机械式停车库车库设计

1、升降横移车库psh13d7k设计计算书一、前言1.1设计要求随着改革开放的不断深入，中国经济的迅速发展，我国城市居民经济条件的日益改善，私人轿车的数量大大增加，致使在人口集中的城市里，在繁华的街道小车停车位的严重不足，使得停车难问题日趋严重，立体车库无疑是解决小区停车难问题的一种有效途径。1.2设计意义1.2.1 我国立体停车设备现状调查报告国内汽车产业的快速发展使城市汽车容量迅速增加，停车位在数量和布局上已不能满足和适应现实的需要， 更不适应现代化城市的发展要求。城市住宅区和公共设施建设规模的不断扩大要求建立大量配套停车设施，然而城市用地日趋紧张直接限制了停车设施建设大量占地。已有的住宅区怎

2、样改造补充车位、新开发的项目如何设计并提供车位、公共建筑怎样合理利用现有车位，总之停车已经成为房地产开发项目、政府各部门以及社会各界普遍关注和亟待解决的问题。机械式立体停车库可最大限度地节约土地和利用空间，是解决城市用地紧张、缓解停车难的一个有效手段。业内人士指出：机械式立体停车设施能够减少城市停车建设用地，将是未来几年内停车库发展的主要方向，同时也是开发投资的重点。 机械式立体停车库的建设蕴藏着商机，人们应该用科学的发展观，理性地思考、规划和投资建设停车库。1.2.2 本设计研究的意义目前我国城市停车的主要类型还是大型公共停车库，规模大，占地面积较大，建设资金大，停放车辆多，主要应用于车辆停

3、放的密集区如商业中心区、大型的车站等，这都需要有较大的建设地面和空间。现在还没有应用于城市住宅小区的立体车库来解决私人汽车的停放问题，为了解决住宅小区内的停车问题，只能利用小区内较小的面积，建立中小型机械式立体车库，占地面积少，存放的车辆多，而且能使住户存取车辆时，既便捷又安全可靠。垂直循环式机械立体停车库以其土地利用率和空间利用率高，使用操作简单、灵活，安全可靠，适应性强等诸多优点，是解决大城市住宅小区停车问题的主要发展方向，将会在新开发的住宅小区及旧社区里大显身手二、机械式立体车库分类2.1机械式立体车库的特点机械式立体车库与传统的自然地下车库相比，在许多方面都显示出优越性。首先，机械式立

4、体车库具有突出的节地优势。以往的地下车库由于要留出足够的行车通道，平均一辆车就要占据40平方米的面积，而如果采用双层机械车库，可使地面的使用率提高8090，如果采用地上多层（21层）立体式车库的话，50平方米的土地面积上便可存放40辆车，这可以大大地节省有限的土地资源，并节省土建开发成本。 机械式立体车库与地下车库相比可更加有效地保证人身和车辆的安全，人在·车库内或车不停准位置，由电子控制的整个设备便不会运转。应该说，机械式立体车库从管理上可以做到彻底的人车分流。2.2机械式立体车库的分类及简介机械式立体车库根据其构造上的不同可分为垂直升降式、升降横移式、巷道堆垛式、水平循环式、多层

5、循环式、平面移动式、垂直循环式、简易升降式等立体车库。其中垂直升降式、升降横移式、巷道堆垛式、水平循环式、多层循环式、平面移动式立体车库是大型停车场，停放车辆多达数十辆以至上千辆之多，适合于建在有相对较大的空间而且车辆停放密集区如中心商业区、车站、码头等。垂直循环式、简易升降式一般占地面积较小，存放车辆较少，适合家庭和住宅小区停车。（1）升降横移式立体车库（图2.1）图2.1 升降横移式立体车库由停车位与升降装置立体组合而成的停车装置，升降装置可整体横向移动或升降装置的搬运器可横向移动，停车位设置在升降道和移动道的两侧，通过车盘的升降和横移操作实现停车取车;采用模块化设计，车位数从几个到上百个

6、均可，可以在地面及地下停车场使用，也可设计成半地下形式，使用形式灵活，造价较低，因此这类停车库比较普遍。（2）垂直升降式(电梯式)立体车库(图2.2)车库中间是升降机垂直运送汽车的通道，两侧是沿垂直方向设置的停车车位，类似于电梯的工作原理，把容纳汽车的停车室和升降汽车的升降装置组合起来。存取车时由升降机构带动车和托盘到达指定层面，然后用横移装置通过横向伸缩把车和托盘搁放在指定存车位置上或是相反。通过横移装置将指定存车位上的车辆和托盘送入升降机构，升降机构降到车辆入口处，打开库门，将车开走。其内部为层状结构，一般以二辆车为一个层面，整个存车库可多达20-25层，平均50平方米的土地可容车40至5

7、0辆，比传统的停车场容车率高出约10倍，是酒店、商场、商务场所等人口极度密集区的首选停车设备。这种车库的高度较高（几十米)，对设备的安全性、加工安装精度等要求都很高，造价较高，但外型美观大方，可以与建筑物并设，也可单独设置，与环境融洽结合，高效利用土地。最适宜建筑在高度繁华的城市中心区域以及车辆集中停放的集聚点。图2.2 垂直升降式(电梯式)立体车库（3）多层循环式立体车库（图2.3）图2.3 水平循环式立体车库搬运器排列成两层或两层以上并作上下循环运动而实现车辆多层存放的停车设备，根据循环的形状可分为圆形循环式和箱形循环式。圆形循环式车库一般存车位较少，出入库时间短;箱形循环式车库一般车位较

