毕业设计（论文）-液压电梯与立体车库的组合设计（全套图纸三维） .pdf

i 摘要摘要 综合国内外的有关文献， 对目前液压电梯与利益车库的发展现状和应用前景 作简单概括，并在此基础上提出本课题，同时介绍本论文的主要研究内容，即液 压电梯与立体车库的组合设计；拟定液压电梯设计方案，设计原理图；立体车库 的主要结构设计；液压电梯与立体车库的主要参数确定和校核。因此，本课题致 力于以上几个要求，对老小区进行液压电梯和立体车库的加装，切实缓解目前存 在于老小区中的停车难和上楼难问题。 关键词：关键词：立体车库液压电梯组合校核 全套图纸三维，加全套图纸三维，加 153893706 ii abstract comprehensive literatures at home and abroad, to the present situation of hydraulic elevator and benefit the garage and application prospect were briefly summarized, and based on this put forward this topic, and introduces the main research content of this paper, namely the combination of hydraulic elevator and stereo garage design; for hydraulic elevator design scheme, design principle diagram; three- dimensional garage main structure design; hydraulic elevator and stereo garage and determine the main parameters and checking. therefore, this topic is committed to the above several requirements, of old residential area equipped with hydraulic elevator and parking equipment, effectively alleviate existing in the old residential parking difficulties in and go upstairs. keywords: stereo garage hydraulic elevator combined check 目录目录 摘要 i abstract . ii 第一章绪论 1 1.1 立体车库国内外的发展概况 . 1 1.1.1 国外的发展状况 . 1 1.1.2 国内的发展现状 . 2 1.2 液压电梯国内外现状 4 1.2.1 国内 4 1.2.2 国外 4 1.3 液压电梯和立体车库组合机构图 5 第二章立体车库的总体设计方案 6 2.1 立体车库提升方式的选择 6 2.2 立体车库的其他部件 7 2.3 立体车库的设计参数 7 2.4 立体车库结构设计的内容及要求 8 第三章液压电梯设计方案论证 9 3.1 剪叉液压电梯 9 3.1.1 结构特点 9 3.1.2 工作原理 9 3.2 直升式液压电梯 10 3.2.1 结构特点 . 10 3.2.2 工作原理 . 10 3.3 背篓式液压电梯 11 3.3.1 结构特点 . 11 3.3.2 工作原理 . 12 3.4 结论及选定方案 12 3.4.1 选定方案 13 3.4.2 电梯总体布局 13 第四章立体车库主体框架设计 15 4.1 立体车库钢结构设计 15 4.1.1 支撑柱设计 15 4.1.2 横梁受力分析 19 4.1.3 纵梁受力分析 20 4.2 载车板受力分析校核 22 第五章液压电梯的校核 25 5.1 电梯受力计算分析： . 25 5.2 滚轮轴的设计计算 29 5.2.1 滚轮轴的计算 29 5.2.2 滚轮轴的弯矩图 30 5.3 定滑轮轴的计算、校核 31 5.3.1 定滑轮轴的计算 31 5.3.2 定滑轮轴的剪力弯矩图 31 5.4 钢丝绳直径的选择 32 第六章立体车库的传动系统 34 6.1 上层载车板提升装置设计 34 6.1.1 升降传动系统设计 34 6.1.2 升降液压系统设计 36 6.1.3 升降液压系统链轮设计 38 6.1.4 升降液压系统传动轴设计 39 6.2 横移液压系统设计 41 第七章液压电梯液压油路设计 43 第八章结论与展望 错误！未定义书签。错误！未定义书签。 8.1 结论 . 错误！未定义书签。错误！未定义书签。 8.2 不足之处及未来展望 . 错误！未定义书签。错误！未定义书签。 致谢 错误！未定义书签。错误！未定义书签。 参考文献 错误！未定义书签。错误！未定义书签。 1 第一章绪论第一章绪论 1.1 立体车库国内外的发展概况立体车库国内外的发展概况 机械式立体车库经过几十年的发展， 已由初期的半自动化控制方式发展到全 自动化的控制方式；机械结构也发展到了模块化设计，便于组合、拆卸；使用材 料和工艺也都有了突飞猛进的发展。