PPY多层平面移动立体车库设计计算书知识讲解

1、此文档收集于网络，如有侵权请联系网站删除PPY多层平面移动立体车库设计计算书设计计算电气设计校核杭州福瑞科技有限公司2 0 1 4年1 2月此文档仅供学习和交流目录第一部分机构设计计算一、提升速度及电机选型设计计算二、链条的选用及校核三、主轴的设计计算四、行走速度及行走电机选型五、行走传动轴的设计计算六、横移速度及横移电机选型第二部分结构设计计算一、计算荷载分析二、立柱设计计算三、横梁（轨道梁）设计计算四、立柱与横梁螺栓连接设计计算五、焊缝连接设计第三部分电气设计说明此文档收集于网络，如有侵权请联系网站删除PPY多层平面移动立体车库设计计算书多层平面移动立体车库为平面移动类停车设备。工作原理为

2、多层车台使用提升电机工作，升降载车板及车辆至停车 层 经行走电机行走台车，通过横移动作横移至停车位。通过电控程序的 合理设定，达到自动存取车的目的，使有限的停车空间可倍数停放车 辆。第一部分机构设计计算一、提升速度及电机选型设计计算1、提升载荷条件说明(1)载车板自重Gi： 1800 kg载车重G2： 2300 kg配重G3 ： 3000 kg提升链条重G4： 600 kg(2)空载时：W 空=3000-1800+600=1800 kg 重载时：W 重 =2300+1800-3000+600=1700 kg(3)在空载时提升承受最大载荷，按空载时设计计算提升电机2、选用传动系统说明电机链轮电机

3、简图3、提升电机采用SEW减速电机拟选用行走电机型号：K97DV160M4规格：AC380V, 50Hz, llkW；输出轴转速(n) ： 52r/min ；输出轴额定扭距：2040Nm；4、电机、传动链轮：直径152. 71mm齿数Z=15节距P=31. 75 inm5、主轴上提升链轮：直径152.71皿 齿数Z=15节距P=31.75 mm提升速度:V=ZNP/60/1000此文档仅供学习和交流此文档收集于网络，如有侵权请联系网站删除=15*65 X 31. 75/60/1000 0.516 m/s=31. 16 m/min提升电机扭力及功率校核提升重量W =1900Kg(1)提升电机扭距

4、校核：主轴所承受的扭距M=Fr =1900X9. 8*(152. 71/2/1000)/2 心 1422. 6Nm M 小于电 机的额定扭距为2040Nm,所以符合要求。(2)提升电机功率校 核：提升所需要功率为：P»=FV=1900x 9. 8*0.413 4-10007.6 kw 传动系统效率 n =0. 85P计算二P静/ n 9. 02 kw因为电机的额定功率为 llkw,大于P计算，所以符合要求。二、链条的选用及校核选用双排链20A GB/T 1243-2006 ；查机械 设计手册：双排链20A抗拉强度：Fu=174kN车载板自重：Gi=1800kg；车重：G2=2300k

5、g；配重：Gs=3000kg 提升速度:V=0.413 m/s车载板吊挂方式：采用四点吊挂，倍率1每一吊点采用一根双排链 吊；每一吊点有一根20A双排链吊挂，汽车重量采用6： 4分 配；贝人每根双排链所受的静载为：F 静二 Gi/4+0. 6*G 2/2+ G 3/4=1890*9. 8= 18. 522kN 根据GB/T17907,链条安全系数为：S三6(Vl m/s时)；链条 实际安全系数为：S=F u/ F静=174/18. 522弋9.39 三S符合准无人式停车设备6倍系数。三、主轴的设计计算d三(5T/ t ) 1/3查机械设计手册实心轴直径按转矩计算公式为:1、主轴轴径计算已知主轴

6、所需传递扭矩：T=1422. 6Nm=1422600Nmm主轴材料45钢调质：t为3040 N/mm?取门=40代入公式1/3 1/3d(5T/ t ) 13 =( 5*1422600/40 )1 =55. 1mm 截面有一键 槽增大 4%5% d255. 1* ( 100+4)%=57. 3mm 整零后 d二60mm2、主轴强度安全系数校核查机械设计手册第5版2 2 1/2S=SgSt/ ( S c2+St2) 1/2三S此文档仅供学习和交流此文档收集于网络，如有侵权请联系网站删除So= 0 -1 / ( Ka/ 8/£。)Oq+中。m ST = T -1/ (Kt/T a+W t

