升降横移式立体车库结构设计毕业设计论文.doc

53升降横移式立体车库升降横移式立体车库结构设计毕业设计论文1绪论1.1 机械式立体停车库的定义 机械式停车库就是利用机械来存取、停放车辆的整个停车设施，以立体化存放的机械式停车库叫做机械式立体停车库。它是集机械、电子、控制技术于一体的现代化设备,成为缓解城市停车难的有效手段,形成了新行业,步入了引进、开发、制造、使用相结合的发展，己成为技术密集型产品的代表。1.2 课题的背景与意义立体停车起源于20世纪20年代的美国，是为了解决大城市内停车难的问题。目前，土地资源紧张是大城市的现状，在亚洲各国表现尤其突出，因此，它的应用在亚洲各国比较广泛，目前统计表明，立体车库在日本、韩国、中国等地应用很多。在欧洲，德国、意大利等国家从事停车设备的开发和生产比较早。比较有名的公司有:意大利的Sotefin、Inteark、德国Palis等。由于欧洲国家的土地资源比较富有，停车问题不是很突出。停车设备的生产量不是很大，停车设备多数采用巷道堆跺式产品，立体车库的主要优势式在巷道堆跺式立体车库上。在亚洲，停车设备技术起源于日本，日本从20世纪60年代就开始从事立体车库的研究，目前全日本己经投入使用的立体车位超过30万个，其中以升降横移类为主。韩国立体车库设备技术是日本技术的派生。从20世纪70年代中期起步，在80年代开始引进日本技术，经过消化生产和本土化，在90年代开始进入使用阶段。由于在这几个阶段得到了政府的重视，因此各类立体车库的开发和应用，韩国近几年增长率都在30%左右。目前韩国立体车库行业进入了稳步发展阶段。我国从20世纪80年代开始从日本引进停车设备产品和相关技术，开发工作从80年代中期开始，90年代以来，随着汽车工业和建筑业的发展，特别是轿车进入家庭后，停车设备的应用逐步推广，已经形成了新兴的停车设备行业，步入引进、生产、研制、使用相结合的初步发展阶段，现在我国从事立体车库设备制造的企业约有10家，其中主机生产超过50家。一些企业经过长期积累发展壮大，已稳居行业前列，一些中小型企业抢抓机遇在发展中崭露头角，一些大型集团公司开始跨行业进入停车领域，如北京恩菲科技产业集团、西安斯达机电有限责任公司等。在1996年以前，我国停车设备的年生产能力仅为400个泊位。2003年国内新建机械式立体停车库303个，新增停车泊位3756个，较2002年增长37.7%。据不完全统计，截至2003年底，国内机械式立体停车泊位已累计达82764个，分布在31个省市自治区的56个城市。2003年市场增长最快的地区是江苏、山东、浙江，泊位分别增长512%、364%和11%，此外上海增长37%，广东增长10.3%，北京与上年持平。以上6个省市泊位量占到全国新建泊位总量的87%，成为国内机械式立体停车库发展最热的地区。尽管如此，目前我国各主要城市停车设施的建设仍远远落后于道路建设和汽车工业的发展。据资料表明，现有停车位总数不到需求的7%。因此立体式停车库在我国有很大的市场，它的研究与建设在我国还有很长的路要走。1.3 自动化立体车库的主要结构组成和类型1.3.1自动化立体车库类型及特点图1一1 升降横移式立体车库图图12 垂直升降式立体车库图根据立体车库的修建位置及在空间伸缩方向的不同，立体停车库的主要类型有：升降横移式、垂直升降式、巷道堆垛式和地下停车场等。它们的类型众多，设计各有不同，库容量变化比较大，可满足不同用户要求。但它们都具有建筑面积小，停车层数多，地上和地下空间利用率高的优点。停相同数量车的情况下，在车辆流量大的繁华地段建一座立体停车库比建一地面停车场节省将近50%70% 的投资。