PSH36D-7K立体车库总体和台板设计说明书

毕业设计第 1 页1 前言1.1 选题背景随着我国国民经济持续地高速发展，城市化水平的不断加快，城市交通拥挤的问题日益突出。据李志辉、沈利华在机械立体停车库概述中的统计，2005 年我国汽车保有量达到 3000 万辆，其中轿车的保有量为 1000 万辆。然而，城市机动车数量与停车位数量之比仅为 1:5，也就是说停车位只能满足 20%左右的停车需求。现在轿车进入中国普通家庭的时代即将到来，现代化离人们越来越近。据估计，2010年我国私人汽车拥有量已达到 2500 万辆，小汽车拥有率接近 15 辆/千人，按每个家庭 3 口人计算，家庭小汽车拥有率已接近 45 辆/千户 1。车辆不断增多，但城市道路设施却没有相应的完善，直接造成动态交通的严重阻塞。而同时不合理的停车场地设置，导致了严重的占道停车，占用了大量居住区绿地，造成静态交通的混乱。这二者共同加剧了交通的拥挤问题，破坏了城市的居住环境和城市形象，还形成了恶性循环 2。图 1.1 小区周边街道的乱停车现象经调查，许多小区停车都处于混乱、无管制状态,车辆遍布小区路面，拥挤不堪；路面双向停车，甚至连消防通道都停有车辆，安全隐患极为严重，还有挤占、破坏人行道和绿化带等不良现象，小区交通严重受阻，冲突时有发生。如上图 1.1 所示，小区周围路面停满了车辆。车位严重不足，同时还产生了大量路边乱停车现象，这造成了资源的严重浪费和经济的大量损失。据李志辉、沈利华在机械立体停车库概述中的统计，我国的道路建设速度平均都低于机动车拥有量的发展速度。若按照北京的发展情况来分析，每年增加车辆数 20 万辆，而其中 50路边停放，则相当于每年吞掉了约 l 万公里道路。虽然现在在加紧道路建设，但由于乱停车情况严重，道路情况不但没有好转，反而堵塞情况愈加严重。公路(道路)的价值主要体现在单位时间的利用率上，按城市平均车速 20km/h 为计，一辆路边停放的车辆就会影响道路利用多达 3000 次，其造成的经济损失非常巨大。另外，大量的车辆停放在人行道，也大大减少了人行道的寿命，甚至致使人行道一年内就遭到损坏 1。毕业设计第 2 页图 1.2 机械式立体车库立体车库作为一种新型停车形式，具有土地利用率高、投资适中、出入库管理方便、省时省力等优良特点，同时还可靠的保障了车辆安全。如图 1.2。而且立体车库在国外早已得到广泛应用,技术成熟，必将成为有效改善城市静态交通的最佳选择。1.2 发展现状目前，世界各国都在积极开发新型停车库，解决了停车难、滥停车、交通拥挤的现状。陆续出现的新型车库包括：20 世纪 60 70 年代的自走式：80 年代的多段式；80 90 年代的地下多层循环式；立体塔式(独立塔式、建筑联体式、建筑内装式) 34。1.2.1 国外发展现状自动立体停车装备系统在世界各地的发展状况并不均衡，据网文立体车库的发展趋势介绍，德国开发最早，处于技术领先地位，在二层及多层平面式立体停车库中，它已发展了 H 型、U 型和 V 型等系列。由于欧洲国家土地资源比较富余，停车问题不很突出，停车设备应用量不是很大，应用较好的多数为巷道堆垛式和多层升降横移式产品。1932 年美国开始建造世界上第一台简易式存车库，采用电梯系统上下搬运汽车。60 年代后期，随着汽车工业的迅猛发展，城市汽车拥有量大幅增加，占地面积小的机械式立体车库得到了迅猛发展。到今天，根据美国停车协会的统计数据显示，美国停车产业的年产值达 200 多亿美元，并且不断有新的科技产品应用于停车场产品中。亚洲的停车设备技术起源于日本，日本由于国土面积小，城市土地稀缺，立体车库应用最广，从 1959 年引进了建造机械式立体车库的技术之后，到 1983 年，已经在本土建造了 25454 座多种形式的机械式车库，平均每座容车十辆左右，最多的达到百辆以上。从上世纪 70 年代末期起，车库容量年递增率为 5%7%，超过同期毕业设计第 3 页汽车拥有量的年递增率 4%6%。从技术特征来看，日本更加重视竖式自动立体车库，即密集型自动立体停车库的发展。1.2.2 国内发展现状中国自 20 世纪 90 年代初已经认识到立体车库的优点，并对其进行了一系列相关的研究及实践。