132

3．横隔板框架的扭转刚度计算135

三、十字筋结构的刚度计算136

2．相对强度值137

1．相对刚度值137

3．相对重量值138

4．最佳十字筋结构138

四、T形筋结构的刚度计算143

1．T形筋结构的刚度计算143

2．冲击载荷加强筋的设计144

五、三角筋结构的设计150

2．各种加强筋的技术经济特性152

六、加强筋的综合分析152

1．加强筋的基本型式与载荷分析152

3．加强筋对开式结构刚度的影响156

4．加强筋对箱形结构刚度的影响160

第五章 振动及热变形的控制164

一、振动特性的判定164

1．振动特性的主要指标164

2．动刚度的主要影响因素169

3．焊接结构动刚度设计的基本原则170

1．钢和铸铁的固有频率比较173

二、钢和铸铁结构的振动特性比较173

2．钢和铸铁的阻尼比比较176

三、焊缝的减振能力181

1．影响焊缝减振能力的因素182

2．T形接头的减振能力183

3．断续焊缝的减振能力186

4．U形减振接头187

1．焊接床身的振动特性189

四、焊接结构的振动特性189

2．焊接立柱的振动特性194

3．加强筋和板壁孔对振动的影响197

4．双层壁结构的振动特性198

五、薄壁振动的控制201

1．薄壁振动的常见振型201

2．薄壁振动的影响因素203

3．薄壁型钢结构的有效宽厚比206

4．机床薄壁结构有效宽厚比的讨论207

5．板壁加强筋的设计218

六、热变形的控制220

1．机床热变形的原因220

2．控制热变形的结构措施221

第六章 机床大件刚度的计算229

一、机床大件刚度的确定229

1．机床刚度参考值229

2．机床大件的变形分析233

3．机床大件刚度指标238

4．机床大件最小刚度的确定239

二、机床立柱刚度的计算241

1．机床大件刚度的计算步骤242

2．镗床立柱相对位移量的计算242

3．卧式铣床立柱相对位移量的计算247

4．钻床立柱相对位移量的计算249

三、车床床身刚度的计算254

1．床身受力和变形分析254

2．车床床身刚度计算258

3．车床床身模型刚度的试验值268

四、机床齿轮箱刚度的计算271

1．箱体的受力分析271

2．箱体刚度计算公式272

3．箱体刚度的影响因素275

五、导轨结构的刚度设计283

1．导轨受力和变形分析283

2．导轨的结构型式285

3．作用力的引进287

4．导轨局部刚度的计算288

六、刚度设计的经验295

1．设计的起点问题295

2．定性和定量计算问题296

3．设计要点298

第七章 焊接工艺设计299

一、焊接材料的选择299

1．常用钢材的可焊性299

2．机床大件结构材料的选用302

3．机床导轨材料的选用305

4．焊条型号的选用306

二、焊缝的基本形式311

1．焊接接头和焊缝形式311

2．焊缝分类312

3．坡口形式316

三、焊接接头的基本形式316

1．对接接头316

2．搭接接头319

3．T形接头320

4．角接接头322

四、焊缝尺寸的确定332

1．按焊缝工作应力确定焊缝尺寸332

2．按等强度原则确定焊缝尺寸335

3．按刚度条件确定焊缝尺寸的经验法则341

4．角焊缝和坡口焊缝的比较343

五、焊接结构工艺图347

3．焊缝的标注350

1．各种焊缝的图形符号350

2．焊缝的画法350

第八章 焊接变形的控制355

一、焊接变形的产生原因及变形形式355

1．收缩应力和收缩变形355

2．焊接变形的温度范围357

3．材料性质对变形的影响359

4．焊接变形的基本形式360

二、焊接变形大小和方向的判断361

1．横向收缩近似值361

2．纵向收缩近似值364

3．纵向弯曲变形365

4．对接焊缝的角变形367

5．角焊缝的角变形369

6．屈曲变形和扭转变形370

三、减少焊接变形的方法373

1．不要过量焊接373

2．减少焊接单位线能量374