严格的车库管理还保证了车库运行的安全性和可靠性，为存车人提供了最大的方便，存车人只需把车开到指定位置，下面的事都可由车库控制系统来完成。（1）升降横移式：多层升降横移式立体停车库采用卷筒、滑轮和钢丝绳进行升降，在整个机构中有交流减速横移电机和升降电机、钢丝绳、停车位框架、搬运器和横移导轨等。它的运行原理是取上层车时，将下层车板移开留出空位。该设备下层为左右横移，上层为上下升降。升降横移式立体车库如图1一1所示。（2）垂直升降式：也就是电梯式结构，一般以两辆车为一个层面，中间部分是升降机，左右两旁是车架。工作原理是:用升降机将车辆或载车板升降到指定层，然后用安装在提升机械上的横移机械将车辆或载车板送入存车位;或是相反，通过横移机械将指定存车位上的车辆或载车板送入升降机，升降机降到车辆出入口处，打开库门，驾驶员将车辆开走，如图1一2所示。（3）巷道堆跺式：它的工作原理和堆跺式自动化仓库很相近，升降机构可以上升和水平移动，在运行到停车位时，通过伸缩机构的伸缩，完成在车架上存取车工作。（4）地下停车场：它是为宾馆，商厦等原有的停车场专门设计的，原有的停车场一般只能存放一层车辆，经过改建加上专用设备后，可放置上下两层车。有些地下停车场本身是专门设计与环境协调的立体自动化车库。其它的立体车库还有垂直循环类停车设备、水平循环类停车设备、简易升降类停车设备等。垂直升降式特点：占地面积少，耗能低，但是智能化程度最高，对地基，消防要求很高，车位造价高。巷道堆跺式特点：低噪声、低耗能、智能化程度高，等待时间长，进出口少。水平循环式特点：结构简单，但是占地面积大，目前应用较少。多层升降横移式立体车库（如图11所示）是中小型车库的一种典型机电一体化产品，与其它车库相比，它属于中低密度经济型停车库规模可大可小（从层到层）；对场地的适应性较强、可同时移动多个车板，提高了工作效率减少了运行时间；控制系统采用可编程控制器（PLC），操作管理简便明了，易于操作维护。总之，结构简单，柔性好，启动平稳，噪声小，且安全可靠、同一层的车位移动独立，可以自由动作，并且动作时间短，是升降横移式立体车库最大的优点。根据场地大小及客户需要，该设备可实现层的多层设计。由于占地面积小且动作灵活、易操作、造价低，因此是公司及单位在建造立体停车库时的理想选择。以三层三排存车为例，可存车辆，且占地面积仅有20m左右。另外，目前国内售价在每车位3.导-5万元，而我国的车库行业刚刚起步，汽车，尤其是轿车正逐步走入家庭，购车与停车的矛盾已逐渐变大，立体车库正是为克服这一矛盾走向市场的。根据专家建议，我国目前的机械式立体停车库价格应在6万/车位以下，最好在4万/车位以下，而升降横移式停车库正好适应这一价格定位。因此以“安全、快速、经济”著称的升降横移式立体车库，已成为一个新的“热点”。目前采用这类设备的停车库被普遍看好，具有良好的市场前景。1.3.2 升降横移式立体车库结构组成升降横移式立体车库主要由四部份组成：机械部分、电机驱动部分、控制管理部分、安全防护措施。（1） 机械部分：由车架、起升结构和双向平移结构组成，它是车库的主架。（2） 电机驱动部分：由多个电机组成，由它来平移机构和升降机构的运行，完成搬运器的上下和左右移动，以完成存取车过程。（3） 控制管理部分：立体车库控制系统随着它所采用的控制智能化程度不同而不同。（4） 安全防护措施：安全防护主要有两部分，一是存取车辆时人的安全保护，二是车辆在存取时的安全保护。1.4 论文的主要目的和意义随着社会的发展，城市人口的日益增多，楼房和车辆也越来越多。特别是改革开放以来，国民经济的飞速发展为汽车工业注入了强劲的动力。