8、图2一4多层循环式立体车库多，空间利用率高。在每列任意两层的两端，搬运器以升降运动进行不同层之间的循环。根据循环方向与停车方向的关系，可分为纵式和横式两类。根据汽车出入地下室的方式可分为由汽车自行驶到地下停车装置上的直接出入式和用升降装置使汽车出入的升降式。（4）巷道堆垛式立体车库（图2.4）图2.4 巷道堆垛式立体车库其工作原理和堆垛式立体自动化仓库存取货物很相似，采用堆垛机或桥式起重机作为存取车辆的工具，所有进到搬运器的车辆均由堆垛机或桥式起重机水平且垂直移动到存车位，或者从存车位取出，因此对堆垛机的技术要求较高，单台堆垛机成本较高 ,所以巷道堆垛式立体车库适用于车位数需要较多的客户使用。

9、（5）垂直循环式立体车库(图2.5)图2.5垂直循环式立体车库垂直循环类机械式停车设备采用与地面垂直方向做循环运动而达到存取车辆的停车设备。其工作原理是通过减速电机带动传动机构，在牵引构件链条上，每隔一定距离安装一个存车拖架，存车拖架随链条一起作循环运动，从而达到存取车辆的目的。存车时，司机将车开至设备存车拖架准确位置后，停妥后，司机出库。按动操作按键，电机启动，存车拖架随之运动，另一存车拖架转动到进口位置即停，则可进行下一存车操作；取车时，按下所取车编号按键，设备动作，存车拖架按最短路程运行至出口，司机进入存车拖架，将车开出。该类型车库占地小，容量大，利用地面两个平面停车位可同时停放7-32

10、辆车；机械性能稳定，安装操作简便，配置灵活，存取车方便；运行平稳，制动可靠，安全性高，外观轻巧美观。（6）简易升降式立体车库（图2.6）图2.6简易升降式立体车库简易升降类机械式停车设备把停车位分成上、下二层或二层以上，借助升降机构或俯仰机构使汽车存入或取出的一种机械式停车设备。该类车库一般为准无人方式，结构十分简单、建造成本较为经济，安装周期也很短，性能可靠、操作也十分容易。该类车库多适用于多用于私人住宅、企事业单位、地下室等场所，在面积一定时至少增加二倍以上的停车位。托运盘作升降运动的装置有钢丝绳式的、链式的、液压式的等形式。（7）圆形立体车库（图2.7）台湾省台北市矽钢中山停车业公司独创

11、圆形立体车库，具有独到之处。圆形立体车库由于车辆存取时无横向移动，出入库速度高，具有优异的平稳性，噪声小，故障率低，成本低等特点。图2.7 圆形立体车库可以发现升降横移式立体车库形式比较多，规模可大可小，而且对场地的适应性较强，同时采用这类设备的车库十分普遍。因此，最终确定研究对象为升降横移式立体车库。三、升降横移式立体车库设计3.1升降横移式立体车库的基本结构3.1.1升降横移式立体车库简介 1、立体车库的工作原理升降横移式立体车库以钢结构框架为主题，采用电机驱动链条带动载车板做升降横移运动，实现存取车辆。其工作原理为：每个车位均有载车板，所需存取车辆的载车板通过升降横移运动到达地面层，驾驶

12、员进入车库，存取车辆，完成存取过程。停泊在车库内地面层的车辆：只作横移，不必升降；而停泊在顶层的车辆：只作升降，不作横移；中间层则通过升降横移运动为顶层车辆让出空位，或存取车辆。四层升降横移式的运行原理：该停车设备的出入口在第一层，最高层的停车板只可做升降动作，最底层的停车板只可做横移运动。中间两层停车既可作升降动作又可做横移动作。下上层均设有空位，停车板通过横移动作变换空位，降下空位上方的汽车，取出汽车，最底层汽车无需倒车，便可直接开出。升降横移式立体车库主要有以下几个部分组成：结构框架立体车库一般主要以钢结构和钢筋混凝土为主，在升降横移式车库中我们选用钢架结构。上载车板及其提升系统每块上载

13、车板都配有一套独立的电机减速机与链传动组合的传动系统。电机顺时针旋转时，载车板上升，电机逆时针旋转时，载车板下降。根据载车板及车重确定链条所需的传动力。根据传动力及载车板的移动速度确定电机功率。根据车身高度确定上下载车板间的距离，根据这个距离确定链条或钢丝绳的长度，最后根据传动力确定链轮大小，链节形状及大小。下载车板及其横移系统由于下载车板不需悬挂链条或钢丝绳，所以为了节省材料，下载车板比上载车板要短。每块下载车板后部都配有一套独立的电机减速机传动系统，藏于载车板内。在下载车板底部装有四只钢轮，可以在导轨上行走，其中两只为主动轮，装于长传动轴两端，另两只为独立安装的从动轮。电机减速机驱动长传动

