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1 概述1

1.1 引言1

1.2 设计类型2

1.3 结构设计原则2

1.4 载荷2

1.5 “试验性”的结构3

1.6 零件设计3

1.7 连接设计4

1.8 关于家具结构设计的说明4

1.9 结构设计评价5

2 家具结构类型与性质6

2.1 引言6

2.2 家具结构6

2.2.1 销铰接结构6

2.2.2 折叠椅7

2.2.3 三角形椅子结构7

2.3 框架结构8

2.3.1 单构件构成的刚性框架8

2.3.2 两构件构成的刚性框架9

2.3.3 三构件构成的刚性框架9

2.3.4 构件构成的刚性框架10

2.4 板式结构13

2.5 开敞盒式结构的变形特性13

2.6 盒式结构的受力14

2.6.1 底板14

2.6.2 旁板14

2.6.3 背板14

2.6.4 顶板14

2.7 盒式结构的刚性14

2.7.1 板的刚性15

2.7.2 面板的刚性15

2.7.3 刚性连接的作用15

2.8 连接的结构特征15

2.9 轴向力15

2.9.1 销钉连接结构15

2.9.2 框架类结构16

2.10 横向剪切力17

2.11 弯曲力18

2.11.1 悬臂梁18

2.11.2 两端固支梁18

2.12 反作用力18

2.13 总结19

3 家具设计载荷分析20

3.1 引言20

3.1.1 载荷20

3.1.2 作用力21

3.1.3 支撑反作用力23

3.1.4 设计载荷的总体研究25

3.2 靠背椅26

3.2.1 垂直座面载荷26

3.2.2 靠背载荷27

3.2.3 椅子横档垂直载荷28

3.2.4 椅座扭转载荷28

3.2.5 扶手的侧压载荷28

3.2.6 扶手垂直载荷29

3.2.7 对前后腿的侧压力29

3.2.8 作用于前腿上的水平力29

3.2.9 作用于后腿上的水平力30

3.3 休闲椅30

3.3.1 垂直座面载荷30

3.3.2 水平靠背载荷30

3.3.3 扶手侧压力30

3.3.4 扶手垂直压力31

3.4 沙发31

3.4.1 垂直座面载荷31

3.4.2 水平靠背载荷32

3.4.3 扶手侧压力33

3.4.4 翼板侧压力33

3.5 书架和其他搁板33

3.6 桌台34

3.6.1 面板推力34

3.6.2 抽屉类35

3.7 弯矩及弯矩方程36

参考文献39

4 家具结构设计方法41

4.1 引言41

4.2 符号41

4.3 力和位移41

4.4 弯曲力矩和力矩方程42

4.5 支撑反作用力46

4.6 实例47

4.6.1 简单力分析47

4.6.2 复杂结构的近似分析方法51

4.6.3 椅子侧框架结构分析52

4.6.4 半刚性节点的结构分析58

4.6.5 侧框架的力平衡59

4.6.6 具有半刚性节点——沙发的结构分析59

4.6.7 具有细侧撑桌子的侧框架结构分析61

4.6.8 箱框结构的变形分析62

4.6.9 书架的变形分析64

4.6.10 均布载荷作用下的变形65

4.6.11 集中载荷作用在架子搁板中间的变形65

4.6.12 偏离中心的集中载荷作用下架子搁板的变形66

参考文献66

5 家具框架构件的设计67

5.1 引言67

5.2 构件应力的计算67

5.2.1 轴向应力67

5.2.2 弯曲应力68

5.2.3 剪切应力69

5.2.4 扭转应力69

5.3 许用设计应力70

5.3.1 木材强度极限70

5.3.2 木材许用设计应力71

5.4 一般设计程序72

5.4.1 确定的框架73

5.4.2 不确定框架76

参考文献79

6 家具榫销接合设计80

