PPY多层平面移动立体车库设计计算书

1、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1 4年2月目 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

2、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G1：1800 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，11kW； 输出轴转

3、速(n)：52r/min； 输出轴额定扭距：2040 Nm；4、电机、传动链轮: 直径f152.71mm 齿数Z=15 节距P=31.75 mm5、主轴上提升链轮：直径f152.71mm 齿数Z=15 节距P=31.75 mm 提升速度:V=ZNP/60/1000 =15*6531.75/60/10000.516 m/s=31.16 m/min 提升电机扭力及功率校核提升重量 W =1900Kg（1）提升电机扭距校核：主轴所承受的扭距M=Fr=19009.8*(152.71/2/1000)/21422.6NmM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

4、率为:P静=FV=19009.8*0.41310007.6 kw传动系统效率=0.85P计算= P静/9.02 kw 因为电机的额定功率为11kw，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：G1=1800kg；车重：G2=2300kg；配重 ：G3=3000 kg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；则，每根双排链所受的静载为： F静= G1/4+0.6*G2/2

5、+ G3/4=1890*9.8= 18.522kN根据GB/T17907，链条安全系数为: S6（V1 m/s 时)；链条实际安全系数为：S=F u/ F静 =174/18.5229.39S符合准无人式停车设备6倍系数。三、主轴的设计计算1、主轴轴径计算 已知主轴所需传递扭矩：T=1422.6Nm=1422600Nmm 查机械设计手册实心轴直径按转矩计算公式为：d(5T/)1/3 主轴材料45钢调质：为3040 N/mm2 取=40代入公式d(5T/)1/3=（5*1422600/40）1/3=55.1mm截面有一键槽增大4%5% d55.1*（100+4）%=57.3mm 整零后d=60mm

6、2、主轴强度安全系数校核查机械设计手册第5版S=SS/( S2+S2) 1/2 S S=-1/K/)+m S=-1/K/)+m经受力分析：=M/W m=0 =m=T/2WpM=FL=5238*0.0863=452.04Nm受力分析图如下86.3mm960mmF=5238NTM查机械设计手册第5版并代入公式=M/W=452.04/18.26=24.76 MPa=m=T/2Wp=1496.56/39.47=18.96 MPa S=270*106/1.97/0.92/0.81)*24.76*106+0=4.125 S=155*106/1.51/0.92/0.76)*18.96*106+0.21*18

7、.96*106=3.45S=SS/( S2+S2) 1/2=4.125*3.45/( 4.1252+3.452) 1/2=2.646查机械设计手册: S=1.32.5 SS, 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：f130mm2、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*130/100062.86 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M1（摩擦副材料为

8、尼龙和钢）M1=NK =(1200+2300)*9.8*2=68600 Nmm=68.6 Nm滑动轴承(轴径f50)mm的摩擦转矩T，摩擦因数u=0.02T=FQd/2*u/(1+ u2)1/2=(1200+2300)*9.8*0.05/2*0.02/(1+ 0.022)1/217.15 Nm 行走所需扭矩 M=（M1+T）/0.85100.88 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：P1=FV= M1/R*V=68.6/0.065*62.86/60/10001.105 KW滑动轴承(轴径f50)mm的摩擦损耗所

9、需功率：P2= FQdn*u/(1+ u2)1/2=3.5*9.8*3.14*0.05*154/60*0.02/(1+ 0.022)1/20.276 KW行走所需电机功率 P=(P1+ P2）/0.851.626 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1、传动轴轴径计算 已知主轴所需传递扭矩：T=100.88 Nm=100880Nmm 查机械设计手册实心轴直径按转矩计算公式为：d(5T/)1/3 主轴材料45钢：为3040 N/mm2 取=30代入公式d(5T/)1/3=（5*100880/30）1/3=25.62 mm截面有一键槽增大4