7、 T m )经受力分析：。a=M/W。否0 T a= T =T/2WpM=FL=5238*0. 0863=452. 04Nm受力分析图如下F=5238NM960mm86. 3mm查机械设计手册第5版并代入公式。a=M/W=452. 04/18. 26=24. 76 MPaT a= T6+0 =4. 125m=T/2Wp=1496. 56/39. 47=18. 96 MPaS o=270*1076+0. 21*18. 96*=3.45 ( 1. 97/0.92/0. 81) *24.76*10W2 2 1/2S=SoSt/( S o2+St2) 1/2S -155*1()6/ ( 1. 51/0

8、.92/0. 76) *18.96*10=4. 125*3.45/( 4. 125查机械设计手册：S= 1.32.5S三S,主轴强度安全系数满足要求四、行走速度及行走电机选型 1、台车自重：1200 kg载车重：2300 kg行走滚轮：130mm2、拟选用行走电机型号：S57DT80N4规格：AC380V, 50Hz, 2. 2kW；输出轴转速(n) ： 154r/min ；输出轴额定扭距：123 Nm；3、(1)行走速度：V=154* 兀 *130/1000 62. 86 m/min(2)行走所需扭矩：行走时滚轮和导轨间的滚动摩擦扭矩Mi (摩擦 副材料为尼龙和钢)Mi=NK = (1200

9、+2300) *9.8*2=68600 Nmm=68. 6 Nm滑动轴承(轴径50) mm的摩擦转矩T,摩擦因 数 u=0. 022 1/2T=Fq(1/2* u/ (1+ u 2) 1/2 = (1200+2300) *9.8*0.05/2* ( 0. 02/ (1+ 0. 02 2) 1/2 = 17. 15 Nm 行走所需扭矩 M= (Mi+T) /0. 85心100.88 Nm输出轴额定扭距124 Nm大于所需扭矩100. 88 Nm,满足要求(3)行走所需功率：行走滚动摩擦所需电机功率：Pi=FV=Mi/R*V=68. 6/0. 065*62. 86/60/1000 1. 105 K

10、W 此文档仅供学习和交流 此文档收集于网络，如有侵权请联系网站删除滑动轴承(轴径50) mm的摩擦损耗所需功率：P2= F q 兀 dn* u/ (1+ u 2) 1/2 )=3. 5*9. 8*3. 14*0. 05*154/60* 0. 02/(1+ 0. 02 2) 1/2 % 0. 276 KW行走所需电机功率P=(P i+ P2)/0.85 1.626 KW选用电机功率2.2 KW大于行走所需功率1.626 KW,满足要求五、行走传动轴的设计计算Nm=100880Nmm查机械设计手册实心轴直径按转矩计算公式为:1、传动轴轴径计算已知主轴所需传递扭矩：T=100. 88 d(5T/ t

11、 ) "3 主轴材料 45 钢：t为 3040 N/mm2 取T =30代入公式1/3 1/3d2(5T/ t ) 1/3 =(5*100880/30 )1/3=25. 62 mm 截面有一键槽 增大 4%5% d三25.62* ( 100+5)%=26. 9mm 取 di=30mm(无键槽)d 2=35mm d3=40mm(无键槽)2、主轴强度安全系数校核查机械设计手册第5版2 2 1/2S=SoSt/( S o2+ST2) 1/2 2 SS°=。-1 / (K。/ 8/£。)Oa+中 °Om S t=工-1/ (Kt/ B/£t)T a+

12、t T ra )经受力分析，危险截面在d3=40mm处；且。a=M/W。m=0T a= T m=T/2WpM=FL=5716. 67*0. 08=457. 33 Nm 受力分析图如下F=5716.67N80mm 398mm查机械设计手册第5版并代入公式o a=M/W=457. 33/6. 283=72. 79 MPat a= t m=T/2Wp=100. 88/25. 123=4. 02 MPaS o =270*107 ( 1.92/0. 92/0. 88)*72. 79*10 6+0 =1. 56S155*1()6/ ( L 58/0. 92/0.81) *4.02*10 6+0. 21*4

13、.02*10 ) =16. 55221/222 1/2S=SoSt/( S o2+St2) 1/2 =1.56*16. 55/( 1. 56 2+16. 552) 1/2=1.55查机械设计手册:S=L3"2.5S三S,主轴强度安全系数满足要求 六、横移速度及横移电机选型 此文档仅供学习和交流此文档收集于网络，如有侵权请联系网站删除此文档收集于网络，如有侵权请联系网站删除拟横移电机选用型号：JNAP-22DX 1HP规格：AC380V, 50Hz, 0. 75kW；输出轴转速n： 95 r/min ；输出轴额定扭距：67 Nm；横移主动链轮：直径45. 08mm齿数Z=ll节距P=1