如今，立体车库在西欧、东南亚、韩国、日 本都得到了广泛的应用，形成了一个包括制造、安装、使用和维修的行业。 1.1.1 国外的发展状况国外的发展状况 国外经济发达国家其立体车库在过去的几十年中已经得到了充分的发展。 日 本是一个人口众多人均土地资源较少的国家，由于其经济发达，停车难的问题早 就出现，同时也带动了立体车库的发展、使其发展至今已经较为完善，现已经发 展出较多车库种类。同时日本在车库的技术研究与开发、制造、管理等方面的水 平都处于亚洲领先地位， 所建成的立体停车场的数量和其容车量也居于世界前列。 如今在日本全国建设并使用的立体车库的停车位已有 300 万个， 大部分立体车库 是升降横移式车库。而日本的优势主要在多层升降横移车库、水平循环车库、垂 直循环车库、简易升降车库、垂直升降车库等产品上。而在韩国立体车库的技术 发展主要受到其邻国日本的技术影响。韩国的立体车库产业从上世纪 70 年代中 期进入起步阶段，在发展过程中又从其邻国日本引进相关技术，再对引进技术后 不断改进，最后 90 年代立体车库展业进入大规模使用阶段。经过这几个阶段的 快速发展再加上韩国政府的大力支持， 立体车库在韩国国内得到大规模的应用和 再开发，使得韩国这几年的立体车库产业增长速度加快到 30左右，使现在其 产业进入稳步发展阶段。 国外的机械式立体车库发源于上世纪 20 年代的美国，美国建成世界上第一 座机械升降汽车库，但需要由司机自己开车来完成车辆的存取；50 年代以后， 伴随着小汽车的大量增加，在西欧、东南亚、韩国和日本立体车库也得到了广泛 的应用，并形成了一个包括制造、安装、使用和维修的行业完整体系。这些国家 和公司从上世纪六十年代初就开发并使用可最大限度地利用空间的机械式停车 设备，经过几十年的不断发展，立体车库从结构、控制、驱动、监测等方面不断 2 地更新换代，日趋完善。而立体车库的外形也发生了较大的变化，使原来生硬机 械钢架子的立体车库变成了一道独特的城市景观。 1.1.2 国内的发展现状国内的发展现状 我国经济快速发展的同时汽车的数量也在快速发展， 尤其在我国的大中城市。 汽车数量的增长同时也造成了路面的拥堵，许多车辆面临着停车难的问题。面对 这些问题，我国需要大量的停车设施和相关配套设备。据有关方面统计，截止到 2008 年底的数据，我国生产汽车数量增长到近一千万台，同比增长 5左右。由 于我国停车位新建的速度远远达不到每年汽车增长的数量， 致使每年我国仅在停 车位的缺口数量就在 300 多万个左右， 城市现有的停车位远远不能满足人们的需 要。当前我国的车位数量与汽车数量之比约为 1: 5，而正常的平衡比例应当是 1: 1.2，与我国现有情况差距很大，需要大量增加停车位，在城市土地资源紧缺的 情况下通过地面增加车位己成为城市发展的巨大矛盾指引。 为了解决这些，我国从二十世纪八十年代开始使用机械式停车设备。此时我 国的立体车库技术较为落后仅只能进行自我的研究和开发， 此阶段生产企业无法 满足用户的需求，而自动车库种类单一，技术落后，无法满足用户较大的要求。 到二十世纪九十年代，我国开始从国外引进技术，由于大量国外企业进入中国的 立体车库行业，形成了比较多的中外合资企业。而有些有实力的中国企业开始向 国外引进先进的技术，在国内由于其生产成本与国外相比较为低廉，这些企业利 用国外先进技术并根据我国现有经济情况开发出符合我国的先进的立体车库。 到 如今经过近 30 年的发展历史， 尤其是 2000 年以后得到了高速发展， 现在我国的 立体车库行业正处于快速发展阶段并很快进入稳定发展阶段，未来市场巨大。尤 其在，我国的大中型城市中，立体车库需要巨大。但用户对产品的要求有两点， 第一点是降低产品的价格，第二点是提高产品技术和性能。随着我国经济持续快 速发展，城市规划不断完善，立体车库将使一个充满生机的朝阳产业，它的技术 将得到长远发展。 在我国随着现代各种高科技技术的发展， 诸如计算机技术和电子技术的高速 发展，越来越多的新功能被引入到立体车库中，让其向专业化、复杂化和智能化 方向发展。重点表现为以下几个方面：专业化:立体车库系统稳定可靠 能正 3 常运行而不出故障是用户的首要要求 也是一套停车场系统的重中之重。 制造厂 家的专业化程度越来越强 如保证设备的可靠性 立体车库的软硬件设施及各 种设备的配套都达到专业化程度。复杂化:立体车库产业正在向多元化方向发 展 它已经不仅是纯粹的机械设备 还包含了当今机械、电子、建筑、液压、光 学、磁控、管理和计算机技术等领域的大量先进技术。立体停车系统己经日臻完 善 如汽车出入车库时采用声光引导和定位、汽车尺寸和重量自动识别、限速保 护与多重机构互锁、停车泊位自动跟踪、链绳长度超范围报警和弹性变形自动补 偿、汽车安全检测、图像识别技术、科学管理等 各种领域先进技术的综合使用 已经使立体车库成为一个独立的大型复杂的高技术设备。智能化:一些新技 术正在迅速进入该领域 如变频技术、全电脑控制系统、导航定位技术、停电及 电源故障的自动判别排除及处理系统等。 车库可以将汽车自动停放到合适的位置 可实现无人操作。 