14、轴运转，长传动轴上的主动钢轮在导轨上滚动行走从而使下载车板作横向平移运动。根据载车板及车辆的重量、行走速度、滚轮与导轨间的摩擦系数确定横移电机的驱动功率。安全装置上载车板上装有上下行程极限开关和防坠落安全装置。防坠落安全装置装在纵梁与上载车板上停位之间，在纵梁两测各装两只挂钩，上载车板两侧相应位置处各装两只耳环，当上载车板上升到位后，纵梁下面的四只挂钩便自动套入四只耳环内，以防止升降电机常闭制动器慢释放后，上载车板在汽车和载车板本身的重力作用下慢慢下滑，压坏下层汽车。另外也防止制动器一旦失灵，上载车板从上停车位坠落，砸坏下层汽车。下载车板的安全装置主要是行程极限开关和防碰撞板。行程极限开关的作

15、用是使载车板横移到位后自动停止。控制系统升降横移式立体停车设备的控制系统采用plc 可编程序控制器控制，主要有手动、自动、复位、急停四种控制方法。自动控制应用于平时的正常工作状态，手动控制应用于调试、维修状态，复位应用于排除故障场合，急停应用于发现异常的紧急场合。此外要控制上层车位上安全钩的电磁铁和系统报警显示装置等。:bdvi对适合于机械式停车设备中停放的车辆，按其尺寸及质量（整车加50千克物品的质量），分组范围见表1。 n组别代号汽车长/mm x车宽/mm x车高/mm质量/kgx4400x1750x1450 1ef_ya!  1300 auoa  z4700x1800

16、x1450 :z124zf  1500 ! $xo u'n  d5000x1850x1550 euq449<p  1700 "mg!l$  t5300x1900x1550 fl!1aksnn  2350 zh8 qi+  c5600x2050x1550 q!msy<v  2550 wfws-pq  k5000x1850x2050 ,at-ci'  1850 5bzuj  表1. 适停车辆尺寸及质量本设计所设计的车库适停车辆为大型以下轿车，最大停车数量为13辆

17、，不能停放客车,故该车库的型号标记为：psh13d/7k （jb/t8910-1999-3.3.1）适停车辆尺寸及质量见表2。n组别代号汽车长/mm x车宽/mm x车高/mm质量/kgx4400x1750x1450 1ef_ya!  1300 auoa  z4700x1800x1450 :z124zf  1500 ! $xo u'n  d5000x1850x1550 euq449<p  1700 "mg!l$  k5000x1850x2050 ,at-ci'  1850 5bzuj 

18、0;表2.本设计适停车辆尺寸及质量n5x-sxs0 q-h =wj4r单车最大进（出）时间: x 1 r!  6nhfiq3wy本设计所取的单车最大进出时间为：35120s。3.1.2 立体车库钢结构设计在升降横移式立体车库中其主要结构是钢结构，有两部分：主体框架部分和载车板部分。主体框架部分的钢结构比较复杂，运用了“h”型钢、角钢、槽钢、方管等数种型钢形式，就其连接形式而言比较单一，即焊接和螺栓连接两种形式。载车板部分的钢结构比较简单，其框架部分为数段矩管对焊而成，其它辅助结构则以角焊代之。焊接和螺栓连接是车库钢结构部分的两种主要的连接方式，其连接方式的质量优劣将直接影响车库整体结

19、构性能的优良与否，所以在车库的设计和建造中具有很重要的位置。立体车库在连接过程中主要运用对焊、角焊和螺栓连接。钢架主要分为上、下框架，通过它可以安装消防、排水设施以及作为钢丝绳和链的支撑部件。主要由立柱、上边架、下边架以及轨道支架组成。各钢板采用高强度螺栓联结。高强度螺栓连接中，构件内力是靠构件钢板表面间由高强度螺栓以巨大的夹紧压力所产生的摩擦力来传递的，故高强度螺栓连接的承载能力是以抗滑强度被连接钢板发生相对滑动的载荷来表示，而不考虑螺栓的受剪。抗滑强度又取决于高强度的预紧拉力、钢板表面的摩擦系数、摩擦面及高强螺栓数量。高强度螺栓由高强螺栓、高强螺母各一个，以及高强垫圈个两个组成。一、焊缝连

20、接要求(jb/t8910-1999-4.3)1.焊缝金属宜于基本金属相适应，当不同强度的钢材连接时，可采用与低强度钢材相适应的焊接材料。2.在设计中，不得任意加大焊缝，避免焊缝立体交叉和在一处集中大量焊缝，同时焊缝的布置应尽可能对称于构件的重心。3.对接焊缝的坡口形式，应根据板厚和施工条件按现行标准手工电弧焊焊接接头的基本形式与尺寸和埋弧焊焊接接头的基本形式与尺寸的要求选用。4.在对接焊缝的拼接处，当焊接的宽度不同或厚度相差4mm以上时，应分别在宽度方向或厚度方向，从一侧或两侧做成坡度不大于1/4的斜角，当厚度不同时，焊缝坡口形式应根据较薄焊件厚度选定基本形式与尺寸。5.当采用不焊透的对接焊缝

21、时，应在设计图中注明坡口的形式和尺寸，其有效厚度不得小于，t为坡口所在焊件的较大厚度。在承受动力载荷的结构中，垂直于受力方向的焊缝不宜采用不焊透的对接焊缝。6.角焊缝两焊脚边的夹角a一般为90度(直角角焊缝)。夹角a>120度或a<60度的斜角角焊缝，不宜用作受力焊缝(钢管结构除外)。 7.角焊缝的尺寸应符合下列要求： （1）角焊缝的焊角尺寸h不得小于，t为较厚焊件厚度。但对自动焊，最小焊角尺寸可减小1mm;对于t形连接的单面角焊缝，应增加1mm。当焊件厚度等于或小于4mm时，则最小焊角尺寸应与焊件尺寸相同。 （2）角焊缝的焊角尺寸不宜大于较薄焊件厚度的1.2倍(钢管结构除外)。但