其中塔式立体车库以其高密度的容车率优势被广泛地用于全国各宾馆、酒店、办公大厦等商用楼，其仓储式、循环式等形式的立体车库也都以其独特的优势满足了不同业主的个性化需求，而简易升降式和升降横移式这 2 种立体车库更适合小区，因为它可以根据场地的大小和空间的高度来自由设置层数和列数，建造方便， 操作极其简单 5。到目前为止，我国自动化立体停车设备行业正处于一个发展的初始阶段，与国外先进水平相比，尤其是与日本、德国的同类产品相比，尚有一定的差距。这主要体现在两个方面：一是停车设备结构的重量需要合理减轻，如国内生产的载车托板重量是日本的 22.5 倍。设备重量大，除了影响制造成本外，还涉及到安装土建和日后基础沉降等问题。二是安全性能方面有待进一步完善，如国内生产的停车设备只在停车位上设有安全防坠装置，但在升降的整个过程中没有安全防坠装置，一旦发生制动失灵、断链断绳，设备安全就得不到保证 6。目前，中国的停车场仍以平面停车场为主，这些类型的停车场占地面积大，汽车的容积率低，在土地资源越来越稀缺的今天已经不能满足要求，大力推广立体车库已成为必然。从立体车库的数量上来看，全国已建成的立体停车位才 30000 多个，而且大部分集中在沿海等发达的大城市，内陆城市以及中小城市分布较少；从技术上来看，中国机械式立体车库与日本、美国、德国等发达国家还有很大的差距，尤其是在立体车库的自动化和智能化管理方面。因此，中国立体车库的发展和建设才刚刚起步，还有很大的发展空间 5。1.3 选题意义目前的居民小区大多都只有场地式车库，旧小区甚至没有车库，即便有地下室车库，车位费用往往也极为高昂。这都远远不能满足居民的停车需要，给居民用车造成极大困扰。因此，居民小区急需一种立体化车库，来提高土地利用率，解决车辆泊位不够的问题。鉴于居民小区的实际需要和成本承受力，该立体车库不宜选用过于先进的大型自动化立体车库，而应重点考虑在国外使用较普遍的机械式立体车库。另外，现在的居民小区每栋楼多为三单元、六层，共 36 户。故所选机械式立体车库的泊车规模宜选在 3040 之间。如此便能很好的解决大多数居民小区的泊车难问题。同时对小区的绿地保护、消防通道保护都起到极大改善作用。毕业设计第 4 页2 PSH36D/7K 立体车库总体设计2.1 立体车库类型机械式立体车库主要用于大中城市，而城市环境非常复杂。在商业中心、文化体育中心、住宅小区，市民的出行方式和现场空间的大小各不相同，所需的车辆存取循环方式、汽车的泊位类型及数量也有较大差异，这都要求立体车库拥有更多不同的建筑结构形式、结构布置原则以及典型结构形式，来满足城市多样化的停车需求。另外，机械式立体车库与相近的电梯产品不同，它是典型的非标机电产品，它的设计不仅与所停车辆的大小、数量有关，更要充分考虑附近住宅及周围环境的风格，尽可能和谐地融入环境，并符合规划要求，同时使土地利用系数提高到很高的水平。在参阅了汪浩、余华发表的自动化立体停车库的类型、特点和应用文章后，现给出以下几类应用最广泛的机械式立体车库的分析介绍。2.1.1 垂直升降式立体车库图 2.1 垂直升降式立体车库垂直升降式立体车库又称塔式电梯停车库。如图 2.1。其外观类似塔形，底部有大约三个车位的地面面积，中间设有供垂直上下运动的通道，两边设置多层停车架。车辆由托盘承载，再由电梯运到指定层次，再通过伸缩叉将车辆连同托盘横移到存车位。出入口内往往设置升降转盘，以完成车辆调头。该类型车库的特点是土地利用率极高，且噪声污染小，但造价极高，工期长，比较适合建造在城市中心地带的高大建筑内部2.1.2 升降横移式立体车库毕业设计第 5 页图2.2 升降横移式立体车库如图2.2。升降横移式立体车库是利用钢丝绳或链条带动台板的垂直升降运动以及横移框带动台板（地面层为台板本身）的横移运动来完成车辆存取动作的机械式立体停车库。升降横移式停车库的规模、布置比较灵活，能充分利用建筑物之间的空余地面，因地制宜，易与周围环境相协调，清库时间也较短。但升降横移式停车库更适宜建二到四层，土地利用系数相对其他机械式立体车库偏低。2.1.3 多层循环式停车库图2.3 多层循环式立体车库多层循环式停车库是利用一个水平循环运动的车位系统来实现存取车辆的机械式立体停车库。如图2.3。