14、2. 7 mm横移被动链轮：直径45. 08mm齿数Z=ll节距P=12. 7 mm横移滚筒：48mm载车重G2： 2300 kg（D横移框横移速度V=95 x 冗 x0. 048 心 14.3 m/min（2）横移框所需扭矩（车载重量按6:4）滑动轴承（轴径24）inni的摩擦转矩T,摩擦因数取u=0. 15T 摩=FqcI/2* u/(l+ u 2) 1/2 )=2300*9. 8*0. 024/2* 0. 15/(1+ 0. 15 2) 1/2 心 40. 12 Nm查机械设计手册：滚子链传动效率ni=0. 96 ,联轴器效率n2=0. 995,输送滚筒效率n 3=0. 96;经受力分析

15、，横移时在、丁2、丁3、。位置所需扭矩为最大T1二T摩*0.6/2/( n 1 n 2 n 3)=40. 12*0. 6/2/ (0. 96*0. 995*0. 96)=13. 13Nm T2=T 摩*0. 6/2/( ni15n 2 n 3)= 40. 12*0.6/2/(0.9615*0. 995*0. 96) =22. 7Nm T3=T 摩*0. 4/2/( n 1n 2 n 3)二40. 12*0. 4/2/(0. 96*0. 995*0. 96)=8. 75 Nm T4=T 摩*0. 4/2/( n L n 2 n 3) = 53*0. 4/2/(0. 96 15*0. 995*0.

16、 96) =15. 5Nm 横移所需扭矩 Tmax=T1+T2+T3+T4心60. 1 Nm输出轴额定扭距67 Nm大于所需扭矩60. 1 Nm,满足要求(3)横移框所需电机功率P=TN/9550=60. 1*95/9550 0. 6 kW 已知选用电机功率为 0. 75kW大于所需功率0. 6 kW符合要求。第二部分结构设计计算、计算荷载分析1、结构及载车机构自重一组结构停车设备的重量约36吨。2、载车重量每辆车重2300kg3、风载荷计算与分配根据GB3811,风载荷Pw的计算公式为：Pw =CK hQAC-风力系数；Kh-风压高度变化系数；2q一计算风压，N/M "2A起重机或

17、物品垂直于风向的迎风面积，M对型钢制成的平面桁架（充实率0.3 0.6）其风力系数C： C=1.6风压高度变化系数K h：考虑当地为内陆地区，则和高度变化的对应关系为：0 3Kh= （h/10） , =1.25计算风压Q,按照GB3811非工作状态计算风压（沿海）qni= 6 02220 - 1 0 0 0 N/M -取 qm= 1 0 0 0 N/M 工作状态计算风压 qii = 2 5 0 N/M -说明：风载计算中，考虑上部车辆的挡风而积，最大挡风高度按21290mm取值。起重机或物品垂直于风向的迎风面积A按垂直面算（见上图）此文档仅供学习和交流此文档仅供学习和交流此文档收集于网络，如有

18、侵权请联系网站删除对二片并列等高的型式相同的结构 迎风面积A = A1 + nA 2A i = A 2 =中 i A l甲 i=0 .3-0 . 6 取甲 i=0 . 62A l = H * L = 16. 2*5. 64 = 92 m n 一两片相邻桁架结构前片对后片的挡风折减系数根据间隔比a/h=3. 03,查表得n = 0.1则迎风面积A = A 1+ n A 22=(0 . 6 + 0 . 1* 0 . 6 ) *92 = 60. 72 m下面计算风载荷Pw非工作状态下的风载荷 Pwi= 1 . 6 *1.25* 1 0 0 0 *60.72 =119.4*10 3 N3工作状态下的风

19、载荷 Pw2= 1 . 6 * 1.25* 2 5 0 *60.72 =29.6*10 3 N4、动载荷影响分析车库运行中存在以下动载：(1)横向平移起、制动惯性载荷，在结构上部为桁架支撑，此项动载远小于由风载荷引 起的水平横向载荷，故忽略不再计算.(2)横向平移因轨道间隙引起的冲击动载，影响甚微，忽略(3)由突然起升或下降制动引起的冲击动载，动载系数 LI o由于此项动载是一辆车及载车台的动负荷，主要影响活动车架及横梁的载荷，对于立柱受力可忽略。二、立柱设计计算1、立柱受力分析本设备的立柱总共有四支，左、右各二支，由力学分析可知：中间的二支立柱受力最大，由于各立柱截面及外形尺寸相同，故只计算