在2001年，我国通过了国民经济和社会发展十五计划纲要，在纲要中提及到“鼓励轿车进入家庭”。这是建国五十余年来官方文件中第一次明确“轿车进入家庭”这样的提法，我国进入了汽车拥有率迅速上升时期。据统计，1985年我国汽车拥有量为321.12万辆，1990年为551.36万辆，1997年全国汽车保有量110万辆，2000年达到1608.91万辆。我国在2001年为全球第7大汽车销售市场，2003年全国汽车销售达到439万辆，全球排名上升到第5位，仅列美国、日本、德国、法国之后。年销售将有望在2010年达到70万辆，将成为全球第3大市场。在2005年我国轿车保有量达1000万辆，到2001年将达200万辆。根据交通规划专家的总体测算：一个城市停车位数量与机动车数量之比至少为1.2:1，才能基本满足城市的停车需要，也就是说一辆车除去应该拥有一个固定停车位之外，包括工作、娱乐、消费还至少应该有0.2个停车位。从2005年到2010年，我国将总共增加停车位480万个，平均每年要96万个。表1一1 几个主要城市汽车保有量及停车位现状(2005)城市汽车总量(万辆)停泊位数量（万辆)所缺车位数量(万辆)北京24109.8131.2广州66.821.645. 2天津l0413.590 .5从以上数据可以看出，有一大半的机动车的停放处于无序状态。据统计：2001年的上海，每天停在马路上的汽车就多达35力辆，广州每天也有35万辆机动车“露宿”街头，北京更有90万辆之多，这些车大都停在马路上、绿化隔离带、胡同、非机动车道、消防通道等非停车地带。151致使本来就紧张的交通更拥挤不堪，严重滞后了城市交通的发展。行车难、停车难、乱停车，加剧交通拥堵、降低生活质量、恶化投资环境，成为城市经济发展的障碍，大大降低了城市的文明程度。为缓解这种局面，城市停车场所的建设，尤其是多停车位、少占空间、使用操作简单、安全可靠的“立体停车库”的建设，对现在寸土寸金的大都市有着不可替代的价值。自动立体车库已成为城市交通一个研究热点，并且国家将其列入了重点科技攻关项目之一。2 升降横移式立体车库2.1 升降横移式立体车库工作原理升降横移式立体停车库由于适应性强而备受青睐，该类车库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，驾驶员进入车库，存取车辆，完成存取过程。停泊在这类车库内地面的车只作横移，不必升降，上层车位或下层车位需通过中间层横移出空位，将载车板升或降到地面层，驾驶员才可以进入车库内将汽车开进或开出车库，每个车位升降均由一台电机驱动，通过链条拖动搬运器垂直升降，横向移动借助导轨，也是利用一台电机实现车位的移动，它的主要优点在于同一层的车位移动独立，可以自由动作，并且动作时间短，缩短了存取车的时间。升降横移式立体车库为多层多列布置，除顶层外每层设一空位，作为交换车位，除底层以外的所有车位均能自行升降，除顶层以外的所有车位均能自行横移，当某一车位需存取车辆时，该车位下方到空位之间的所有车位向空位方向横移一个车位的距离，该车位下方形成一升降通道，此时，该车位便可自由升降，当车位降至地面时，车辆便可开进或开出，见图21。图2-1 车库示意图(1)升降横移式立体车库，包括多层结构的框架，在框架上设置有横移导轨，底层横移导轨上设置有可以沿导轨移动的载车盘，上层横移导轨上设置有可以沿导轨移动的载车架，以及通过链条连接在载车架上可以升降的载车盘。其特征在于：框架上除顶层以外的其他每一层均有一空闲的载车盘位置，作为上层载车盘下降的通道，载车架的一端的横梁上安装有升降电机和减速器并通过链轮和链条带动传动轴。