一般设置为三至四层，最常用的规模为每套设备停放2040辆车。其特点是无需设置车辆进出口坡道及库内通道，车位布置比较紧凑，土地利用系数相对升降横移式立体车库的要高。多层循环式停车库非常适合地形狭长且地面只有一个出入口的地下室等难利用场所。毕业设计第 6 页2.1.4 巷道堆垛式停车库图2.4 巷道堆垛式立体车库如图2.4。巷道堆垛式停车库是的核心是使用巷道堆垛起重机或桥式起重机，将车辆搬运器连同其上所停放的车辆一同水平且垂直地移动到存车位，并用存取机构来存取车辆的机械式立体停车库。巷道堆垛式停车库其实是基于大型自动化立体仓库发展而来的一种立体车库。其特征是有两个固定载车架建筑结构，中间间隔出一条通道，供堆垛机进出，堆垛机可沿X、Y、Z三个方向自由运动，并利用堆垛机上的伸缩机构将车辆送入固定载车架，从而完成存车作业。其中堆垛机大多采用双立柱式堆垛机，入库车辆停在堆垛机载车台上，由堆垛机高速送入固定载车架存放。巷道堆垛式停车库的特点是土地利用系数很高，自动化控制和管理水平也较高，但清库时间长，车位平均成本较高，更宜用于数百车位及以上的大型停车库。2.1.5 简易升降式停车库图 2.5 简易升降式立体车库简易升降式停车库是用升降设备或俯仰机构完成车辆存取的简易机械式停车设备。如图 2.5。这类设备一般为二至三层，且以两层最为普遍，其上下载车板是由连杆机构组成的，利用液压油缸同时驱动升降。升降方式主要有两种：一是上下载车板相对固定，作垂直升降；二是上下载车板可绕绞点作相对摆动，但上下降车板不分离。简易升降式停车库的可靠性高，操作简便，司机只需配备开车库门和操作钥匙便可实现无人化管理。由于是液压驱动，升降更平稳，且噪声小，节省能源。但该毕业设计第 2 页立体车库土地利用系数偏低，只适用于城市居民低层住宅小区，属于低密度、经济型的小型停车库。在欧洲和日本的低层住宅区应用较普遍。2.2 选择车库类型综合上述类型，在对国内外各种同类产品进行分析的基础上，结合技术难度、造价以及用户需求等各方面的因素，可以发现升降横移式立体车库形式比较多样化，规模也可大可小，而且对场地的适应性较强，同时采用该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，型号拟定为 PSH36D/7K 立体车库。2.3 立体车库原理介绍升降横移式立体车库多以钢结构框架为主体，采用电机驱动链条、钢丝绳带动台板做升降横移运动，实现存取车辆的功能。图 2.6 结构原理图2.3.1 车库运行原理升降横移式立体车库的顶层载车板只需上下升降；中层载车板既可升降，又可横移；底层载车板只需左右横移。中层和底层都有一个空位，可以通过横移载车板变换空位，使空位正上方的顶层载车板下降到底层。底层载车板上的汽车可直接出车， 整个过程即可完成 78。2.3.2 主要组成部分升降横移式停车设备主要由金属钢结构框架、载车板、驱动系统、控制系统、安全防护措施等部分组成 9。(1)结构框架立体车库一般主要采用钢结构或钢筋混凝土作为主体，在升降横移式车库中多毕业设计第 8 页选用钢架结构，钢架结构与其它形式建筑结构相比，具有如下特点：a.可靠性高b.材料的塑性和韧性好c.材料的强度高，自重小d.钢结构的密闭性好e.钢材的耐锈蚀性差f.钢结构制造更简便，因而施工工期短(2)上载车板及提升系统每块上载车板都装有一套独立的由电机减速机和钢丝绳传动组合成的传动系统。由载车板及车重确定钢丝绳所需传动力。再根据传动力及载车板的移动速度来确定电机功率。根据车身高度确定所需上下载车板间的距离，再根据距离确定钢丝绳长度。升降机构的安装地点可有顶部安装和底部安装两种。顶部安装易于布局, 易于解决钢丝绳与其它物体的摩擦或卡住问题, 钢丝绳需要量少, 但维修不便；底部安装的特点与前相反 10。(3)下载车板及横移系统下载车板不需悬挂链条，出于节省材料的考虑，下载车板都比上载车板要短。每块下载车板都装有一套独立的电机减速机传动系统，内装于载车板内。在下载车板底部安装有四只钢轮，可以在导轨上行走，在长传动轴两端装有两只主动轮，另有两只独立安装的从动轮。电机减速机驱动传动轴运转，传动轴带动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。