钢结构设计计算书解析

1、钢结构设计计算书一、二层升降横移停车设备设计计算书本计算书提供主要构件的强度计算1. 已知参数汽车重量 Q=2000Kg=19600N上载车板自重 G1=400Kg=3920N前横梁自重 G2=290Kg=2842N纵梁自重 G3=256KG=2509N载车板悬挂立体车库专用链条 80PE 4 根 最小拉伸载荷 P1=73KN起升机构传动速比 i2=1.69主起升链轮直径 d=106.14mm上述代号及参数在下面计算中使用时不再说明2. 起升减速电机计算2.1 采用 2.2KW ，减速比 1： 60 的东元减速电机，其主要参数如下输出转速 na= 1410/60 = 23.5r/min功率 P

2、m= 2.2KW额定输出扭矩 Ma= 78.1X9.8 = 765.4 N*m2.2 电机功率计算起升速度na23.5V =*d =*0.10614i21.69=4.6m/min电机静功率V*（Q+G1）P=61204.6 ( 2000+400 )6120=1.8 KW 2.2KW2.3 减速器最大扭矩验算由车板和车重传递给减速器输出轴上的扭矩为Q+G 1 d19600+39200.10614i221.69 2= 738N*m 7F17840符合要求4. 钢结构强度计算4.1 各杆件截面特性如下表：型材规格理论 重量 Kg/m面积cm 2惯性矩 cm4回转半径 cm用途IxIyixiyH300

3、*150*6.5*936.746.78682950812.083.29前横梁 /后横梁H250*125*6*929.637.663868293.510.232.82纵梁J150*150*526.533.12112011205.815.81前立柱 /后立柱4.2 纵梁的选型及力学校核解析：4.2.1 、简支梁结构：因纵向梁的规格相同，中间两根所受载荷较大，故以中间梁计算。如图所示纵梁受力图根据二段设计计算书已得出的结果：设备静止时所受静载荷：F1 10460 NF2 15680 N动载系数：根据计算已经得出的结果 S=1.1P1 F1*1.1 11506 NP2 F2*1.1 17248 N 根

4、据力平衡和力矩平衡得出支座反力：P1 P2 R A RBP1 * 1390 P2 (2390 3080) RB *5538 (对支点 A分析) 得出结果：RA 11945 NRB 16810 N4.2.2 、根据结构及受力绘制剪力和弯矩图：剪力图：弯矩图：故由上图可知：Qmax 16810NM max 17.95KN .m4.2.3 、由正应力强度条件选择 H 型钢：对于普通 Q235 钢材： 160 MPam ax17 .95 KN .m160 MPa112.2cm系数： S1 1.2（零部件的重要程度不被破坏） 。S2=1.1 （计算载荷及应力公式的准确性） 。 抗拉强度极限S3=，S3

5、取值 1.2 。屈服点S4=1.1（ 考虑应力集中、加工表面及质检系数等） 。安全系数取： S=S1S2S3S4 =1.8查机械设计手册型钢表 3-1-59 ： 可以选择型钢型号： W 112.2 * 1.8 201.96cm3 选择型钢： 250 125 69 WX 309.4或： 248 124 58 WX 269.8 （此种型钢不便采购，不建议使用 ）对于 H 型钢 250 125 694.2.4 、校核剪应力强度Qmax SzmaxbIzIZ =3868cm 4 (截面惯性矩， X 向)*SZ :截面上距中性轴为 y 的横线以外部分的面积 A*对中性轴的静矩 *SZA* ydA =B(

6、 2 - 2 ) 2 + 2 ( 2 - 2 )+b( 2 -y)y+( 2 -y)= H8 (H2-h2)+ b2 (h42 -y2)SZ * max= H8 (H2-h2)+ b2 * h42 =31.25*(62500+53824)+3*53824/4=(0.271 106 +0.04 106 )mm 3=0.311 106 mm 3=0.311 10-3 m3故：maxQmax * S = 16810max 8bIz max 0.006* 3868* 10 80.311 10-3=22.5 MPa = 90 MPa所选择型材合适！ 4.3 前横梁 /后横梁的选择及力学校核解析：为了尽量

7、大的满足前横梁 /后横梁的强度要求，横梁简化为如下图所示简支梁结构：4.3.1 、简支梁结构：如图所示横梁受力图根据二段设计计算书已得出的结果：P1 11945 NP2 16251* 1.1 17876 N (安全系数为 1.1)横梁材料为 H 型钢： 300 150 6.5 9q=360 N/m根据力平衡和力矩平衡得出支座反力：2(P1 P2) ql R A RBP1 * 7200 P2 (4800 2400) 0.5ql2 RB * 7200 (对支点 A 分析) 得出结果：RA RA 31117 N4.3.2 、根据结构及受力绘制剪力和弯矩图：剪力图：弯矩图：故由上图可知：Qmax 19

8、172Nmax44.7KN.m4.3.3 、横梁强度校核：惯性矩： I X 抗弯截面模量：68294cmWX455 .3cm对于普通 Q235 钢材： 160 MPa最大弯矩处：maxWX44.7KN .m455.3*10 698 .2 MPa横梁安全系数取： S=S1S2S3 =1.598.2 1.5 147.3 MPa = 160 MPa设计符合要求！4.3.4 、剪应力强度校核：maxQmaxSzSZ :截面上距中性轴为 y 的横线以外部分的面积 A*对中性轴的静矩*SZA* ydA=B( H2 - 2h ) 2h + 12 ( H2 - h2 )+b( 2h -y)y+( 2h -y)

9、= H8 (H2-h2)+ 2b (h42 -y2)SZ* max= H8 (H2+h 2)+ b2 * h42 =37.5*(90000-79524)+3.25*79524/4=(0.393 106 +0.07 106 )mm 3=0.463 106 mm 3故：m axQm axbISm ax191720.0065 * 6829 *100.463 *10 3=20.1 MPa = 90 MPa4.4 立柱计算立柱机构为典型的偏心压杆机构剪切强度符合要求！4.4.1 根据前横梁计算：F2=16251 N, 横梁自重： G2=290Kg=2842NF1=0.5*G 3+0.5*0.5*G 1+0.5*0.6*Q=0.5*2509+0.5*0.5*3920+0.5*0.6*19600=8114.5 N对立柱受力分析：对受压点力矩平衡：F2*a+F2*(a+b)+F1*(2a+b+150)+ G 2*c-F1*150-F*(2a+b)=0a=2250,b=2400,c=3450计算得出： F=F1+F2+ G 2(2a+b)/c = 25606.5 N4.4.2 截面特性、强度及稳定性分析A=28.356(cm 2)IX= Iy =982.12(cm 4)WX=130.95(cm 3)iX= 9288.23.1526 =5.89(cm)l压杆柔度 1*5283.950 39.