但在我国现有的立体车库产业发展并不十分完善， 如在我国车库行业中并没 有可依据较高的行业技术标准； 大部分车库是根据或引进国外先进技术进行设计 制造，但技术水平不高；并且我国国内并没有较大规模的车库生产加工企业，其 大规模量产能力明显不足。在国内自动车库市场竞争无序，小型企业为抢占市场 份额，进行恶性竞争；同时我国没有相关的部门参与详细研究，使其技术创新能 力落后于其他国家；国家也没有相关政策进行扶持。为了解决上述问题，国家需 要出台相关市场政策、管理方案等。 虽然立体车库在我国的发展势头非常的迅猛， 但是目前立体车库在住宅小区 内的应用，却还是少的可怜。其主要原因还是人们的思维观念没有转变过来，而 技术上的问题已经退居其次。可以说，当前的技术已经完全可以满足小区内建造 立体车库的主要要求，急需解决的是人们的思想问题。伴随着我国住房业的迅速 发展，小区式居住方式已经成为市民住房方式的主流。并且，伴随我国经济的迅 速发展，人们拥有自己的私家车也已经成为一种必然。所以，正是由于小区与私 家车的数量越来越多，一旦人们的思想方式转变过来，那么应用于小区内的立体 车库必将会如同雨后春笋般迅速地生长起来。而且，立体车库的技术也必然在今 后的若干年内有大幅度的发展。所以，无论是立体车库技术的研究，还是立体车 库工程的建造， 发展前景都是非常乐观的， 都必将在不久的将来得到丰厚的回报。 4 1.2 液压电梯国内外现状液压电梯国内外现状 1.2.1 国内国内 据统计， 我国在用电梯 34.6 多万台， 每年还以约 5 万6 万台的速度增长。 电梯服务中国已有 100 多年历史，而我国在用电梯数量的快速增长却发生在改 革开放以后，目前我国电梯技术水平已与世界同步。 100 多年来，中国电梯行 业的发展经历了以下几个阶段： 对进口电梯的销售、安装、维保阶段(19001949 年)，这一阶段我国电 梯拥有量仅约 1 100 多台； 独立自主， 艰苦研制、 生产阶段 （19501979 年） ， 这一阶段我国共生产、 安装电梯约 1 万台； 建立三资企业，行业快速发展阶段（自 1980 年至今） ，这一阶段我国共生 产、安装电梯约 40 万台。目前，我国已成为世界最大的新装电梯市场和最大的 电梯生产国。 当前我国生产的电梯 85% 以上是用于建筑高度低于 30m 的中低层建筑, 均 可用液压电梯覆盖。由于液压电梯不仅具有运行平稳、舒适性好、故障率低、安 装灵活等特点, 而且能达到整体协调、 豪华和重载的要求, 因此液压电梯首先可 以用作商场、宾馆、高级饭店、体育场、娱乐场所等豪华建筑和古典建筑中的观 光电梯与重载电梯。目前国内液压电梯的需求量在逐渐增大,其需求发展趋势也 将和国外发展过程类似, 今后液压电梯需求量将会猛增。但由于生产不足,尚不 能满足市场的需要。 1.2.2 国外国外 电梯发展较早，1854年，在纽约水晶宫举行的世界博览会上，美国人伊莱 沙格雷夫斯奥的斯第一次向世人展示了他的发明历史上第一部安全升降 梯（如图1-1） 。从那以后，升降梯在世界范围内得到了广泛应用。以奥的斯的名 字而命名的电梯公司也开始了她辉煌的旅程。 150年以来， 她已经发展成为世界、 亚洲和中国领先的电梯公司。 电梯的材质由黑白到彩色，样式由直式到斜式，在操纵控制方面更是步步出 新手柄开关操纵，按钮控制，信号控制，集选控制、人机对话等，多台电梯还 5 出现了并联控制，智能群控；双层轿箱电梯展示出节省井道空间，提升运输能力 的优势，变速式自动人行道扶梯大大节省了行人的时间；不同外形的扇形、三角 形、半棱形、圆形观光电梯则使身处其中的乘客的视线不再封闭。 图1-1历史上第一部安全升降梯 1.3 液压电梯和立体车库组合机构图液压电梯和立体车库组合机构图 图1-2组合图 6 第二章立体车库的总体设计方案第二章立体车库的总体设计方案 目前，立体车库主要有以下几种形式：升降横移式、垂直循环式、简易升降 式、垂直升降式、平面移动式、巷道堆垛式。而在中国使用较多的是升降横移式 立体车库和简易升降式车库，升降横移式立体车库具有存取车快捷便利，结构简 单等优点。而简易升降式车库所能停车辆数量较少不适合较大规模应用，无法满 足较大空间的大规模布置。所以选择升降横移式立体车库进行设计。 如图2.1 所示为升降横移式立体车库示意图。 图2.1升降横移式立体车库示意图 2.1 立体车库提升方式的选择立体车库提升方式的选择 升降横移立体车库的提升方式有六种： （1）钢丝绳式提升型式 （2）链条式提升型式 （3）液压式提升型式 （4）螺杆式提升型式 （5）液压马达、钢丝绳组合提升型式 （6）链条、钢丝绳组合提升型式 而车库选用液压马达、钢丝绳组合提升型式，其优点是结构紧凑、响应速度 快、低速平稳性好，并且产生噪音低，其升降传动方式如图2.3 所示 7 图2.2立体车库提升装置示意图 而车库横移传动方式也可选用液压马达带动导轮进行传动， 其优点是可与升 降系统使用同一液压泵减少了系统的占用空间。 2.2 立体车库的其他部件立体车库的其他部件 立体车库的其他部件还包括载车板，安全系统，横移系统，横移系统，控制 系统等。 载车板是用于车辆停放以及移动升降车辆的载体， 所以载车板设计必须稳定 安全便于用户停放车辆。