由载车板及车辆的重量、滚轮与导轨间的摩擦系数、行走速度可确定横移电机的驱动功率。(4)安全装置上台板装有防坠机构和上下行程极限开关。防坠机构装在纵梁与上台板停位之间，在纵梁两测各装两只挂钩，上台板两侧相应位置处各装两个U 形螺栓，当上台板上升到位后，纵梁下面的四只挂钩便自动勾住U 形螺栓，以防止台板在重力作用下慢慢下滑及制动器失灵等情况导致的严重事故发生。(5)控制系统升降横移式立体车库的控制系统是采用PLC可编程序控制器来控制，主要有手动、自动、急停、复位四种控制方法。而目前立体车库存取车方式多采用现场按钮手动控制，该方式缺乏实时运行监控、智能化控制和管理 11。2.4 立体车库参数设计容车规格：一层： 长X宽X高（mm）：5000X1850X2050二、三、四、五层：长X宽X高（mm）：5000X1850X1550毕业设计第 9 页容车质量：一层：1850kg ；二、三、四、五层：1700kg容车数量：共36个车位速度：升降 4m/min，横移 8m/min控制操作：PLC 控制、按扭箱操作安全要求：急停开关、防止超限运行装置、车辆超长检测、阻车装置、人车误入检测装置、防坠落装置、相序保护、电机过载保护时间保护。关于存取车时间：机械式立体车库中最大进（出）时间就是指从给出一个进车（或出车）的指令开始，将车停放到该机械式立体车库的最不利位置（或将车辆从最不利位置取出） ，直到该停车设备进行下一个进车（或出车）指令为止所需的时间。提高动力装置的运行速度, 使轿车的存取时间降低。这种方式在动力装置速度增加幅度很小时是有效的, 当超过一定的速度时会造成安全隐患。同时, 频繁的制动、调速将增加电能的消耗,长期变速运行也会降低车库的寿命 12。考虑到这些原因，存取车时间不再多做改进，直接选取相关规定的数据为设计目标。不同类型的机械式停车设备选取的单车最大进（出）时间可以不一样，但基本的要求应当不出现存取车排队的现象。各类车库最大存取车时间规定：简易升降式：31110垂直升降式：45210升降横移式：35170所以本设计所取的单车最大进出时间定为：35170s。毕业设计第 10 页3 钢结构连接要求升降横移式立体车库使用了大量钢结构，包括“H ”型钢、角钢、槽钢等多种型钢，焊接和螺栓连接作为连接车库各部分钢结构的最重要的两种方式，其质量优劣直接影响车库的整体结构性能，所以在车库的设计和建造中占有很重要的位置。3.1 焊缝连接要求升降横移立体车库运用的焊接方式主要有对焊和角焊。连接要求如下：(1)当不同强度的钢材相连接时，应采用与低强度钢材相适应的焊接材料。(2)避免焊缝立体交叉或在一处集中大量焊缝，焊缝的布置尽可能对称于构件的重心。(3)对接焊缝的坡口形式，由板厚和施工条件，依照埋弧焊焊接接头的基本形式与尺寸和手工电弧焊焊接接头的基本形式与尺寸的要求选用。(4若对接焊缝的拼接处宽度不同或厚度相差4以上，应在宽度方向或厚度方向做坡度不大于1/4的斜角。(5)对于不焊透的对接焊缝，要在设计图中注明坡口的尺寸和形式，其有效厚度要大于 ，t为坡口所在焊件的较大厚度。承受动力载荷的结构中垂直于受力eh5.1方向的焊缝不能采用不焊透的对接焊缝。(6)角焊缝两焊脚边的夹角为90度。斜角角焊缝的夹角a120度或a60度，则不宜用作受力焊缝(钢管结构除外)。3.2 螺栓连接要求在机械式立体车库的框架结构中，立柱与横梁“H ”型钢的连接是整体结构中的主连接，为高强度螺栓连接。高强度螺栓连接按受力分为：摩擦型和承压型。摩擦型高强度螺栓连接是靠被连接件间的摩擦阻力来传力。摩擦阻力的大小却、取决于构件摩擦面上的压力，同时也与被连接件的材料及表面处理有关。承压型高强度螺栓连接分别靠孔壁承压，栓杆受剪，其连接形式多为螺纹连接和绞制孔用螺栓连接。对于同时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：(3.1)122btbvN毕业设计第 11 页其中， (3.2)2.1hcvN式中， ， 每个承受型高强度螺栓所受的剪力和拉力；vNt每个承压型高强度螺栓的受剪、受拉、承压承载力设计值。