20、中间立柱底板的强度。中间2根立柱承受设备自重和载车重量的1/2 ,也承受风载的l/2o工作状态下，中间单立柱承受的最大轴力N=N 自重/4+ N 载车/2+ ( Pw2*5. 5/2 ) /5. 55/2N = 36000/4*9.8 + 2300*9/2*9.8+29.6*10 昧5. 5/ (2*2*5.55)= 254791 N=25101. 1 kgf在非工作状态下，中间单立柱承受的最大轴力此文档收集于网络，如有侵权请联系网站删除1 1 Pwi 5. 5 2N N自重 2 5.554 33*5 5/(2*2*5 65) =127442 NN = 36000/4*9. 8 +158.4*

21、10立柱底板采用厚度30毫米的Q235热轧钢板焊接而成，外形尺寸为500mm*500按工作状态下进行校核。2、立柱底板之强度：mm*30mm ,可近似认为立柱底板为受等分布负荷之平面板，根据 GB381183,对 Q235 钢材，其。s=235Mpa,。b=390MPa。b 二235/390 = 0.6< 0. 7对立柱底板，主要承受压应力，因此这里仅计算其端面承压许用应力。川I：2Ocdli =1.5oi=o s=235MPa =2350 KG/CM现在计算立柱底的实际承压应力。=F/S中间单只底板承重F=24351. 1 kgf o底板面积 S 为：S=50*50=2500 CM2那

22、么。=F/S=26101. 1 /2500=10. 44 KG/CM 2=1. 04 MPa。< 。力i,立柱底板的实际承压应力。符合规范要求。对底板再进行局部压应力计算，设载荷偏向全部作用在240*240的单翼上。萨F/( t*c)t 一板厚，t=30MM c一集中负荷分布长度c=240MMom= F/( t*c) =26101. 1*9.8/ ( 30*240 ) =35. 14 Mpa。m< 。cd i立柱底板局部压应力。m,也符合规范要求3、立柱强度计算:选用立柱为200*200*8方管(见下图)2截面为200*200*8 ，其截面积S为：S=6L44cnf,3W=378.

23、 14 cm此文档收集于网络，如有侵权请联系网站删除立柱所受最大力F与立柱底板相同，F=255791 N。立柱受压强度。：。2n=F/S=255791 / 61. 44*10 - 41.63 Mpa33M 风载二 P w2/2 XH/8 =39.6*10 3 X19. 5/16 48.3 X103 NmM 车载二 Mmax X 2=7210.8*2 Nm 弋 14. 42 X103 Nm。车载二M车载/W=(14. 42 X 103)/378. 14 38. 1 Mpa取on立柱受压受弯的强度 和。二 M 风载 /W+ 。 n3=(48. 3 X 103)/378. 14+ 41.6 % 12

24、7.73 + 41.6 =169. 3 Mpa 对 Q235 200*200*8方管，其。s=235 Mpa,根据GB3811 ,拉伸、压缩、弯曲许用应力 。1为：。i=o s/l. 3=180.8 MPa立柱实际承受应力在标准规定的许用应力内， 故设计符合要求。三、横梁(轨道梁)设计计算1、横梁(轨道梁)强度校核轨道梁选用125*125*6.5*9型钢，根据受力分析，其最大弯曲力矩在单跨中点处，由于 各跨受力相等，故仅对一处进行弯曲强度设计和校核。现在计算A处的实际最大弯曲应力。：O = | M | max/W 3 对125*125*6. 5*9型钢的截面系数计算为131. 14 cm 3

25、横梁选用200*100*5.5*8号H钢，截面系数为W323. 63 cm3,经分析受力最大处、 跨度最大处与轨道梁相同，并且截面系数比轨道梁大，故只设计和校核轨道梁；最大弯矩I Ml皿在单跨中点处，承载1辆车，动载系数1. IoF = ( 1. 1*2. 3+0. 5+1. 2) *1000 /2 *9.8+210*9.8 =22785 N经受力分析：承载最大时Fs=12258 N此文档仅供学习和交流此文档收集于网络，如有侵权请联系网站删除L= 5640 mm =5. 64 m L1=L2= 1545 mm =1. 545 m L3= 2550 mm =2. 55 m I MImax=Fs*