而载车板按照其结构形式可分为两种，一种是拼装式一 种是整体式11。拼装式载车板主要使用普通钢板弯折成形，载车板面板使用波 浪板冲压成形，并用螺栓固定。整体式载车板使用防滑花纹钢板焊接在加强筋上 而成。由于整体式载车板加工方便快捷，稳定安全性高。所以车库设计中使用整 体式载车板。 安全系统是用于防止上层车辆和载车板坠落砸坏下层车辆或砸伤驾驶员的 重要车库组成部分。上层载车板安全系统可分为防坠钩和防坠架。其中防坠钩安 装于上层载车板上当上层载车板到位后防坠钩固定住载车板来实现防坠目地。 而 防坠架安装固定在下层载车板上，但体积较大不便于用户在下层停放车辆。经过 上述分析选择防坠钩进行对车辆人员的安全防护。 横移系统是用于底层车位横移的主要部件。 控制系统是控制车辆移动的系统。 2.3 立体车库的设计参数立体车库的设计参数 停车位设计最大尺寸5200mm2250mm1600mm； 最大停车质量为1800kg； 车库共两层上成层可停放3辆车， 下层可停放2辆车， 车库使用plc进行控制； 车库载车板提升时间 10s； 下层载车板横移时间 10s。 8 2.4 立体车库结构设计的内容及要求立体车库结构设计的内容及要求 立体车库主体框架钢结构由前、后支撑柱，前、后横梁，纵梁等组成。传动 系统安装在主体框架的纵梁与后立柱上，包含液压缸，传动的链条链轮，链条张 紧装置和钢丝绳。载车板与钢丝绳相连进行提升，而下层载车板通过电机和导轨 进行横移。立体车库必须具有足够的强度和刚度，才能安全稳定工作。升降横移 式立体车库的结构设计主要包括： 主体框架、 传动系统、 载车板及安全防护装置。 9 第三章液压电梯设计方案论证第三章液压电梯设计方案论证 当今世界，作为一种交通运输上县的电梯，其生产情况和使用数量已成为衡 量一个国家现代程度的标志之一，是现代都市建筑中不可缺少的升降设备。 随着电梯功能和用途越来越广泛。其分类也越来越细。如果根据电梯传动结 构形式的不同，目前应用最为广泛的电梯可分为两大类：一种是曳引电动机直接 驱动的曳引电梯；另一种是液压传动的液压电梯。对于前者，电梯轿厢的升降靠 钢丝绳与曳引轮槽之间产生的摩擦力驱动。对于后者，利用油缸直顶支撑轿厢， 或者侧置支撑轿厢（需要借助钢丝绳通过滑轮组与轿厢连接） ，通过油缸柱塞杆 的伸缩来驱动轿厢的升降。 3.1 剪叉液压电梯剪叉液压电梯 剪叉式升降机是用途广泛的高空作业专用设备。它的剪叉机械结构，使升降 台起升有较高的稳定性，宽大的作业平台和较高的承载能力，使高空作业范围更 大、并适合多人同时作业。它使高空作业效率更高，安全更保障。 3.1.1 结构特点结构特点 1、液压剪叉升降平台结构紧凑。 2、运动平稳、噪声小、频响快。 3、传递功率大、易于操作等优点。 4、 安全性高， 即使断管， 液压系统没有安全自锁的情况下， 也是慢速下降。 3.1.2 工作原理工作原理 所谓剪叉液压电梯，就是以液压系统为动力源，通过剪叉驱动升降台实现上 升下降的， 突出的特点： 由于剪叉有放大作用， 因此所占空间小， 台架结构轻便， 一般不需配重，运行平稳、噪声小，它主要用于升降乐池和会议中心兼顾小型演 出的主席台等。 （如图 3-1） 10 图图 3-1 剪叉液压电梯剪叉液压电梯 3.2 直升式液压电梯直升式液压电梯 3.2.1 结构特点结构特点 通过液压缸伸缩直接驱动平台升降 3.2.2 工作原理工作原理 (1)升降机上升当按下起动按钮， 电磁阀 1ya 通电时， 进油路为泵 l换向阀 左位调速阀 4 液控单向阀 5 快换管接头 6 伸缩缸 7，此时液压缸推动 站人平台上升，其上升速度可调； (2)升降机下降当 2ya 通电时，控制油路为泵 l 换向阀右位液控单向阀 的控制油口，打开单向阀后，泵 1 的压力油经溢流阀 8 回油箱。而在液压缸 7 内的油在平台自重的作用下经快换管接头 6 液控单向阀 5单向阀 3 换向 阀右位回油箱，此时站人平台快速下降； （如图 3-2） 11 图图 3-2 直升式液压电梯直升式液压电梯 3.3 背篓式液压电梯背篓式液压电梯 3.3.1 结构特点结构特点 承载能力大， 实现多点控制， 上下楼层互动联锁； 在特殊场合无需破坏地面， 在二层楼面也可安装；提升高度高，采用旁置油缸，耐用、产品寿命长；顶层无 需机房， 只需底层 4 个平方空间即可解决； 停电手动下降、 紧急停止按钮， 方便、 快捷、实用；可根据现场环境定做，价格合理，经济实用；层门可贯通，厂房内 外可相互戳开，方便、节省空间；室内外都可安装，特殊情况可附带井架。 （如 图 3-3） 图图 3-3 背篓式液压电梯背篓式液压电梯 12 3.3.2 工作原理工作原理 以液压系统为动力源， 油缸牵引动钢丝绳从而带动滑轮组完成电梯升降。 (如 图 3-4) 图图 3-4 背篓式液压电梯背篓式液压电梯 3.4 结论及选定方案结论及选定方案 一、剪叉式液压电梯使用中的问题： 随着上升高度的增加，重心位置随之改变，升降机不稳定，会有晃动。 需要多个油缸或大型油缸来支持所上升的高度和重量，增加成本，大型油缸 比较笨重不适合运输和安装。 剪叉式电梯采用杠杆设计，连接方式为铰链接，需要对各个铰链接进行受理 分析，计算复杂。 运行到高处，需要有保压系统。 