bctb，毕业设计第 12 页4 台板设计载车板部分的钢结构比较简单，其框架部分为数段矩形方钢对焊而成，其它辅助结构则以角焊代之。4.1 台板结构尺寸设计台板用于停放车辆，承受车重，并参与完成提升或横移的动作，因此停车板要满足一定的空间尺寸和强度刚度。同时为了减少提升机构和横移机构的功率消耗，其自身重量应尽可能轻。4.1.1 下台板的结构尺寸设计本设计拟定的存车容量为 5000x1850x1550 的大型轿车，其上需要安装挡车板、极限限位开关等，再考虑力学性能，设计出结构尺寸如图 4.1。图 4.1 下台板框架图整体由方形钢管、花纹钢板、折弯面板等焊接而成。根据实际需要，后横梁选择 55 55 3 方形钢管，材料为 Q235A，重量为10.7。前横梁选择 60603 方形钢管，材料为 Q235A，长度为 2003，重量为10.3。边梁选择 60603 方形钢管，材料为 Q235A，重量为 22.7，数量为 2。纵梁选择 60603 方形钢管，材料为 Q235A，长度为 4385，重量为 22.7，毕业设计第 13 页数量为 3。靠外小纵梁选择 60603 方形钢管，材料为 Q235A，长度为 313，重量为1.67，数量为 6。靠里大纵梁选择 60603 方形钢管，材料为 Q235A，长度为 540，重量为2.7，数量为 6。钢板选择 450011983 花纹钢板，材料为 Q235A，重量为 131。台板总重量为 477。4.1.2 上台板的结构尺寸设计上台板与下台板类似，但另有 U 形螺栓等防坠机构、部分钢丝绳传动机构，设计结构尺寸如图 4.2。图 4.2 上台板框架图根据实际需要，后横梁选择 60603 方形钢管，材料为 Q235A，重量为28.2。前横梁选择 60603 方形钢管，材料为 Q235A，长度为 2312，重量为12。边梁选择 60603 方形钢管，材料为 Q235A，重量为 45，数量为 2。纵梁选择 60603 方形钢管，材料为 Q235A，长度为 5311，重量为27.55，数量为 3。靠外小纵梁选择 60603 方形钢管，材料为 Q235A，长度为 434，重量为2，数量为 6。靠里大纵梁选择 60603 方形钢管，材料为 Q235A，长度为 540，重量为毕业设计第 14 页2.8，数量为 6。钢板选择 531111983 花纹钢板，材料为 Q235A，重量为 155。台板总重量为 569。4.2 台板载荷分析因为下台板依附地面，在此不做分析，仅分析上台板。4.2.1 起升载荷(4.1)CZQP 上台板重量569ZPZ 匀停车辆重量C170CP(N) (4.2)236170569Q4.2.2 起升载荷动载系数 (4.3)v5.4/60=0.067（m/s）,代入得v(4.4)0167.2014.2.3 计算载荷 P(N) (4.5)Q.2.36根据升降横移式立体停车库要求, 载车板、车重和车位架总的重量按 6:4 的比例作用在前后横梁上 13。毕业设计第 15 页5 框架设计钢结构主体框架是提升机构、横移机构以及安全防坠装置等部件的支撑结构，更要承受台板及车辆的重量及起升载荷，因此必须具备足够的强度与刚性。主体框架主要由立柱、上纵梁、加强纵梁、侧纵梁、横梁及导轨支架组成。5.1 钢结构分析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度、刚度要求外，还应满足整体稳定和局部稳定要求。立体车库的结构件主要是由不同型号的 H 型钢及其支撑件和连接件塔接而成。构造车库的三维框架，首先应当设计 H 型钢及相关配件，而后根据结构形式进行组装 14。本设计中，前立柱选用 200 200 8H 型钢，后立柱、纵梁和横梁选用150 150 7H 型钢，上纵梁选用 150 75 5H 型钢。梁的刚度和强度对截面设计有重要作用，要先进行这二者的设计计算。车库系统对系统的安全要求极高，整体稳定要重点计算。此外，梁的接点要采取构造措施，避免其端截面发生扭转。对于梁的截面设计，考虑到强度，腹板应既高又薄，为使整体更稳定，翼缘应既宽又薄，因此在荷载作用下，受压翼缘与腹板有可能发生波形屈曲。