《现代起重机械设计理论与方法》

戚其松，王立建，刘文明

定价：89.00元

出版时间：2026-06

ISBN：978-7-5240-0575-9

内容简介

本书以起重机为主线，以面向起重机设计验证的极限状态法、许用应力法、优化设计为主干，着力构建“理论—方法—实践”三位一体的知识体系，对起重机进行系统性总结与分类，梳理其发展历程并展望未来发展方向，同时介绍了起重机的核心设计参数及关键零部件的功能与特性；聚焦桥式起重机与门式起重机两大主流机型，深入分析两类起重机的整体结构、机构组成逻辑，以及各零部件的具体组合方式与协同工作原理；借鉴国内外起重机设计标准与先进设计方法，重点对欧美地区广泛应用的极限状态设计法进行了全面、系统的阐释，为后续设计实践提供理论依据；围绕起重机结构连接设计，针对工程中常用的焊缝连接与螺栓连接两种方式，系统讲解其设计原则、技术要求及质量控制要点；从基础概念入手，逐步深入分析机械优化设计的目标设定、常用方法及实施路径，同时结合实例，运用不同优化算法对起重机的结构与机构开展优化设计研究。

本书可作为从事起重机设计、研发与检测的工程技术人员及相关专业学习者的参考用书，为其提供兼具系统性、实用性与指导性的参考内容。

目录

1绪论1

1.1起重机的作用和分类1

1.1.1起重机概述1

1.1.2起重机分类3

1.2起重机的发展历程及发展方向8

1.2.1起重机的发展历程9

1.2.2起重机的发展方向11

1.2.3典型的起重机械产品13

1.2.4起重机数字化及其意义15

1.3起重机的金属结构16

1.3.1金属结构的作用和定义16

1.3.2金属结构的发展17

1.3.3金属结构的特点17

1.4起重机结构的基本要求和发展趋势18

1.4.1基本要求18

1.4.2金属结构的发展趋势20

1.5起重机结构设计的基本方法22

1.5.1起重机结构优化设计23

1.5.2起重机结构有限元分析23

1.5.3起重机结构动力学分析24

1.5.4起重机结构可靠性分析25

1.5.5起重机结构绿色化26

1.6起重机基本参数27

1.6.1术语27

1.6.2工作级别28

1.6.3起重量36

1.6.4跨度、轮距和轨距39

1.6.5起重机速度42

1.6.6起重机其他参数43

1.7起重机关键零部件44

1.7.1车轮45

1.7.2卷筒48

1.7.3起重机轨道51

1.7.4吊钩56

1.7.5减速器58

1.8本章小结60

2桥式起重机与门式起重机61

2.1桥式起重机62

2.1.1桥式起重机小车63

2.1.2桥式起重机结构概述67

2.1.3桥式起重机分类72

2.2门式起重机76

2.2.1门式起重机概述77

2.2.2门式起重机的发展历程78

2.2.3门式起重机的发展方向与未来展望79

2.2.4门式起重机分类81

2.2.5门式起重机门架85

2.3起重机结构组成及特征86

2.3.1起重机主梁结构86

2.3.2起重机端梁结构89

2.3.3其他金属结构92

2.4起重机机构组成及特征93

2.4.1起升机构93

2.4.2大车与小车运行机构95

2.5起重机的其他部件96

2.6本章小结99

3起重机结构设计的极限状态法100

3.1极限状态法100

3.1.1定义100

3.1.2计算过程100

3.2载荷及载荷组合101

3.2.1设计原则102

3.2.2载荷分类102

3.2.3载荷的计算103

3.2.4载荷组合122

3.3结构静强度能力验证129

3.3.1极限设计应力129

3.3.2结构构件的极限承载能力验证130

3.4螺栓连接的能力验证130

3.4.1概述130

3.4.2总则131

3.4.3普通螺栓承剪的极限设计力131

3.4.4普通螺栓连接件承压的极限设计力132

3.4.5夹紧摩擦型螺栓连接132

3.4.6螺栓受拉连接134

3.4.7承受剪切和拉伸作用的螺栓连接136

3.4.8承受连接的极限承载能力证明137

3.5销轴连接的能力验证137

3.5.1销轴的极限设计弯矩137

3.5.2销轴连接的极限设计剪力137

3.5.3销轴连接的极限设计压力138

3.5.4销轴连接中被连接件的极限设计剪切力139

3.5.5销轴连接中被连接件的极限设计拉力140

3.5.6销轴连接的极限承载能力验证141

3.6焊接能力验证142

3.6.1焊接连接的极限设计载荷142

3.6.2焊接连接的极限承载能力验证143

3.7结构疲劳强度能力验证143

3.7.1概述143

3.7.2限制设计力144

3.7.3应力历程145

3.7.4验证的实施148

3.7.5确定极限设计应力范围148

3.8弹性稳定性验证150

3.8.1受压构件的侧向屈曲150

3.8.2承受压应力和切应力的板场屈曲152

3.8.3证明的执行157

3.9本章小结158

4结构连接设计159

4.1概述159

4.1.1金属结构连接方法159

4.1.2起重机金属结构连接方法160

4.1.3起重机金属结构连接的重要性161

4.2焊缝连接及残余应力161

4.2.1焊接方法与构造161

4.2.2影响焊接接头性能的因素163

4.2.3起重机结构焊接的种类及构造164

4.3焊接应力与焊接变形167

4.3.1概述167

4.3.2焊接残余应力及变形对焊接结构的影响171

4.3.3焊接残余应力及变形的处理方法172

4.4焊缝的标注与计算174

4.4.1焊缝符号与标注174

4.4.2焊缝校核（许用应力法）176

4.4.3对接焊缝构造要求及计算177

4.4.4角焊缝构造要求与计算181

4.4.5复杂载荷作用下的角焊缝189

4.5螺栓连接192

4.5.1螺栓连接分类193

4.5.2普通螺栓连接194

4.5.3高强度螺栓连接202

4.6本章小结205

5优化设计206

5.1优化设计概述206

5.1.1优化设计方法206

5.1.2优化设计三要素206

5.1.3优化设计步骤208

5.1.4优化算法分类208

5.1.5起重机结构与机构优化209

5.2优化设计的数学基础理论210

5.2.1方向导数和梯度210

5.2.2一维搜索方法212

5.2.3无约束优化方法224

5.2.4约束优化方法233

5.3智能优化算法241

5.3.1遗传算法242

5.3.2镜面反射算法253

5.3.3镜面反射算法的改进259

5.3.4粒子群算法264

5.4通用桥式起重机金属结构优化设计272

5.4.1起重机主梁结构设计273

5.4.2起重机结构轻量化设计模型277

5.5起重机小车减量化设计技术280

5.5.1起重机及小车参数280

5.5.2起重机结构设计281

5.5.3起重机机构设计282

5.5.4起重机小车模块化优化设计283

5.6本章小结286

参考文献287