22、板件(厚度为t)边缘的角焊缝最大焊角尺寸，当时，;当t>6mm时，。圆孔或槽孔内的焊缝焊角尺寸不宜大于圆孔直径或槽孔短径的1/3。 （3）角焊缝的两焊角尺寸一般为相等，当焊件的厚度相差较大，且焊脚尺寸不能符合上列要求时，可采用不等焊脚尺寸，与较薄焊件接触的焊脚边以及与较厚焊件接触的焊脚边应分别符合上列要求。 （4）侧面脚焊缝或正面脚焊缝的计算长度不得小于和4mm。 （5）侧面脚焊缝的计算长度不宜大于60h(承受静力荷载或间接承受动力载荷时)或40h(承受动力载荷时);当大于上述数值时，其超过部分在计算中不予考虑。若内力沿侧面焊缝全长分布时，其计算长度不受此限。 8.在直接承受动力载荷的结

23、构中，角焊缝表面应做成直线形或凹形。焊脚 尺寸的比例：对正面脚焊缝宜为1：1.5(长边顺应力方向);对侧面脚焊缝应为1：1。 9.在次要构件或次要焊件连接中，可采用断续焊接。断续焊接之间的净距，不应大于巧t(对受压焊件)或30t(对受拉构件)，t为较薄焊件厚度。 10.当角焊缝的端部在构件转角处作长度为的绕脚焊时，转角处必须连续施焊。二、螺栓连接要求 (gb/t3811)在立体车库的钢结构中，主立柱与横移框架连接是整体结构中的主连接，高强度螺栓连接则是主连接中常用的连接形式。高强度螺栓连接按其受力的性能可分为：摩擦型和承压型。摩擦型高强度螺栓连接摩擦型高强度螺栓连接完全依靠被连接的构件间的摩擦

24、阻力来传力，完全不靠孔壁承压和栓杆受剪。摩擦阻力的大小决定于作用在构件摩擦面上的压力(螺栓的预紧力)，同时也与被连接构件的材料及表面处理情况有关。施工时不得在摩擦面上误涂丹红、油漆、淋雨、受潮等。承压型高强度螺栓连接靠孔壁承压和栓杆受剪，与普通的螺栓相似，其连接多为螺纹连接和绞制孔用螺栓连接。对于同时承受剪力和螺栓杆轴方向拉力的承压型高强度螺栓，应符合下式要求：，其中式中，每个承受型高强度螺栓所受的剪力和拉力； 每个承压型高强度螺栓的受剪、受拉、承压承载力设计值。立体车库钢结构受力主要包括：钢结构本身自重，结构架上各停车位的车辆及载车板重力，提升系统起制动所产生的惯性力，驱动装置的重力，顶部梁

25、架受滑轮组、轿箱和配重的重力，整体结构所受的风力、地震载荷以及结构由于外界环境温度变化而引起的温度应力等，它们均以集中或分布方式作用。由于该立体车库为四层四列式，属于低层钢结构建筑。因此，我们对该车库模型进行受力分析时作如下假设：1、车库单独建立，不与其它建筑物相连接，属于最常见状况;2、不计由于结构阴面与阳面温差引起的热应力;3、整体结构无初始变形和缺陷;4、在静态环境里，地震载荷与风载荷作用忽略不计。三、立体车库钢结构分析校核 (gb/t3811)在车库钢结构设计中，包括轴心受力构件、梁、拉弯和压弯构件的设计。进行轴心受力构件设计时，轴心受拉构件应满足强度和刚度要求，轴心受压构件除应满足强

26、度、刚度要求外，还应满足整体稳定和局部稳定要求。在梁的设计中，梁的刚度和强度对截面设计起控制作用，因此应先进行这二者的计算。由于车库系统对于系统的安全要求特别高，所以还应对其整体稳定进行计算，此外，梁的接点处均应采取构造措施，以防止其端截面发生扭转。在进行梁的截面设计时，考虑强度，腹板宜既高又薄，考虑整体稳定，翼缘宜既宽又薄，所以在荷载作用下，受压翼缘与腹板有可能发生波形屈曲，即梁发生局部失稳。发生局部失稳后，梁的部分区域退出工作，将使梁的有效截面积减小，强度承载力和整体稳定性降低，这时可以采取增大板厚度或设置加强肋等措施。对于压变构件，需要进行强度、刚度、整体稳定性和局部稳定性计算。对于拉弯

27、构件，一般只需要进行强度和刚度计算。在对立体车库钢结构骨架的分析中，我们先从单根梁的受力进行分析，适当简化力学模型，在正确分析各梁的约束和受力的基础上，先对各梁和立柱的刚度和强度进行分析，找出系统薄弱处所在，然后在整体分析之中给予特别关注。图3.1.1 立体车库简化模型立体车库钢结构骨架由立柱、横梁、纵梁和支承动力及附属装置的上、下支承梁等组成，其立柱通过螺栓与基础相连，其余钢梁靠焊接或者螺栓相互连接。立柱主要承受压力和其他因素造成的扭矩，即压应力和部分剪应力；前后两个面的纵梁主要承受拉伸和弯矩造成的拉应力和弯曲应力;侧面的横梁承受较小的拉应力和剪应力。为了减小振动和提高稳定性，各部分都必须保