传动轴上安装有四个链轮，每个链轮带动一根链条，链条的是一端设计成套状，绕在载车架纵梁上的链轮组上，另一端则绕过一个链轮与载车盘连接。载车架上设计有防坠挂钩，用于悬挂载车盘。防坠挂钩由电磁铁和复位弹簧控制它的弹出与复位。(2)升降横移式立体车库的出入库方法，其特征在于包括如下步骤：A. 将除顶层以外的每一层空闲的车位集中在同一纵向位置上，作为初始位置。B. 如有汽车入库按如下步骤进行：a)如需进入底层的停车位直接驶入即可。b)如需进入底层以外的上层车位，先将位于上层车位纵轴线和初始空闲车位纵轴线之间的所有该上层车位下面的载车架同时向初始空闲车位方向横移一个载车架位置；然后将该上层停车位的载车盘垂直放下直到底层，将车辆驶入载车盘后，再将载车盘垂直升高到原来的位置；最后将其它载车架横移回到初始位置。C. 如有汽车出库按如下步骤进行。a)如底层汽车出库直接驶出载车盘即可。b)如有除底层以外的上层车位的车出库，先将位于该上层车位纵轴线和初始空闲车位纵轴线之间的所有该上层停车位下面的载车架同时向初始空闲车位方向横移一个载车架位置；然后将该上层车位的载车盘垂直放下直到底层；将车辆驶出载车盘后，再将载车盘垂直升高到原来的位置；最后将其他载车架横移回到初始位置。2.2 升降式横移立体车库的主要技术参数由于设计任务的要求，本车库是一个三层、16位的升降横移式立体车库。车库的主要设计参数，见表21：表21升降横移式立体车库主要设计参数名称参数名称参数容车规格总长（mm）5300额定速度m/min升降7.2m/min总宽（mm）1900横移6m/min总高（mm）1550电动机（kw）升降5.5kw重量（kg）2400横移0.18kw停车设备尺寸（mm）存车单元宽2550驱动方式链条存车单元长5860车位16车库总宽16600层数三车库总深度6500控制方式现场总线，PLC全自动控制车库总高度7350出入层高度2000操作方式按钮，旋转开关安全装置急停装置，防坠落装置，光电管，防护网存车方式倒车入库，前进出库电源电压220VAC3 车库钢架结构3.1 钢结构的特点及应用钢结构是钢材制成的工程结构，通常由型钢和钢板等制成的梁、桁架、柱、板等构件组成，各部分之间焊缝、螺栓或铆钉连接，有些钢结构还部分采用钢丝或钢丝束。钢结构与钢筋混凝土结构、木结构和砖石等砌体结构都是工程结构的不同分支。它们之间有许多共同性，例如在结构体系、内力分析和设计程序等方面大体是相同的；但由于材料性质的不同、原材料和构件截面形状的不同，也有其特殊性，例如在结构型式、构件计算方法、构件连接方法和构造处理方法等方面都有显著的差别。钢结构具有下列优缺点：（1） 材质均匀，可靠性高钢材组织均匀，接近于各向同性匀质体。钢材由钢厂生产，控制严格，质量比较稳定。钢结构的实际工作性能比较符合目前采用的理论计算结果，所以钢结构可靠性较高。（2） 强度高，重量轻钢材强度较高，弹性模量亦高，因而钢结构构件小而轻。当今有多种强度等级的钢材，即使强度较低的钢材，其密度与强度的比值一般也小于混凝土和木材，从而在同样受力情况下钢结构自重小，可以做成跨度较大的结构。由于杆件小，所占空间少，亦便于运输和安装。（3） 塑性和韧性好钢结构的抗拉和抗压强度相同，塑性和韧性均好，适于承受冲击和动力荷载，有较好的抗震性能。（4） 工业化程度高，工期短。钢结构都为工厂制作，具备成批大件生产和品精度高等特点；采用工厂制造、工地安装的施丁方法，有效地缩短工期，为降低造价、发挥投资的经济效益创造条件。（5） 密封性好。钢结构采用焊接连接后可以做到安全密封，能够满足一些要求气密性和水密性好的高压容器、大型油库、气柜油罐和管道等的要求。