安装时需要为底座预留比较大的空间，可能对建筑结构造成破坏，安装维修 十分不方便。 二、直升式液压电梯使用中的问题： 1.需要多个油缸或大型油缸来支持所上升的高度和重量，增加成本，大型油 缸比较笨重不适合运输和安装。 2.安装时需要为底座预留比较大的空间，可能对建筑结构造成破坏，安装维 修十分不方便。 13 3.油缸行程所需长度过长，造价高。 4.为保证电梯平衡问题， 使用多油缸， 但同步升降不能保证， 影响平衡问题。 三、背篓式液压电梯与其他的区别 1.背篓式的特点是缩短行程，可以达到以 1m 的液压缸行程做到电梯的 4m 行程，而直升式电梯则无法做到缩短行程。 2.直升式电梯安装时，需要为底座预留比较大的空间，可能对建筑环境造成 破坏，安装十分不方便，不适合以非底层作为起始层的电梯；而背篓式的电梯则 可以做到。 3.电梯的载重为 300kg，背篓式的液压缸的力需要 1200kg，但液压驱动可以 轻易达到。 4.维修方式上比较容易。 3.4.1 选定方案选定方案 最佳方案背篓式电梯 1.成本和结构强度的平衡： 动滑轮大大减少了行程长度，节省了空间，液压缸提供的强动力又恰好能够 满足前者对于动力方面的苛刻要求， 这种结构用最节约的方式满足了机械本体的 运动需求 2.操作和维修： 主要的液压驱动装置使用外置的方式，滑轮组和钢丝绳使用标准件，便于检 修和更换。 3.回收与节能方面的优势： 钢丝绳、滑轮、液压缸、活塞、固定用螺栓螺母等等物品，均使用市场上现 有的产品，钢号分类清楚，结合简单，拆卸方便，利于回收处理。液压电梯下行 时, 靠自重产生的压力驱动,大幅度节能。 3.4.2 电梯总体布局电梯总体布局 项目设计采取的方法:利用滑轮组（如图 3-5） 14 定滑轮：可以改变用力的方向 动滑轮：一般都是利用其省力但浪费力矩的特点上。但是反过来一样可以利 用。这里用的就是动滑轮的两倍力矩，可以有效的减小液压缸的行程。 图 3-5 滑轮组原理图 实施方案： 选择液压驱动系统，液压缸的行程选择 0.5 米左右。通过第一组滑轮组，使 得行程达到 1 米，再通过第二个滑轮组，使行程达到 2 米。按照这种方法选择合 适的滑轮组数量。 选取钢丝绳配合滑轮组的使用。 其特点是：强度高、自重轻、工作平稳、不易骤然整根折断，工作可靠 15 第四章立体车库主体框架设计第四章立体车库主体框架设计 立体车库主体框架在车库稳定和安全中起着很大作用， 是车库的基础要进行 详细的校核。 4.1 立体车库钢结构设计立体车库钢结构设计 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可选用 钢架结构或钢筋混凝土。钢架结构与其它建筑结构相比，具有可靠性高，材料的 强度高，钢结构自重小，材料的塑性和韧性好，钢结构制造简便，施工工期短等 优点。而使用钢筋混凝土建设车库，建设周期过长同时也无法满足其精度要求。 由于立体车库对其结构精度要求比较高，所以选用钢结构进行设计。如图4.1所 示立体车库钢结构框架图，包括前后支撑柱，纵梁和横梁。 图图4.1 立体车库的框架原理图立体车库的框架原理图 4.1.1 支撑柱支撑柱设计设计 1支撑柱受力分析 车库停放车辆最大质量为1800kg， 其车辆前后轮载荷以3: 2分布进行计算； 载车板质量为约为600kg； 每个车位满载为2400kg； 16 图图4.2 立体车库的立体车库的支撑柱受力支撑柱受力图图 当车库空载时支撑柱的受力如图4.2所示： 1 36000n9000n 2 pp= = 后前 （4.1） 式（4.1）为车库受力计算； 其中p 前为前支撑柱所受的力； 其中p 后为前支撑柱所受的力。 当车库满载时支撑柱的受力： 113 36000+318000n25200n 225 p = = 前 （4.2） 112 36000+318000n19800n 225 p = = 后 （4.3） 式（4.2）（4.3）为车库受力计算。 pp 后前 ，所以对前支撑柱进行校核。 由于支撑柱主要受压应力和剪切力作用，而支撑柱受剪切力影响较小，所以 主要对支撑柱的压应力进行校核和稳定性分析。 2支撑柱的材料选择和校核 根据材料力学附录表4，选用20a热轧工字钢（gb 70688），材料使 用q235a； 17 图4.3 20a热轧钢示意图 20a热轧工字钢参数： 屈服极限235smpa=； 弹性模量 5 206 10empa=； 比例极限200pmpa=； 抗拉强度375mpa =500； 高度 h=200mm； 腿宽度 b=100mm； 腰厚度 d=7mm； 横截面积 w=35.578cm； 惯性矩 4 2370ixcm=， 4 y158icm=； 截面系数 3 237wxcm=， 3 31.5wycm=； 惯性半径8.15xicm=，2.12yicm=； :17.2ix sx =； 支撑柱屈服强度校核： 4 25200 7.08mpa235 35.578 10 p smpa w =， 则前立柱属于 细长杆，应按欧拉公式计算临界载荷 cr p 。 立柱的工作载荷 max 25200npp= 前 ； 由欧拉公式求得临界压力； 金属结构中的压杆安全系数1.8 3,n3n =取 () 2 r 2 15813n 2 c ei p l =（4.8） 式（4.8） r c p 为临界压力计算公式。 