28、证足够的强度和刚度，立体车库的简化模型如上图3.1.1。机械传动系统安装在钢结构骨架上，由传动部件和张紧装置组成。停车托架与传动链条相连，驱动装置和机械传动系统驱动托架循环运行，实现车辆的存取和停放。设计时采用q235碳素钢，其屈服极限为235mpa，抗拉强度为375-500mpa。整体车库钢结构许用位移为10mm。本车库所限车型为大型车，最大容车重为2000kg，载车板重约700kg，所以每个车位所承受的最大重量为2000+700=2700kg，在每个载车板上模拟汽车前后车轮位置，按照额定载荷6：4的比例均匀放置集中载荷。1、支撑柱受力分析钢结构的支撑柱是由前面有五根方管立柱均匀分布，后面有

29、五根h型钢立柱均匀分布。由于每一个立柱承受的力都是均布载荷，所以可以简化为一个集中载荷附加一个弯矩。在各种受力的工况中，立柱均为受力杆，在竖直方向上，车库骨架承受的力作用到地基，不足以引起立柱的压溃变形，所以可以暂时忽略不计，主要分析在两个弯矩作用下立柱的最大偏移位移量。立柱的弯矩与由作用的均布载荷决定，因此支撑住的最大偏移发生在最大受力状态下，即为车库满载时。前立柱为五根，后立柱为五根，当车库空载时，每一根前立柱所受载荷总大于后立柱所受载荷，因此我们重点分析前支撑住受力情况。图3.1.2所示为前立柱的力学结构简图。图3.1.2 前支撑住的力学分析图己知a点为全约束，施加在b点的弯矩，施加在c

30、点的弯矩,施加在d点的弯矩，且 根据下列公式进行分析挠曲方程为：端截面转角：，最大挠度：，所以，由梁的迭加原理得出立柱顶端d端为最大挠度点2、立柱稳定性校核前立柱为等截面立柱，受压静力，前立柱受力状态简化如图3.1.3所示。两中心压杆的稳定条件为：其中：临界载荷p工作载荷n安全系数许用安全系数图 3.1.3 立柱受垂直力简图（1）立柱的截面力学特性查简明材料力学附录a型钢表可得200x200 x10型方管面积： 惯性矩：惯性半径：（2）确定压杆柔度其中：压杆全长为l=615cm，压杆长度系数u=2，求压杆柔度范围值：其中：弹性模量，比例极限 求压杆柔度范围值其中：屈服极限，则前立柱属于细长杆，

31、应按欧拉公式计算临界载荷。（3）强度校核设立柱空载时受载车板和上层钢结构载荷，满载时前立柱承受最大载荷则立柱的工作载荷由欧拉公式得临界载荷由机械手册1，1-152页表1-1-100查得，金属结构中的压杆安全系数，代入得前立柱的稳定安全系数，由上式可知安全。3、导轨支撑梁强度校核前后导轨支撑梁均为槽钢200x75x9x11，两点支撑，承受作用力相同，故我们分析前导轨支撑梁，如果前导轨支撑梁在允许范围之内，则后导轨梁也必然符合设计要求。如图3.1.4所示，简支梁ab为两点支撑，受均布载荷的作用，两端全约束，且同样为均布载荷。图 3.1.4导轨支撑梁受力分析简图我们先来分析一下图3.1.4中的梁的受

32、力。已知a、b两点全约束均布载荷为：挠曲方程为：最大挠度为：计算得：面积梁所承受的弯矩为则导轨支撑梁所承受的最大弯矩为最大应力为根据材料力学“失效、安全系数和强度”理论，由于钢结构选用材料为q235，屈服强度为235mpa，取安全系数下n=2，所以许用应力。可得，由强度理论可知：导轨支撑梁稳定。此梁的安全系数：n=235/88.18=2.664、四层横梁强度校核 四层横梁可以简化为固定梁，受力状态如图3.1.5所示。横梁两端固定，a、b两点产生相应的支反力和。图 3.1.5 四层横梁受力简图及弯矩图所承受的主要是拉压受力，所以我们只对其正应力进行分析。梁所承受的弯矩为：最大弯矩为：其中代入得：

33、最大正应力为：其中为抗弯截面系数，根据机械设计手册可以得知由此可得根据材料力学“失效、安全系数和强度”理论，由于钢结构选用材料为q235，屈服强度为235mpa，取安全系数下n=2，所以许用应力。可得，由强度理论可知：导轨支撑梁稳定。则由弯曲强度理论可知：四层横梁稳定。此梁的安全系数：n=235/89.76=2.623.2立体车库升降横移机构设计3.2.1 横移机构设计立体车库横移传动机构由减速电机、驱动轮和从动轮、地面铺设导轨组成。升降横移机构则为升降传动机构与横移传动机构的结合。升降横移式立体车库底层与中间层载车板为横移机构，上层载车板为升降机构。升降装置由传动系统、升降架等组成。1、横移