10、%5% d25.62*（100+5）%=26.9mm 取d1=30mm（无键槽） d2=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S=SS/( S2+S2) 1/2 S S=-1/K/)+m S=-1/K/)+m经受力分析，危险截面在d3=40mm处；且=M/W m=0 =m=T/2Wp M=FL=5716.67*0.08=457.33 Nm受力分析图如下 80mm 398mmF=5716.67NTM查机械设计手册第5版并代入公式=M/W=457.33/6.283=72.79 MPa=m=T/2Wp=100.88/25.123=4.02 MPa S=270*

11、106/1.92/0.92/0.88)*72.79*106+0=1.56 S=155*106/1.58/0.92/0.81)*4.02*106+0.21*4.02*106=16.55S=SS/( S2+S2) 1/2=1.56*16.55/( 1.562+16.552) 1/2=1.55查机械设计手册: S=1.32.5 SS, 主轴强度安全系数满足要求六、横移速度及横移电机选型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f45.08mm 齿数Z=11 节距P=12.7

12、mm横移被动链轮：直径f45.08mm 齿数Z=11 节距P=12.7 mm横移滚筒：f48mm载车重G2：2300 kg（1）横移框横移速度V=95 xx0.04814.3 m/min（2）横移框所需扭矩(车载重量按6:4)滑动轴承(轴径f24)mm的摩擦转矩T，摩擦因数取u=0.15T摩=FQd/2*u/(1+ u2)1/2=2300*9.8*0.024/2*0.15/(1+ 0.152)1/240.12 Nm 查机械设计手册：滚子链传动效率1=0.96，联轴器效率2=0.995，输送滚筒效率3=0.96;经受力分析，横移时在T1、T2、T3、T4位置所需扭矩为最大T1=T摩*0.6/2/

13、(123)= 40.12*0.6/2/(0.96*0.995*0.96)=13.13NmT2=T摩*0.6/2/(11523)= 40.12*0.6/2/(0.9615*0.995*0.96)=22.7NmT3=T摩*0.4/2/(123)= 40.12*0.4/2/(0.96*0.995*0.96)=8.75 NmT4=T摩*0.4/2/(11523)= 53*0.4/2/(0.9615*0.995*0.96)=15.5 Nm 横移所需扭矩 Tmax=T1+T2+T3+T460.1 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=

14、60.1*95/95500.6 kW已知选用电机功率为0.75 kW大于所需功率0.6 kW符合要求。第二部分 结构设计计算一、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=CKhqAC风力系数；Kh风压高度变化系数；q计算风压， N/M2A起重机或物品垂直于风向的迎风面积 ，M2对型钢制成的平面桁架（充实率0.30.6）其风力系数C：C=1.6风压高度变化系数Kh：考虑当地为内陆地区，则和高度变化的对应关系为: Kh=（h/10）0.3=1.25计算风压q，按照GB3811

15、非工作状态计算风压（沿海）qN/M2 取qN/M2工作状态计算风压qN/M2 说明：风载计算中，考虑上部车辆的挡风面积，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按垂直面算（见上图）对二片并列等高的型式相同的结构迎风面积+. 取.*16.2*5.6492 m2两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.1则迎风面积+（.+.1*.）*9260.72 m2下面计算风载荷PW非工作状态下的风载荷PW.*1.25*60.72119.4*103 工作状态下的风载荷PW.*.25*60.7229.6*103 4、动载荷影响分析车库运行中存在以下动载

16、：（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1.1。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、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1/2。工作状态下，中间单立柱承受的最大轴力N=N自重/4+ N

17、载车/2+（PW2*5.5/2）/5.55/2 N = 36000/4*9.8 + 2300*9/2*9.8+29.6*103*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 N = 36000/4*9.8 + 158.4*103*5.5/(2*2*5.55) =127443 N =13004.4 kgf 按工作状态下进行校核。2、立柱底板之强度：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 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

18、，其s=235Mpa，b=390MPas/b = 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cdI：cdI =1.5I=s=235MPa =2350 KG/CM2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。底板面积S为：S=50*50=2500 CM2那么=F/S=26101.1 /2500=10.44 KG/CM2=1.04 MPa cdI，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m= F/( t*c)t板厚，t=30MMc集中负荷分布长度