前支撑柱的稳定安全系数 3 max 151813 6.02 25200 cr p nn p = =（4.9） 式（4.9）安全系数计算公式。 所以满足稳定要求。 19 4.1.2 横梁受力分析横梁受力分析 横梁主要受载车板和汽车重量所产生的拉应力和弯曲应力作用，根据材料 力学附录表4，选用20a热轧工字钢（gb 70688），材料使用q235a 图4.4横梁图 图4.4横梁图纸所示其总长度为7.5m，纵梁以2.5m的间距分别连接与横梁上， 通过螺栓进行连接。对横梁进行受力分析，并绘制受力简化图，如图3.6 所示。 图4.5横梁受力分析图 根据图4.5所示由静力平衡方程式求出a,b两点处的支反力 ra f 和 rb f： 前横梁受力： 12 113 +16800n 225 ffff=车载（4.10） 式（4.10）为前横梁受力计算公式。 后横梁受力： 20 12 113 +13200n 225 ffff=车载（4.11） 式（4.11）为后横梁受力计算公式。 由于前横梁所受的力大于后横梁所受的力，所以对前横梁进行校核。 r 16800 2.5 16800 (2.52.5) 16.8 7.5 b fkn + = ra 16800 2.5 16800 (2.52.5) 16.8 7.5 fkn + =（4.12） 式（4.12）为ab两点支反力计算公式。 四个集中力作用在截面上的弯矩分别为 am =0，bm =0; ra 1 2.542000nmfm=g 2rb2.542000nmfm=g（4.13） 式（4.13）为横梁弯矩计算公式。 从图中可得最大弯矩 max 42000nmm=g; max 6 m42 177.2 237 10z kn mpa w = （4.14） 式（4.14）为横梁弯曲许用应力计算公式。 符合弯曲许用应力条件。 校核梁的切应力 查表得:17.2ix sx =；d0.7cm=。 由剪力图得： maxf16.8skn=,代入切应力强度条件， * max max 22 f16800 13.95 17.2 100.7 10 z z s mpa i b = （4.15） 式（4.15）为横梁切许用应力计算公式。 进过校核横梁满足正应力和切应力强度条件。 4.1.3 纵梁受力分析纵梁受力分析 根据材料力学附录表4，选用20a热轧工字钢（gb 70688），材料使 用q235a； 21 图4.6纵梁图 如图4.6所示纵梁图纸，纵梁长度为5.5m，其固定点的间距为4m，固定点离 纵梁两端分被为0.75m。纵梁主要受载车板和汽车重量所产生的拉应力和弯曲应 力，对纵梁进行受力分析，并绘制受力简化图如图4.7所示。 图4.7横梁受力分析图 由静力平衡方程式求出a,b两点处的支反力 ra f 和 rb f： 左右纵梁： 12 1 111 +6000n 2 222 ffff=车载； 中间纵梁 12 11 +12000n 22 ffff=车载（4.16） 式（4.16）为纵梁受力计算公式。 由于中间纵梁所受的力大于左右纵梁所受的力，所以对中间纵梁进行校核。 r 12000 1 1200 (4 1) 12 6 b fkn + =; 22 ra 12000 1 12000 (14) 12 6 fkn + =（4.17） 式（4.17）为ab两点的支反力计算公式。 四个集中力作用在截面上的弯矩分别为 am =0，bm =0; ra 1 112000nmfm= =g 2rb1 12000nmfm= =g（4.18） 式（4.18）为纵梁弯矩计算公式。 从图中可得最大弯矩 max 12000nmm=g； max 6 m12000 50.6 237 10z mpa w = （4.19） 式（4.19）为纵梁弯许用应力计算公式。 符合弯曲许用应力条件。 校横梁的切应力： 查表得:17.2ix sx =； d0.7cm=； 由剪力图maxf12skn=,代入切应力强度条件， * max max 22 f12000 9.97 17.2 100.7 10 z z s mpa i b = （4.20） 式（4.20）为纵梁切应力计算公式。 所以横梁满足正应力和切应力强度条件。 4.2 载载车车板受力分析校核板受力分析校核 根据材料力学附录表4，选用14b热轧槽钢（gb 70688），材料使 用q235a； 如图4.8所示， 载车板的总长度为5.5m,而载车板受到力为q=1800n,受力的长 度为4m。对载车板进行弯曲变形校核。 图4.8载车板图纸 23 对载车板受力分析，如图4.9所示： 图4.9横梁受力分析图 上层载车板使用钢丝进行固定升降，其载重后不能变形过大，否则会影响其 正常运行，对车辆安全产生影响。所以对载车板进行校核。 根据材料力学书， 挠曲方程为： 22 2 24 x ql x f ei =（4.21） 式（4.21）为挠曲计算公式。 最大挠度为： 4 max 384 ql f ei =（4.22） 式（4.22）为最大挠曲计算公式。 