6.1 引言80

6.2 圆棒榫接合80

6.3 实木件的接合计算81

6.3.1 单榫接合强度81

6.3.2 双榫接合的力矩87

6.4 刨花板和中密度纤维板中榫的抗拉强度93

6.4.1 面板上的抗拉强度93

6.4.2 板侧面榫的抗拉强度94

6.4.3 直径影响94

6.4.4 榫孔配合的影响94

6.4.5 胶合条件的影响94

6.4.6 榫表面质量的影响94

6.4.7 胶粘剂的影响95

6.5 箱框角部的榫接合95

6.6 胶合板和定向刨花板圆棒榫抗拉强度96

6.6.1 抗拉强度96

6.6.2 抗弯力矩97

6.7 榫接合98

6.7.1 圆榫接合98

6.7.2 抗拉强度99

6.7.3 圆榫接合的抗弯力矩99

6.7.4 燕尾榫100

6.7.5 直径影响100

6.8 方形榫接合101

6.8.1 抗弯力矩101

6.8.2 榫接合阻力矩的结构形式102

6.9 销榫接合107

6.10 多榫接合108

6.11 指接108

6.11.1 90°指接109

6.11.2 纵向指接109

6.11.3 90°榫眼、多榫眼指榫接合的研究110

6.11.4 胶合塞角接合111

6.11.5 胶合塞角的剪切强度112

6.11.6 胶合塞角抗弯强度112

参考文献113

7 家具连接件接合设计114

7.1 夹板接合114

7.1.1 抗弯力矩115

7.1.2 抗拉强度117

7.1.3 螺钉的握钉强度117

7.2 实木螺钉连接118

7.2.1 木材横纹握钉力118

7.2.2 木材端面螺钉的拔钉力120

7.2.3 木材弦面上螺钉的横向强度121

7.3 螺钉在木质复合材料中的连接强度123

7.3.1 刨花板面的握钉力123

7.3.2 刨花板侧面的握钉力124

7.3.3 中密度纤维板的面握钉力125

7.3.4 作内接合强度之用的握钉力125

7.4 方头螺钉和锚状螺钉在实木中的握钉力127

7.4.1 木材弦面方头螺钉和锚状螺钉的握钉力127

7.4.2 锚状螺栓在木材端面的握钉力127

7.5 方头螺栓在刨花板中的握钉力127

7.6 金属和塑料插入件的拔出强度128

7.6.1 螺杆在实木中的拔出强度128

7.6.2 刨花板和中密度板的握钉力128

7.6.3 钻入预埋件129

7.6.4 塑料预埋件129

7.7 刨花板箱体的角连接130

7.8 钉子的握钉力131

7.8.1 钉子的拔钉力131

7.8.2 横向握钉力132

7.8.3 铁钉的握钉力133

7.8.4 木材中钉子的横向力134

7.9 有暗销螺母的贯穿螺栓134

7.9.1 螺母螺栓的拔出力136

7.9.2 螺母螺栓T-型连接的抗弯强度136

7.9.3 预埋螺母贯穿螺栓连接的旋转力矩特性137

7.9.4 桌子结构中桌腿和垫板连接处螺母预埋贯穿螺栓的抗弯强度137

7.9.5 普通钢制螺栓的抗拉强度139

7.10 金属齿连接板139

7.10.1 抗弯强度140

7.10.2 端面与弦面的连接140

7.10.3 应用142

7.10.4 端面纵向连接142

7.11 旋转力矩特性144

7.11.1 端面与侧面的连接144

7.11.2 端面和端面的连接145

7.11.3 金属齿形连接板构成连接的疲劳强度145

7.11.4 扭曲强度和刚度146

7.12 钢管连接的设计146

7.12.1 钢管的抗弯强度147

7.12.2 使用强度147

7.12.3 连接强度的计算148

7.12.4 管孔对管子强度的影响148

7.12.5 直角连接的形成149

7.12.6 钢的屈服强度对连接强度的影响149

参考文献149

附录 木材力学性质154