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，要先从单根梁的受力进行分析，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 5.1 立体车库简化模型立体车库钢结构骨架由立柱、横梁、纵梁和导轨梁等组成，其立柱通过螺栓与基础相连，其余钢梁靠焊接或者螺栓连接。立柱主要承受压力和其他因素造成的扭毕业设计第 16 页矩，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，各部分都必须保证足够的强度和刚度，立体车库的简化模型如上图 5.1。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。本车库所限车型为中型车，最大容车重为 1700kg，载车板重约 570kg，所以每个车位所承受的最大重量为 1700+570=2270kg，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。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固定叉梳重量、提升系统制动所产生的惯性力、驱动装置的重力、顶部梁架所受滑轮组和配重的重力、整体结构所受的风力、地震载荷以及由于外界环境温度变化而引起的温度应力等,它们以集中或均布方式作用 15。整体来说，最大拉及压应力出现在前主梁的与前横梁连接处附近和前横梁中部两处 16。5.2 受力分析及校核5.2.1 立柱分析计算钢结构的支撑柱是由 H 型钢制成，前面有四根立柱均匀分布，后面有四根立柱，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1eM2e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。前立柱为四根，后立柱为四根，当车库空载时，(5.1)N12397557023前 总P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前 总 后 总P支撑住受力情况。图 5.2 所示为前立柱的力学结构简图。毕业设计第 17 页图 5.2 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 点的弯矩 ,施加在1eM2eMD 点的弯矩 ，施加在 E 点的弯矩 ，且3eM4emlCDlmlBl 2.,9.1,7.1,6.231 E 为弹性模量， Gpa2I 为惯性矩， 40cIx(5.2)mMe N5804.)21017(1(5.3)83712eeM根据下列公式进行分析挠曲方程为： (5.4),x0,2lEIxye其 中端截面转角： ， (5.5)Ile最大挠度： ， (5.6)EIlMyeB2(5.7),m1067.01031.26.58381 EIlMeB(5.8),1093425.10310.25738IlACe毕业设计第 18 页所以 ， (5.9)CDcBDlyly21,由梁的迭加原理得出立柱顶端 D 端为最大挠度点(5.10)m106497.019345.0067.33321 DDy5.2.2 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 5.3 所示。两中心压杆的稳定条件为：(5.11)wcnP其中：临界载荷cPP工作载荷n安全系数许用安全系数w图 5.3 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 HW 300X300 型 H 型钢面积： 2cm4.0毕业设计第 19 页惯性矩：4cm20567yxI惯性半径： .139yxi（2）确定压杆柔度 5.49.70minul其中：压杆全长为 l=500cm压杆长度系数 u=2，见机械手册 l，1-153 页表 1-1-104求压杆柔度范围值 ：19602251 pE其中：弹性模量 25cm/N16比例极限 02p求压杆柔度范围值 bas2其中：屈服极限22cm/N1035s常数查机械手册 1，l-1-07， 22cm/N1;c/340ba6.242bas，则前立柱属于细长杆，应按欧拉公式计算95.31若临界载荷 。