26、L/4=12258*5.64/4417283. 8 NM计算其实际最大弯曲应力：。二| M | max/W2=17283. 8/131. 14131.8 MPa 此处。=o s/l. 3=180. 8 Mpa ,显然故横梁强度符合要求。2、横梁(轨道梁)刚度校核 根据标准，当满载小车位于跨中时，主横梁垂直静挠度匕应 满足下述要求：Yl WL/700 ,其中L为起重机跨度。这里水平横梁为Yl最大处其跨度L=5640 mm则许用挠度为5640/700=8. 05 mm下面计算实际度挠度匕实际挠度 Yl=-(F*X3*X)/(3*E*I zL 3) E材料的弹性模量，Q235 为 E=206*103

27、MPa Iz材料的截面惯性矩对 125*125*6. 5*9 型钢的梁 惯性矩 I z= 824. 77*10 4 mm133343 实际挠度 Yl= -(12258*2820 3*2820 3)/ (3*206*10 泳824.8*10 “*5640 ) = -8 mm由于实际挠度Yl W许用挠度Yl=8.05 mm所以结构 件刚性校核合乎要求。四、立柱与横梁螺栓连接设计计算立柱与横梁连接为：螺栓GB/T5782-2000 M12M5 ，性能等级8.8级。载荷分别有受轴向载荷紧螺栓连接多层平面移动立柱与横梁的连接在重载时载荷相同，8颗，受横向载荷紧螺栓连接4颗，且每组螺栓的每颗螺栓可视为所受

28、力均匀分布。受轴向载荷紧螺栓连接8颗为：螺栓GB/T5780-2000 M12M5 ,性能等级4.8级。受横向载荷紧螺栓连接4颗为：螺栓GB/T5780-2000 M12M5 ,性能等级8.8级。重载时12颗螺栓所受总载荷F总=6860+544=7404N 经连接板所能承受载荷分析：受轴向载荷受1178N和横向载荷6226N分布，受轴向载荷的平均每颗螺栓载荷为：F轴 =1178/8=147. 25N ；受横向载荷的平均每颗螺栓载荷为：F= 6226/4=1556. 5 N21、受轴向载荷紧螺栓连接计算公式为：。=1.3 F轴/(几/4*d i2) < o 。=1.3*147.25/ (n

29、 /4*10. 106 2) =2. 39 MPa 查机械设计手册第五板。二。s/S s=320/3=106. 67 MPaM12螺栓。N。故符合要求。22、受横向载荷紧螺栓连接计算公式为：。=1.3 Fp/ (兀/4*d /)< o其中 Fp=Kf F mf) =1.2*1556.5/ ( 1*0.16 ) =11673.75 N0=1.3*11673. 75/ (Ji /4*10. 106 2)=189. 2 MPa 查机械设计手册第五板。二 。s/S s=640/3=213.33 MPaM12螺栓。2。故符合要求五、焊接连接计算当焊缝承受复合应力时.，对接焊缝的强度按下式计算：0

30、h焊缝的许用应力(见下表)焊缝的许用应力焊缝种类应力种类符号用普通方法检查的手工焊自动焊、精确方法检查的手工焊对接拉伸、压缩应力O “10.8。对接及贴角焊缝剪切应力T0.8。/ 2L。 /2表中。为结构件材料的基本许用应力。这里Q235钢板。s/Ob <0.7,则:拉伸、压缩、弯曲许用应力。】1为：O i=o s/1. 5此文档仅供学习和交流此文档收集于网络，如有侵权请联系网站删除剪切许用应力为：T i= o i/ 3此文档仅供学习和交流此文档收集于网络，如有侵权请联系网站删除端面承压许用应力Ocdi为：Ocdi=l.5 O i下面计算焊接应力，中间立柱的固定架受力最大，其筋板处为双面

31、连续焊（见下图）承受纵向剪力，根据前面（二）的计算，剪应力T =F/A剪力大小F为：F=钢构分摊重量 + 车辆分摊重量二（29000/4+2300*9/4 ） /2=6987. 5*9. 8=68477. 5 N受剪面的面积A为：A=B*H*2B焊缝长度 B=200+110=330MMH一焊缝高度查表得对10MM厚钢板焊缝高度H=4 6MM,取H=4MMA=2*330*4 =2640MM2剪应力t =F/A =68477. 5/2640=25. 94 Mpa剪切基本许用应力 5L为：1/2 1/2 1/2 7 尸。i/31/2 =。s/1. 5/3 1/2 =235/1. 5/3 12 =90. 5 Mpa1/2焊缝的许用剪切应力Th = 0. 8 T :/ 2 1/2= 0. 8*90. 5/1.414 = 51.2 Mpa 焊缝的剪应力t小于焊缝的许用剪切应力th且倍率为51.2/25. 94=