3．采用分段逆焊375

4．接近或对称于中性轴布置焊缝377

5．合理地设计装配程序379

6．结构整体刚度均匀380

7．采用逆变形法或约束法焊接381

8．火焰收缩校正385

四、焊接和装配程序的设计386

1．焊接和装配顺序设计的基本原则386

2．定位焊缝装配对变形的影响394

3．焊接顺序的设计要点398

五、消除焊接残余应力的片法400

1．热处理时效方法401

2．分级加工消除应力的方法403

3．振动时效法405

4．焊接结构的热稳定性406

一、工业产品造型的基本概念416

1．工业产品的形体类型416

第九章 造型设计与焊接工艺416

2．造型设计的基本原则417

3．工业产品造型的构成要素417

4．构成形式美的基本元素418

5．造型的形式法则419

二、焊接结构的造型特点425

1．造型设计的高度灵活性425

3．形成了直线方角的造型特征427

2．有利于科学和艺术的融合427

4．有助于造型材料性能的充分发挥429

三、焊缝设计的美学要求437

1．尽量减少焊缝437

2．合理布置焊缝439

3．提高焊缝质量440

4．选用成形性好的焊条441

四、技术设计和造型设计445

1．技术设计和造型设计的关系445

2．造型设计方法概述452

一、焊接结构的工艺性456

第十章 机床焊接结构工艺性456

二、钢板备料和成形工艺457

1．钢板备料的精度要求457

2．放样与划线457

3．边缘和坡口加工459

4．结构的标准化462

三、焊接结构的机械加工问题470

1．焊接结构的机械加工工艺性470

2．避免在加工面上布置焊缝471

3．避免在配合面上布置焊缝472

4．防止加强筋被钻穿472

4．防止加强筋被钻穿472

5．要注意焊接构件的定位精度474

5．要注意焊接构件的定位精度474

四、焊缝的可焊到性477

1．手工电弧焊的操作空间477

四、焊缝的可焊到性477

1．手工电弧焊的操作空间477

2．床身导轨焊缝可焊到性分折479

2．床身导轨焊缝可焊到性分折479

五、结构的焊接化设计483

1．摆脱铸造工艺的束缚483

五、结构的焊接化设计483

1．摆脱铸造工艺的束缚483

2．减轻焊缝的载荷485

2．减轻焊缝的载荷485

3．尽量避免焊缝密集487

3．尽量避免焊缝密集487

4．大型结构分段焊接组装488

4．大型结构分段焊接组装488

六、机床大件焊接结构工艺性举例489

六、机床大件焊接结构工艺性举例489

第十一章 机床大件的结构设计497

一、机床大件的类别及其设计要求497

第十一章 机床大件的结构设计497

一、机床大件的类别及其设计要求497

二、双层壁结构498

1．双层壁结构的基本型式498

1．双层壁结构的基本型式498

二、双层壁结构498

2．“细胞结构”和蜂窝结构499

2．“细胞结构”和蜂窝结构499

三、管形结构505

1．管形结构的适用范围505

1．管形结构的适用范围505

三、管形结构505

2．管形结构机床床身举例506

2．管形结构机床床身举例506

四、框架结构510

四、框架结构510

1．机床框架结构的特点511

1．机床框架结构的特点511

2．常见型钢的接头型式513

2．常见型钢的接头型式513

五、钢板—混凝土结构519

1．混凝土结构的性能519

1．混凝土结构的性能519

五、钢板—混凝土结构519

2．混凝土结构的适用范围521

2．混凝土结构的适用范围521

3．混凝土结构床身设计简介522

3．混凝土结构床身设计简介522

六、结构设计应注意的问题529

六、结构设计应注意的问题529

1．重视封闭结构与开式结构的过渡530

1．重视封闭结构与开式结构的过渡530

2．防止局部刚度陡降532

2．防止局部刚度陡降532

1．托架593

2．操纵杆594

3．曲柄和曲轴595

4．铰链和拨叉595

参考资料597