（6） 抗震性能好。钢结构由于白重轻和结构体系相对较柔，受到的地震作用较小，钢材又具有较高的抗拉和抗压强度以及较好的塑性和韧性，因此在国内外的历次地震中，钢结构是损坏最轻的结构，已公认为是抗震设防地区特别是强震区的最合适结构。（7） 耐热性较好。温度在250以内，钢材性质变化很小，钢结构可用于温度不高于250E的场合。当温度达到300E以上时，强度逐渐下降，600C时，强度降至不到三分之一，在这种场合，对钢结构必须采取防护措施。（8） 耐火性差钢结构耐火性差，钢材表面温度达300400摄氏度以后，其强度和弹性模量显著下降，600摄氏度时几乎降到零。当耐火要求较高时，需要采取保护措施，如在钢结构外面包混凝土或其他防火板材，或在构件表面喷涂一层含隔热材料和化学助剂等的防火涂料，以提高耐火等级。（9） 耐锈蚀性差钢结构耐锈蚀性较差，特别在潮湿和有腐蚀性介质的环境中，容易锈蚀，需要定期维护，增加了维护费用。由于钢材和钢结构有上述特点，钢结构常用于各种工程结构中。升降横移式立体车库主架也采用钢结构。3.2 车库钢架结构的车库主框架体系的基本构成是由水平方向的梁和垂直方向的柱通过钢性结点连接而成。这种结构体系通过结构构件的抗弯刚度来抵抗侧向力的作用。主框架体系是典型的柔性结构体系，受层间位移的限制，结构的刚度在设计中起控制作用。也就是说，基本上都是由变形限值作为设计的控制条件，梁柱的截面尺寸主要由结构的刚度而不是强度来决定。在具体的设计过程中，所选的梁柱截面尺寸如果满足了规范对层间位移的限制要求，构件的承载力一般也能满足要求。 停车设备的主框架主要采用热轧H型钢、槽钢、角钢、矩形钢和钢板焊接成型，以其作为承重结构，用高强度螺栓连接成主框架，具有较好的强度和刚度，其特点我们从三个方面去认识它：一是自重轻，基础宽度不大，从而降低基础部分的造价；二是施工速度快，工期短，见效快，不受地质条件及材料制约；三是可拆迁，由于这种车库是组装式的车库，这就决定了它具有灵活性。主框架的骨架由支柱、横梁腹杆和支撑动力及附属装置的上、下支承梁等组成。机械传动系统安装在主框架部分骨架上，由传动部件和张紧装置组成。载车板与链条相连，驱动装置和机械传动系统驱动载车板上下和左右运动，实现车辆的停放和存取。停车库主框架骨架支撑着动力装置、机械传动系统和停车载荷，为保证停车设备安全、可靠地工作，它应有足够的强度、刚度和稳定性。 升降横移式立体停车库主框架的第一层根据不同的结构要求，有单柱形式、跨梁形式、后悬臂形式等。图3-1为升降横移式立体停车库主框架的几种典型形式。单柱型式结构紧凑，安装、搬运方便，给驾驶员一种导正的作用，若装有平衡装置在升降过程中有全程平衡保护。跨梁形式进出车辆较方便，结构较简单但较单柱形式跨度大，所以安装搬运不方便。后悬臂形式无前柱，对汽车进出载车板较好，但因主框架在后侧，稳定性较差，且一般不能做重列式。考虑到安全性和结构方面的问题，目前一般大于二层都采用单柱形式。图3-1 升降横移式立体停车库主框架的典型形式图3-2 中心支撑框架在主框架设计中，当斜向支撑构件的两端均位于梁、柱相交处，另一端在另一支撑与梁的连接点处同梁相连，则构成了框架一中心支撑结构体系。从图4-2中可以看出，斜向支撑构件与梁、柱一起形成了竖向支撑析架。与框架结构体系相比，框架一中心支撑结构体系在弹性变形阶段具有较大的刚度，很容易满足规范对结构物层间位移的限制要求。在节点设计方面，将全部梁、柱节点作成刚性连接，由支撑析架和框架共同承担水平荷载，这样就比较保险，可以保证主框架的可靠性。在侧向力作用下，竖向支撑析架表现为弯曲型变形，框架为剪切型变形，二者互为补充，变形相互协调。