其中弹性模量 5 206 10empa=； 惯性矩 4 609ixcm=， 4 y61.1icm=， 4 y61.1iicm=； 受力长度4lm=； 计算得： 44 5 max 118 1800 4 9.533 10 m 384384 206 1061.1 10 ql f ei = ； 经校核后载车板的变形量仅为 5 9.533 10 m ，满足要求。 载车板的强度校核： 24 载车板共使用4根相同的热轧槽钢 22 max 0.259000 4 m9 88 ql kn m =g（4.23） 式（4.23）为弯矩计算公式。 查材料力学附录表3， 3 =87.1 z wcm 最大应力为： 3 max max 6 9 10 103.3mpa 87.1 10 z m w = （4.24） 式（4.24）为载车板强度校核计算公式。 所以载车板使用14b热轧槽钢满足强度要求，同时也满足挠度要求。 第五章液压电梯的校核第五章液压电梯的校核 5.1 电梯电梯受力受力计计算分析算分析 由牛顿第二定律： a f=m 式中：a 为加速度，单位：m m 为质量，单位：kg 由公式 5- 1 可得合力 a f svvt=a2 2 0 2 （公式 5- 2 式中：a 为加速度，单位：m 0 v为初速度，单位：m/s, t v为末速度，单位：m/s, s 为位移，单位：m 已知：加速度 a=0.1 2 /m s 质量 m=400kg（包含自身重量 总行程 l=3000mm 电梯连接点到顶端滑轮的水平距离为 由公式 5- 2 计算： 则加速距离为 200mm，同理可得减速距离也等于 则 tana=距顶端距离（钢丝绳连接点到顶端滑轮水平距离 电梯总体受力简图如图 5 25 第五章液压电梯的校核第五章液压电梯的校核 受力受力计计算分析算分析： a（公式 5- 1） 2 /m s 2） 2 /m s m/s, m/s, ，速度 v=0.2m/s, 包含自身重量 100kg） ， l=3000mm，总高度 3380mm 电梯连接点到顶端滑轮的水平距离为 50mm 同理可得减速距离也等于 200mm 钢丝绳连接点到顶端滑轮水平距离） 5- 1 所示 图 5-1 电梯受力简图 受力分析如下 加速上升过程中： 由公式 5- 1 可得竖直方向受力 由图 5- 1 受力简图得水平方向受力 摩擦力： 由公式 5- 4 和公式 5- 5 得： f=2 1 n 将此式代入公式 5- 3 中 已知：m=400kg 、1 . 0= 由公式计算得： ma=f 则： 1 f=3960+0.2 1 n（公式 以图 5- 1 中重力点为研究点 支持力 2 n分解过程如下图 26 可得竖直方向受力： a f=am= 1 f- f- g （公式 5 受力简图得水平方向受力： 2 n+ 2 f= 1 n（公式 5- 4） f=（ 2 n+ 2 f） + 1 n（公式 5- ： 2 s/m1、g=3920n、=0.1 1 f- 2 1 n- g 公式 5- 6） 中重力点为研究点，将 2 n、 1 f、 2 f分解列转矩方程m=0 分解过程如下图 3- 6 所示： 5- 3） - 5） =0 图 5 通过比例可得： 350 400 x = 则：x= 22 2 400350 400n + 1 f、 2 f分解过程如下图 5 通过比例可得： 350 400 y = 27 5- 2 支持力 n2 分解过程 22 2 400350 n + 5- 3、图 5- 4 所示： 图 5- 3 f1 分解过程 22 1 400350 f + 则：y= 22 1 400350 400f + 通过比例可得： 350 400 z = 则：z= 22 2 400350 400f + 通过受力分析得到： x= 22 2 400350 400n + 、y= 350 f 以重力端为研究点，顺时针为负 则： - x 22 400350 +y =0 由公式 5- 4、公式 5- 5 带入 得： 1 f=71.2 1 n（公式 5- 7 由公式 5- 6 得： 1 f=3971n， 1 n=55.77n 05 . 0 l tana f f 2 1 = 式中：l 为距顶端的竖直距离 则： 2 f= l 05. 0f1 式中：l 的变化范围为（ 28 图 5- 4 f2 分解过程 22 2 400350 f + 22 1 400350 400f + 、z= 22 2 400350 400f + 顺时针为负，逆时针为正，m=0： 22 400350 +- z 22 400350 +- f 350- f 2 350 带入 7） 为距顶端的竖直距离，单位：m （3.12.9）m 22 400+ 29 由公式 5- 4 得： 2 n= 1 n- 2 f 则： 2 n=55.77- l 05. 03971 式中：l 的变化范围为（3.12.9）m 匀速上升过程： 由公式 5- 3、公式 5- 5、公式 5- 6、公式 5- 7 得： f2= l 05 . 0 f1 式中：l 的变化范围为（2.90.3）m 则： 2 n=3921- l 05. 0f1 式中：l 的变化范围为（2.90.3）m 减速上升过程中： 由公式 5- 3、公式 5- 5、公式 5- 6、公式 5- 7 得： f2= l 05. 