34、方案选择本车库为四层，从提升高度上选链传动或钢丝绳传动都可以，但从方案经济及可行性角度考虑，选择钢丝绳更为有利;在横移运动中，采用异步电机驱动，通过链驱动，也能达到精确、稳定地传动。图 3.2.1 载车板横移原理图2、横移载车板动力系统计算（jb/t8910-1999-4.4.7）运动原理如图3.2.1载车板横移原理图所示，减速电机通过联轴节直接驱动载车板行走轮转动，实现载车板横移运动。（1)主要参数的确定横移运动行程 s = 2500mm横移运动时间 t = 18s横移速度，主要由设备运行周期，周围环境的安全性，载车运行时的平稳性等因素确定。行走轮直径：由结构尺寸及轮压等因素决定，行走轮直径

35、确定为80mm。（2）功率计算电机输出轴转速n计算：其中：横移速度v=138.9mm/s, 行走轮直径d=80mm驱动力矩m计算：行走轮与钢导数的静摩擦系数：=0.15行走轮与钢导数的滚动摩擦系数：=0.05滚动轴承的摩擦系数：=0.0015正压力：则：起动驱动力矩：行走驱动力矩：电机功率计算：由于结构紧凑，容纳电机的空间狭小，选择台湾明椿电气的减速电机，其参数如下：输出扭矩：输出转速：功率：载车板的额定载荷是承载的最高上限，实际使用概率很小，通常可以泊车的车辆的重量都在1000kgf2000kgf之间这是由车型所决定的，所以功率不需留余量，选择0.2kw的电机比较经济电机允许短时超载，静摩擦

36、引起的大起动阻力矩不会造成电机损坏。3.2.2 载车板设计载车板用来承载库存车辆，按结构形式有框架式和拼板式两种。框架是载车板用型钢和钢板焊接承载框架，并多数采用中间突起结构，在两侧停车通道和中间凸起的顶面铺设不同厚度的钢板。这种载车板的优点是可按需要设置行车通道宽度，并具有较好的导入功能，适合车型变化较多的小批量生产。拼板式载车板用镀锌钢板一次冲压或滚压成组装件，采用咬合拼装成载车板，用螺栓紧固连接，拼装前可以先对组件进行各种表面处理，如电镀、烤漆等，使载车板轻巧、美观。本次设计采用框架式。3.2.3 安全防护机构(gb 17907)车库的安全防护措施非常重要，在众多的车库中车辆的高价性与车

37、库自身的价值相差很大，并与客户对车库的信任度有着密切的联系。对于升降横移式立体车库，它的安全防护措施要做到以下几点，并配备有相应的防护装置。1.急停措施：在发生异常情况时能使停车设备立即停止运转，在操作盒上安装有紧急停止开关，并设为红色，以示醒目。2.阻车装置：在很多情况下停车时，司机必须要把车停在载车板合适的位置上，一般在载车板的后端一侧安装上一高25mm以上的阻车挡铁。防止超限运行装置：停车设备在升降过程中，在定位开关上方装有限位开关，当定位开关出现故障时，由限位开关使设备停止工作，起超程保护作用。3.人车误入检出装置：设备运行时，必须装有防止人车误入装置，以确保安全，一般采用红外装置。一

38、旦检测到在车库运作时，有人或其它物体进入车库，系统就会使这个车库停止运作。4.防止载车板坠落装置：当载车板升至定位点后，需设置防坠装置，以防止载车板因故突然落下，伤害人车，一般防坠装置采用挂钩形式。挂钩防坠方式为电磁铁驱动。图 3.2.2 防止载车板坠落装置载车板的防坠落装置是立体车库中的一个关键部件，在泊车安全方面起着决定性的作用。防坠落装置中解锁动作由电磁铁完成。解锁动作要求，当电磁铁通电时以推杆触动安全钩解锁;当电磁铁断电时推杆自动缩回。3.2.4 横移机构及轴的设计本设计中立体车库的升降部分和横移部分均采用链传动输入动力。链传动由主动轮、从动轮和绕在链轮上的链条组成。链传动的特点：能保

39、证准确的平均传动比；传动效率高，可达到0.950.98；作用在轴上的压力较小；能在高温、油污等恶劣环境工作。广泛应用于矿山、农业和石油机械中。轴在升降传动系统和横移传动系统中都是特别重要的，它不但影响着传动的好坏还影响着车辆的安全，在轴的设计中，按照常规设计方法，先进行初算轴，然后进行轴的结构设计，确定轴径后，再对轴的强度进行校核。根据实际情况确定危险截面，求出该截面的弯曲应力和扭转应力。 再考虑应力集中等方面的因素，按交变应力状态的疲劳强度的公式进行该截面安全系数的校核计算， 其中：对称循环应力时的疲劳极限和扭转疲劳极限 正应力有效应力集中系数和剪应力有效应力集中系数 表面质量系数 尺寸系数

40、 s许用安全系数值 通过校核就可以确定轴的直径。1、横移传动空轴校核横移电机型号为clpk22020403，输出的最大扭矩为6.594kgf.m=6.594kgf=65.94nm链传动最大传动效率为0.98空心轴的抗扭截面系数为轴的最大切应力为此空心轴的安全系数：n=60/7.52=8故轴满足强度要求。2、横移转轴的校核图3.2.3 轴受力示意图上面章节已求得起动驱动力矩即最大阻力距：电机最大输出力矩：，电机功率为0.2kw轴采用45号钢制造可得，、 轴上最小直径为24mm，可知 虽然键槽、轴肩及过渡配合所引起的应力集中均将削弱轴的疲劳强度，但由于轴的最小直径是按扭转强度较为宽裕确定的，所以截