cp（3）强度校核设立柱空载时受载车板和上层钢结构载荷 N701G毕业设计第 20 页满载时前立柱承受最大载荷N75025317052 G则立柱的工作载荷N812前P由欧拉公式得临界载荷 2lEInPc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，取 n，=3。代入得,38.取n N1046.2)502(7196722 cP前立柱的稳定安全系数 ，39.5283.nPnc前由上式可知安全。若按插减系数法计算： snAp其中A受力面积P工作载荷安全系数许用安全系数sn一中心压杆折减系数，安全裕度较大。3cm/N.78325093.725.187.03Asnp前5.3.3 前横梁分析计算前后导轨支撑梁均为两点点支撑，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 5.4 所毕业设计第 21 页示，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 5.4 横梁受力分析简图横梁受弯扭合力(5.12)(3.102/6./2121 NPR和 处的弯矩1P2(5.13)(4.91)075/(2011 mM和 处的弯矩1R2(5.14)(8.130/)31(2501 NP图 5.5 横梁弯矩图扭矩毕业设计第 22 页(5.15)(3.102121 mNPTT弯扭合成最大应力(5.16)22221max /6.1.4.9WM两端应力(5.17)21/.852.3mN(5.18)/.17/ns安全max最大挠度最大挠度为： EIqlf384max计算得：m1067.106210.27.59484ax Ilf面积 217cA梁所承受的弯矩为16RxqlM则导轨支撑梁所承受的最大弯矩为Nm10547.82.51932max ql最大应力为。Mpa473.6108.4575maxaxzW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 。pa942.7可得 ，由强度理论可知：导轨支撑梁稳定。max五层横梁强度校核五层横梁可以简化为固定梁，受力状态如图 5.6 所示。横梁两端固定，A 、B 两点产生相应的支反力 和 。ARB毕业设计第 23 页图 5.6 五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： RaxPlM最大弯矩为： l2max其中KN5.13F211载车FP代入得：Mpa87.6maxl最大正应力为： XWmaxax其中 为抗弯截面系数，根据机械设计手册可以得知X 3cm25W由此可得Mpa.17pa92.511025.38766maxax MX则由弯曲强度理论可知：五层横梁稳定。毕业设计第 24 页6 总结（1）选题目的及方法。针对我国众多居民小区普遍存在的停车难问题，本文力求给出一个良好的解决方案。在参阅了大量文献后，本文对机械式立体车库的应用现状和发展趋势做了科学的分析和预测，并对现阶段我国大多数居民小区的停车情况做了深入分析,详细说明了居民小区的实际需求。本文还结合部分文献对垂直升降式立体车库、升降横移式立体车库、多层循环式立体车库、巷道堆垛式立体车库以及简易升降式立体车库这五大类机械式立体车库的原理、特点、成本和技术条件做了直观且全面的分析说明，并由此确定出改善居民小区停车现状的机械式立体车库类型为升降横移式立体车库，样式型号为五层八排式，PSH36D-7K 立体车库。（2）工作原理及参数本文对所确定的升降横移式立体车库的工作原理做了详细说明，其中立体车库重要组成部分有框架、台板、升降机构、横移机构、安全防坠机构以及控制系统。本部分内容还确定了该立体车库的一系列参数，包括：容车规格为一层：长X宽X高（mm）=5000X1850X2050二至五层：长X宽X高（mm）=5000X1850X1550容车质量为一层：1850kg，二至五层：1700kg容车数量为36个车位运行速度为升降 4m/min，横移 8m/min最大存取车时