0f1 式中：l 的变化范围为（0.30.1）m 2 n= 1 n- 2 f=3871- l 05 . 0 f1 式中：l 的变化范围为（0.30.1）m 以下为各力在电梯上升过程中的变化： 5.2 滚轮轴滚轮轴的设计计的设计计算算 5.2.1 滚轮轴滚轮轴的计的计算算 25 图 5-5 滚轮轴 单个轮最大受力为：n5 .1985 2 3971 2 1f f= lfmmax=（公式 5-8） 30 式中：f 为受力，单位：n l 为到作用点距离：m 由公式得：mn55775.60105 .305 .1985lfm 3- max = 根据抗弯截面系数公式： 32 d w 3 z = （公式 5-9） 式中：为圆周率 d 为直径，单位为 m 由此公式得： 6 105 . 1 32 0.025 32 d w 33 z = ）（ 根据许用正应力公式： z max w m =（公式 5-10） 式中： max m为转矩，单位 nm z w为抗弯矩界面系数 mpa37.40 105 . 1 55775.60 w m 6 z max = = 电梯半轴材料选取 45 号钢，上式计算结果小于 45 号钢的最大许用应力 235mpa，所以半轴直径 d 设计尺寸符合要求。 5.2.2 滚轮轴滚轮轴的的弯矩弯矩图图 f2 m x 图 5-6 弯矩图 31 5.3 定滑轮轴的计算、校核定滑轮轴的计算、校核 5.3.1 定定滑轮轴滑轮轴的计的计算算 f拉f拉 n 图 5-7 定滑轮轴 根据公式 5-8 得： mnm= 3475.89105 .89347105 .223971 33 max 根据公式 5-9 得： 36 3 106507188. 2 32 )03. 0( mwz = 根据公式 3-10 得 mpa w m z 71.33 max = 电梯顶端定滑轮轴材料选取 45 号钢， 上式计算结果小于 45 号钢的最大许用 应力 235mpa，所以半轴直径 d 设计尺寸符合要求。 5.3.2 定定滑轮轴滑轮轴的剪的剪力弯矩力弯矩图图 剪力弯矩图 32 图 5-8 剪力弯矩图 5.4 钢丝绳直径的选择钢丝绳直径的选择 表 1 电梯用钢丝绳的尺寸规格：单位：mm 钢丝绳结构 公差直径 619s+nf 6,8,10,11,13,16,19,22 819s+nf 8,10,11,13,16,19,22 图 5-9 钢丝绳示意图 钢丝绳 1 号： 根据公式：/kd50f 2 =（公式 5-11） k 为安全系数 f 为钢丝绳的破断力，单位 n d 为电梯用钢丝绳的直径，单位 mm f=379 m=89.34nm 33 6)4(k一般取 由公式得：1 号钢丝绳结果为：9.14mmd 选择钢丝绳直径为：10mm 钢丝绳 2 号： 根据公式 3-11：/kd50f 2 = k 为安全系数 f 为钢丝绳的破断力，单位 n d 为电梯用钢丝绳的直径，单位 mm 6)4(k一般取 由公式得：2 号钢丝绳结果为：8.54dmm 选择钢丝绳直径为：6mm 34 第六章立体车库的传动系统第六章立体车库的传动系统 立体车库的传动系统大多采用的是机械传动，而采用液压传动的较少。液压 传动与机械传动相比较而言有较多优点。 自动车库中液压传动最大的优点是噪声 小，工作较平稳，单位体积重量轻，易于进行自动化控制。在如今人们注重居住 舒适情况下，液压传动对立体车库噪声的减小有很大帮助，这可以使液压电梯与 立体车库组合有更大的应用空间。因此，在欧美等发达国家液压电梯与立体车库 组合已向液压传动方式发展。 6.1 上层载上层载车车板板提升提升装置装置设计设计 上层载车板是使车辆从地面提升到上层并提供安全稳定的停车空间的重要 提升装置。所以上层载车板选用卷筒，导轮，钢丝绳和液压马达来完成一系列提 升运动。 6.1.1 升升降传动系统降传动系统设计设计 升降系统安装车库的顶部，卷筒，液压马达和传动轴安装在后横梁上，导轮 安装在纵梁上。 根据设计需要选择卷筒，根据起重设计手册选取t153卷同组，其参数为 0 300dmm=，最大提升高度为16m,起重量为5000kg,其配套选用的钢绳直径为 11.5mm。载车板提升时需要导轮和卷筒组共同运动才能完成。 如图6.1所示： 重物 导轮 卷同组 图6.1 提升机工作原理 计算作用在卷筒上的力； 35 卷筒受到汽车重量载车板重量之外，还受到导轮所产生的摩擦力。其钢绳与 导轮之间的摩擦系数0.02f =。 故有 +f +(+f180006000(18006000) 0.0228800ffffn=+=车载车载）（6.1） 式（6.1）为卷筒组受力计算公式， 式中f为液压马达所受的力。 所以液压马达所受力为28800n，根据液压传动与气压传动表确定液压驱动 的压力为5mpa。 根据液压气压传动与控制，液压马达结构简单，噪音和流量脉动小，适用于 负载扭矩不大，速度平稳性和噪声要求较高的场合。所以选择叶片液压马达。液 压马达基本参数为：排量154/vml r=，转速100 / minr，输出扭矩98nm。液压 马达出油口为0mpa与进油口的压力为5mpa其压力差为5mpa， 所以液压马达可 将油直接流回油箱。 由于升降系统采用叶片式液压马达，使系统实现恒速升降。载车板离地高度 为2m，液