41、面i，ii，b均无需校核。因此，只需要校核截面a。 横移载车框架自重 : 载车板额定载荷 据机械设计课本表15-1可知45号钢许用弯曲应力：。因此，故安全。此轴的安全系数：n=55/36=1.53具体轴的结构见零件图。3.3升降横移传动系统的设计3.3.1载车板横移传动系统第一层1、2、3号车位设置在地平面，汽车的存取可在对应位置进行，车辆进入载车板后，只需实现水平横移的运动方式，见图3.3.1。图3.3.1 第一层横移链传动结构图传动方式为：减速电机-主动链轮-链条-从动链轮-主轴-行走轮-载车板，实现第一层载车板的横移运动。3.3.2升降横移运动的传动系统   第二层4

42、、5、6车位是由一个横移矩形框架及一个悬挂载车板组成，汽车进入载车板后，既要进行水平横移运动，又要进行垂直升降运动。第二层升降横移传动结构图如图3.3.2和图3.3.3。图3.3.2图3.3.31- 横移从动链轮 2-行走轮 3-横移主动链轮 4-横移减速电机 5-横移主轴6-载车板 7-横移框架 8-升降卷筒 9-升降主轴 10-升降减速电机11-升降主动链轮 12-从动链轮横移传动方式为：横移减速电机4一横移主动链轮3-链条一横移从动链轮1-横移主轴5-行走轮2-横移框架7，实现第二层载车板的横移运动。    升降传动方式为：升降减速电机10一升降主动链轮11

43、-链条一升降从动链轮12-升降主轴9-升降卷筒8-升降钢丝绳一载车板6，实现载车板的垂直升降，完成第二层载车板的垂直升降运动。第三层的升降横移传动结构和第二层的相同。3.3.3 垂直升降运动的传动系统第四层10、11、12、13号车位是由一个焊装在停车设备的骨架上的框架及一个悬挂载车板组成。汽车进入载车板后，只需要进行垂直升降运动。垂直升降运动的传动系统如图3.3.4和图3.3.5。图3.3.4图3.3.51-从动链轮 2-主动链轮 3-减速电机 4-主轴 5-升降卷筒 6-框架 7-载车板传动方式为：减速电机3-主动链轮2-链条-从动链轮1-主轴4-升降卷筒5-升降链条-载车板7，实现载车板

44、的垂直升降，完成垂直升降运动。3.3.4载车板的结构和尺寸的设计由于本设计存车容量，考虑力学性能，设计结构尺寸如图3.3.6。 整体由冷弯空心型钢和钢板焊接而成。 后横梁钢材选用矩形冷弯空心型钢结构（gb/t6723-1986）。根据实际需求选择尺寸h×b×t=100×50×4。确定长度为2000mm,数量为1根。得质量为。车板纵梁选择矩形冷弯空心型钢结构。根据实际物理需求，选择h×b×t=100×50×4.0。确定长度为4900mm,数量为2根。得质量为。中部支撑选择冷弯空心型钢结构。根据实际需求选择尺寸h

45、15;b×t=100×50×4。确定长度为2000mm,数量为2根。得质量为 。根据实际需求选择尺寸h×b×t=50×50×4。确定长度为2000mm,数量为3根。得质量为 。根据实际需求选择尺寸h×b×t=50×50×4。确定长度为900mm,数量为10根。得质量为 。根据实际需求选择尺寸h×b×t=25×25×2。确定长度为4850mm,数量为3根。得质量为 。钢板材料采用2.5mm花纹钢板做轮行进面板质量为，1.5mm钢板做中面板质量为。则

46、整个载车板的重量约为440 kg。 图3.3.6载车板结构示意图3.3.5升降系统各零部件的结构设计和尺寸确定 本系统主要通过电动机带动卷筒通过钢丝绳提升或下放载车板。结构主要由托架、钢丝绳及滑轮组件、链和链轮组件、卷筒组件、电动系统等组成。3.3.5.1 升降系统结构的初步设计对升降结构设计计算，其初步结构主要由螺栓、h边梁钢、链轮、滑轮、 钢板 、连接板支撑钢等组成。 图3.3.7升降系统3.3.5.2 钢丝绳的设计计算(gb/t8918)1.钢丝绳的设计计算及选择（1）类型选择根据起重机型用钢丝绳选择双绕绳式；按钢丝绕制方法选择交互捻绕型；按钢丝绳中丝与丝接触状态选择线接触型；按股绳截面

47、形状选择圆形；按钢丝绳绳芯形式选择钢芯型。（2）选择计算按gb/t381-1983计算，计算方法如下： （31）式中d-钢丝绳最小直径（mm）-钢丝绳最大静拉力（n）c-选择系数（mm/）选择c=0.109，安全系数n=6.对钢丝绳受力分析 图3.3.8升降机构总体受力t-即为钢丝绳受力。g-钢丝绳所提升的重物，包括载车板及附属零件，电机，滑轮，导轮，链轮等。粗略计算电机，滑轮，导轮，链轮及附带零部件质量那么它们总体质量为100kg， 那么g的估算值为 g=2000+100+500kg30000n 钢丝绳的最大受力所以钢丝绳的最小直径故选择直径选择钢丝绳公称直径为钢丝绳应力的校核：钢丝绳的破断