在这种结构体系中，由于支撑的存在，使得作用在梁、立柱及其节点域上的力减少，节点设计和构造要比框架结构体系简单、可靠。对于在工程设计中经常使用的如图3-2(a),(b),(c)所示的人字形支撑，我们一般通过加大与之相连接的框架梁的截面尺寸，使其在强震作用下仍能处于弹性变形状态，以此来改善整个结构体系的受力性能。我们在立体车库中采用了图3-2(a)的形式。3.3 主要受力梁选型、计算与较核3.3.1受力梁的计算车库受力梁主要承受静载荷的作用，根据其结构图做出计算简图，见图3-2。图3-2 受力梁计算简图与剪力、弯矩图由设计可知： 1计算支反力由于载荷成对称分布，所以A与B端的支反力为2建立剪力与弯矩方程由于载荷对称分布，所以只计算左半部分，由图3-2得该梁左半部分的剪力与弯矩方程如下：对于AC段 对于CD段 对于DG段 3.画弯矩图与剪力图剪力图与弯矩图见图3-2。可以看出DE段的弯矩最大，其值为可以看出AC与BF段的剪力最大，其值为3.3.2 受力梁的选型由于梁的受力和安装的需要，选用材料为Q235钢的工字型组合梁。查钢结构规范得Q235钢的强度设计值见表3-1。 表3-1 钢材的强度设计值钢材抗拉、抗压和抗弯抗剪端面承压牌号厚度或直径（mm）Q235钢215125325型号尺寸截面面积理论重量参考数值HhBx-xy-ymmKg/mcm30028020061056.844.6951063412.934913001334.85选取的工字型组合梁截面特征见表3-2。表3-2 组合梁截面参数3.3.3 受力梁的校核1弯曲正应力强度校核由受力梁的弯矩图可知D、E截面是梁的危险截面，所以只对D、E截面进行弯曲正应力强度校核。由表3-1可知等截面直梁的强度条件为 （3-1）则 可见梁的弯曲正应力强度符合要求。2弯曲切应力强度校核由受力梁的剪力图可知A、B截面的梁的危险，所以只对A、B截面进行弯曲切应力强度校核。由上表可知 等截面梁的强度条件为 （3-2） 在中性轴处切应力最大，可得最大切应力则 可见梁的弯曲切应力强度符合要求。3挠度的校核挠曲轴的近似微分方程 （3-3）查手册可知，则由于结构对称分布，最大挠度发生在M截面处。载荷单独作用时，截面C的转角与挠度分别为 由作用在截面M的挠度为 载荷单独作用时D截面的转角与挠度分别为 由作用在截面M的挠度为 根据叠加原理，得截面G的挠度为 查手册得梁的容许挠度则 可见受力梁的钢度条件符合要求。3.4 主要受力柱的选型、计算与较核3.4.1 柱的计算由于钢架结构的跨度不大，层数不多，所以采用等截面柱，按其结构得计算简图见图3-3。图3-3 柱的计算简图由设计可知 易知柱脚截面A受的弯矩和轴力最大，是危险截面，所以对此截面进行计算与较核。截面A受的轴力 ， 截面A受的弯矩由两部分组成，绕x轴的弯矩，绕y轴的弯矩。3.4.2 柱的选型由柱的受力和安装的需要，选用材料为Q235钢的工字型组合柱。选取的工字型组合柱截面特征见表3-3。表3-3 柱的截面参数型号尺寸截面面积理论重量参考数值HhBx-xy-ymmKg/m400360300122016312848030240017.2133090106007.433.4.3 柱的校核1. 由于该柱是压弯构件，所以强度计算按下式进行。 （3-4） 式中 、：绕x、y弯矩； 、：截面塑性以展系数； 、：绕x、y轴的净截面抵抗矩。 查手册可知 则 可见满中强度要求。2. 局部稳定性要求（1）柱翼缘板外伸宽度与其厚度之比应满足下列要求 （3-4）由表可知 查手册可知Q235钢的屈服点 则可见符合条件。