19、c=240MMm= F/( t*c) =26101.1*9.8/（30*240） =35.14 Mpam cdI 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）截面为200*200*8，其截面积S为：S=61.44cm2 W=378.14 cm3立柱所受最大力F与立柱底板相同，F=255791 N。立柱受压强度：N=F/S=255791 /61.44*102 41.63 MpaM风载 = PW/2H/8 =39.6*103 19.5/1648.3103 NmM车载 = Mmax 2=7210.8*2 Nm 14.42 103 Nm车载= M车载

20、 /W=（14.42 103)/378.1438.1 Mpa 取N立柱受压受弯的强度和= M风载 /W+ N = (48.3103)/378.14+ 41.6 127.73 + 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I为：I=s/1.3=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

21、A处的实际最大弯曲应力：=Mmax/W对125*125*6.5*9型钢的截面系数计算为 W131.14 cm3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 Mmax 在单跨中点处，承载1辆车，动载系数1.1。F =（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 NL= 5640 mm =5.64 m L1=L2= 1545 mm =1.545 m L3= 2550 mm =2.5

22、5 mMmax = Fs*L/4= 12258*5.64/417283.8 NM计算其实际最大弯曲应力：=Mmax/Wz=17283.8/131.14 131.8 MPa此处=s/1.3 =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YL应满足下述要求： YL L/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YL 实际挠度YL=-（F*X3*X3）/（3*E*IZ L3）E材料的弹性模量，Q235为E=206*103 MPaI

23、Z -材料的截面惯性矩对125*125*6.5*9型钢的梁 惯性矩Iz= 824.77*104 mm4实际挠度YL= -(12258*28203*28203)/（3*206*103* 824.8*104*56403）= -8 mm由于实际挠度YL 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 M12*45， 性能等级8.8级。多层平面移动立柱与横梁的连接在重载时载荷相同，载荷分别有受轴向载荷紧螺栓连接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力均匀分布。受轴向载荷紧螺栓连接8颗为：螺栓

24、GB/T5780-2000 M12*45， 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 M12*45， 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横=6226/4=1556.5 N1、受轴向载荷紧螺栓连接计算公式为：=1.3 F轴/（/4*d12）=1.3*147.25/（/4*10.1062）=2.39 MPa查机械设计手册第五板 = S/SS=3

25、20/3=106.67 MPaM12螺栓 故符合要求。2、受横向载荷紧螺栓连接计算公式为：=1.3 FP/（/4*d12） 其中FP=Kf F横/（mf）=1.2*1556.5/（1*0.16）=11673.75 N=1.3*11673.75/（/4*10.1062）=189.2 MPa查机械设计手册第五板 = S/SS=640/3=213.33 MPaM12螺栓 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H按下式计算：H=（2+22）1/2H 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

26、应力H0.8对接及贴角焊缝剪切应力H0.8/ /表中为结构件材料的基本许用应力。这里Q235钢板s/b 0.7，则：拉伸、压缩、弯曲许用应力I为：I=s/1.5剪切许用应力I为：I=I/端面承压许用应力cdI为：cdI=1.5I下面计算焊接应力，中间立柱的固定架受力最大，其筋板处为双面连续焊（见下图），承受纵向剪力，根据前面（二）的计算，剪应力 =F/A剪力大小F为：F= 钢构分摊重量+车辆分摊重量=（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焊缝高度 查表得对10MM厚钢板焊缝

27、高度H=46MM，取H=4MMA=2*330*4 =2640MM2 剪应力=F/A =68477.5/2640=25.94 Mpa剪切基本许用应力I为：I=I/31/2 =s/1.5/31/2 =235/1.5/31/2 =90.5 Mpa焊缝的许用剪切应力H = 0.8I / 21/2= 0.8*90.5/1.414 = 51.2 Mpa焊缝的剪应力小于焊缝的许用剪切应力H且倍率为51.2/25.94=1.97故焊缝校核合乎要求。第三部分 电气设计说明一、电气概述为保障PSH升降横移立体停车设备的安全稳定运行，本产品电气设计遵循的规范如下：通用用电设备配电设计规范GB5005593爆炸和火灾危险环境电力装置设计规范GB 50