48、应力应该满足公式 式中 所选用的钢丝绳最小破断拉力（n）； n安全系数， 77500=53500n直径为11mm的钢丝绳公称抗拉强度为，所以该钢丝绳的最小破坏拉力为64.4kn钢丝绳安全系数n=644000/53500=12选择起重机型线接触钢丝绳11 nat 6x37+iwr 1670型号钢丝绳。3.3.5.3 钢丝绳夹的选择(gb/t3811)图3.3.9钢丝绳夹根据gb/t 5976-1986选择a=21.0 b=37 h=51螺母m10材料为kth350-10(gb/t5976-1986)钢丝绳夹的使用方法：每个接头处的钢丝绳夹最少为4个，其安装结构及尺寸如下图： 图3.3.10钢丝绳

49、夹的安装位置其中a=(67)d。=6677mm 取a=70mm。3.3.5.4 滑轮及其组件的设计计算1.材料和结构的选择滑轮用来对钢丝绳进行导向和支撑，以改变绳索及拉力的方向或平衡绳索分支的拉力。本设计的滑轮承受载荷中等，选择材料为q235,制成实体滑轮。2.滑轮主要尺寸的确定图3.3.11滑轮基本尺寸3.滑轮强度的计算 图3.3.12滑轮受力分析假定轮缘是多支点梁，绳索拉力f使轮缘产生弯曲绳拉力的合力(n) 式中 f绳索拉力，为7500n 绳索在滑轮上的包角的圆心角。为37°所以=4759.57n 轮缘最大弯矩（） 式中l两轮副间的轮缘弧长（mm） 4836mm所以=143858

50、0轮缘最大弯曲应力（） 式中 w轮缘抗弯断面摸数（） 许用弯曲应力，应该小于100 所以2.73辐板内压应力（）当绳索拉力合力方向与辐条中心线重合时，辐条中产生的压应力最大 式中 a辐条断面面积（），取a=600断面折减系数，取0.1许用压应力为100所以79.33滑轮安全系数n=100/68=1.26在制造中采用铸件，辐条改为辐板，增加滑轮强度。滑轮满足要求。5.滑轮组件的设计图3.3.13滑轮组件3.3.5.5卷筒的设计计算和尺寸确定1. 卷筒类型的选择选择周边大齿轮式（jb/t9006.11999）。其结构特点是卷筒轴不受转矩，只承受弯矩。一般为开式传动，卷筒绳槽分左右旋。2卷筒几何尺寸

51、的确定 选择单层卷绕单联卷筒，随提升高度增加卷筒长度。卷筒上有螺旋槽部分长计算公式 d卷筒名义直径,通过jb/t9006.11999选择220mmd 钢丝绳直径,d=11最大起升高度，取2300mm a 滑轮组倍率，a=1d0=d+d卷筒计算直径，由钢丝绳中心算起的卷筒直径。z1.5为固定钢绳的安全圈系数，取1.6p 绳槽槽距，查表p=12。选取卷筒的部分尺寸，卷筒槽形选标准槽形即可。选择基本尺寸d=220mm 内径d1=200mm二层卷筒l=(2300/3.14x(200+11)+1.6)x12=60.9mm取l=74mm图3.3.14卷筒基本尺寸三，四层卷筒l=(6300/3.14x(20

52、0+11)+1.6)x12=133.3mm取l=146mm3、卷筒的技术条件a、材料 ht250灰铸铁。铸铁件需经时效处理一消除内应力铸钢件应进行退火处理b、表面质量 卷筒不得有裂纹，成品卷筒的表面上不得有影响使用性能和有损外观的显著缺陷c、尺寸公差和表面粗糙度 同一卷筒上的螺旋槽的表面粗糙度不得超过2级。d、形位公差 卷筒上配合圆（d1）的圆度比t1、同轴度 t2、左右螺旋槽的径向圆跳动t3以及端面圆挑动t4，不得大于gb/t1184中的下列值： 不低于84、钢丝绳在卷筒上的固定 绳端在卷筒上的固定必须安全可靠。 图3.3.15 钢丝绳固定 卷筒隔板用于各种原股钢丝绳的固定。 图3.3.16

53、卷筒隔板基本尺寸5卷筒最小直径的计算计算公式dmin=hd dmin 按钢丝绳中心计算的滑轮和卷筒的最小直径 h 与机构工作级别和钢丝绳有关的系数h=18dmin =18×100=180钢丝绳绕进绕出滑轮槽时偏角的最大角不大于40 钢丝绳绕进绕出卷筒时钢丝绳离螺旋槽两侧的角度不大于9.506.卷筒强度计算 卷筒的材料一般采用不低于ht250铸铁。 忽略卷筒自重力，卷筒在钢丝绳最大拉力作用下，使卷筒产生压、弯曲和扭应力，其中压应力最大。由于l3d时只计算压应力。因为是单层卷绕，压应力应按下式计算 205 mp205/5=41 mp 0.75x7500/25/12=18.75mp41mp卷筒安全系数n=41/18.75=2.19所以卷筒合格。3.3.5.6 升降链及链轮的选择(jb/t8910-1999-4.4.1)1链的类型选择 本设计链起到平衡和传动的作用，根据实际需要选短节距精密滚子链（简称滚子链<gb/t12431997>），其结构特点：由外链节和内链节铰接而成。销轴和外链板、套筒和内链板为静配合；滚子空套在套筒上可以自由转动，以减少啮合 时的摩擦和磨损，并可以缓和冲击。2滚子链的基本参数和尺寸根据实际需要升降选择链条20a型链条，尺寸如图3.3.17。 图3.3.17滚子链结构尺寸 iso