（2）腹板计算高度与其厚度之比应满足下列要求当时， （3-5）由设计可知 则可见符合要求。图3-4 柱脚3.5 柱脚设计轴心压力设计值（静力荷载），钢材Q235，焊条E43型，基础混土强度等级C15，选用带靴梁的柱脚见图3-4。1确定底板平面尺寸 基础凝土强度等级C15，；采用锚栓，锚栓孔面积 靴梁厚度取，悬臂C取则 采用 ；则2确定底板厚度（1）区格为四边支承板，查表得，；（2）区格为三边支承板，查表得，；（3）区格为三边支承板，查表得，；最大弯矩；，（钢板）；柱承受静力荷载，钢板受弯时；取 3靴梁与柱身间坚向焊缝计算靴梁与柱身间共有四条焊缝，每条焊缝计算如下：取靴梁高度取。4靴梁与底板连焊缝计算焊缝总长度 ；所需焊脚尺寸取 。柱端与底板间焊缝亦采用。3.6钢结构的连接钢结构是由钢板、型钢等组合连接制成基本构件，如梁、柱、桁架等；运到工地后再通过安装连接组成整体结构。连接在钢结构中占有很重要的地位，将直接影响钢结构的制造安装和经济指标以及使用性能。连接设计应符合安全可靠、节省钢材、构造简单、制造安装方便等原则。钢结构的连接方法可分为焊缝连接、螺栓连接和铆钉连接等。在本车库钢结构的连接主要采用焊缝连接和螺栓连接。下面对本车库的主要结构的连接作简要说明。 主要受力梁之间的连接梁与梁的拼接节点，应设置在内力分布较小的位置，通常设在距梁端1m左右位置处，分为：1.翼缘和腹板完全焊透的对接焊缝连接；2.采用翼缘对接焊缝连接和腹板螺栓连接的混合连接；3.翼缘和腹板均采用高强度螺栓连接。根据车库主要受力梁的受力和安装的需求，车库主要受力梁之间的连接采用翼缘对接焊缝连接和腹板螺栓连接的混合连接，其连接方式见图3-5。图3-5 翼缘焊接、腹板螺栓连接主要柱与梁之间的连接梁与柱连接通常采用的是柱贯通的连接形式，按柱对梁约束刚度可分为三类：1 铰接连接：梁腹板传递竖向剪力2 半刚性连接 ：梁腹板与翼缘传递剪力和部分弯矩3 刚性连接：梁上下翼缘传递弯矩，腹板传递剪力根据车库结构受力和安装的需要，钢柱与轨道横梁之间的连接采用刚性连接，其连接方式见图3-6。图3-6 梁与柱的钢连接柱与其它梁的连接采用半刚性连接，其连接方式见图3-7。图3-7 梁与柱的半钢性连接4 机械系统升降传动设计4.1机械系统升降传动方案选取升降机构有直流电机驱动和交流电机驱动两种，直流电机驱动的调速性能好、运行平稳、平层精度高(5mm以内) ,但结构复杂、设备体积大、制造成本高。交流电机驱动有变压调速控制和变频变压调速控制,其调速性能、运作平稳性都能满足停车库的要求,平层精度也较高(15mm以内),构造相对简单,设备体积小、制造成本低。所以本设计选择交流异步电机驱动。传动机构方案比较多，目前应用得最多是主要有两种，链条传动和钢绳牵引传动。钢绳牵引传动体积较大、笨重，但是其结构简单便于维护；链条传动体积较小，运行平稳、安全，但是结构复杂。本设计选择链条传动方式。4.2 机械系统升降传动的组成图4-1 升降传动机构升降传动系统主要由以下几部分组成：鼠笼式三相异步电动机、二级NGW-L行星减速器、传动轴、双排链轮、单排链轮等，见图4-1。4.3 传动链与链轮的选择车库的升降传动采用链传动，因为链传动具有结构简单，传力大，平均传动比准确，能在较大的轴间距间传动，经济耐用，维护容易，也有一定的缓冲减振作用。又由于升降传动不经常传动，只有有在存取车时才传动而且采用低速传动，所以选用传动用短节矩精密滚子链（简称滚子链GB/T12341997）。由于升降传动所用链轮都是小尺寸链轮，所以链轮结构选用整体式结构。由于设计链轮的齿数较少，所以链轮采用20号钢，见表4-1。减速机与传动轴之间采用双排链传动，其余都采用单排链传动。表4-1 链轮的材料参数材料热处理热处理后的硬度20渗碳、淬火、回火5060HRC4.4 链的设计计算4.4.1 减速机与传动轴之间传动链设计减速机输出转速及主动链轮转速，减速机的输出功率P=3.8Kw,传动比。1. 选择链轮齿数取小链轮齿数,大链轮的齿数为。2. 确定计算功率由表9-6查得,由图9-13查得,双排链。则计算功率为 3. 选择链条型号和节距根据及，查图9-11,可选20A。查表9-1，链条节距为P=31.75mm。 4. 计算链节数和中心距初选中心距。取，相应的链长节数为为了避免使用过渡链节，应将计算出的链节数圆整为偶数=90节。 查表9-8得到中心距计算系数，则链传动的最大中心距为= 5. 计算链速v，确定润滑方式 由v=0.161m/s和链号20A,查图9-14可知应采用定期人工润滑。 6. 计算轴压力 有效圆周力为链轮垂直布置时的压轴力系数，则压轴力为 双排滚子链的规格和主要参数见表4-2。表42 双排滚子链规格和主要参数ISO链号节距p滚子直径max内链节内宽min销轴直径max内链板高度max排链抗拉载荷双排minmm20A31.7519.0518.99.5430.1835.76173.54.4.2 升降链条的设计传动轴及链轮转速，传动轴的输出功率；传动轴带四个链轮运动，每个链轮的的输出功率；传动比i=1。1. 选择链轮齿数 取链轮齿数z=19。 2. 确定计算功率 由表9-6查得=1.4,由图9-13查得=1,单排链,则计算功率为 3选择链条型号和节距 根据及，查图9-11,可选20A。查表9-1，链条节距为P=31.75mm。 4. 计算链速v，确定润滑方式 由v=0.121m/s和链号20A,查图9-14可知应采用定期人工润滑。 6. 计算轴压力 有效圆周力为链轮水平布置时的压轴力系数，则压轴力为。表43 单排滚子链规格和主要参数ISO链号节距p滚子直径max内链节内宽min销轴直径max内链板高度max排链抗拉载荷双排minmm20A31.7519.0518.99.5430.1835.7686.74.5 链轮的设计算4.5.1双排链轮的设计计算 链轮的齿形参数见表4-4与4-5。表44双排滚子链小链轮的齿槽形状名称符号计算公式及结果最小齿槽形状最大齿槽形状齿侧圆弧半径滚子定位圆弧半径滚子定位角表45双排滚子链大链轮的齿槽形状名称符号计算公式及结果最小齿槽形状最大齿槽形状齿侧圆弧半径滚子定位圆弧半径滚子定位角链轮的结构见图4-2，链轮的主要尺寸见表4-5、4-6、4-7。图4-2 双排小链轮表45双排滚子链小链轮的主要尺寸名称符号计算公式及结果分度圆直径d齿顶圆直径齿根圆直径齿高确定的最大轴凸缘直径表46双排滚子链大链轮的主要尺寸名称符号计算公式及结果分度圆直径d齿顶圆直径齿根圆直径齿高确定的最大轴凸缘直径表4-7 双排滚子链链轮的主要尺寸名称符号计算公式及结果齿宽齿侧倒角齿侧半径齿全宽4.5.2 升降链轮的设计计算 升降链轮主要结构尺寸参数见表4-8、4-9、4-10。表48升降链轮的齿槽形状名称符号计算公式及结果最小齿槽形状最大齿槽形状齿侧圆弧半径滚子定位圆弧半径滚子定位角表4-9 升降链轮的轴向齿廓尺寸名称符号计算公式及结果齿宽齿侧倒角齿侧半径齿全宽表410 升降链轮的主要尺寸名称符号计算公式及结果分度圆直径d齿顶圆直径齿根圆直径齿高确定的最大轴凸缘直径4.6 滚子链的静强度计算由于双排滚子链和升降链的链速都小于0.6m/s，属于低速滚子链，所以必须进行静强度计算。 静强度应满足如下条件 (4-1) (4-2) (4-3)上式中 ： 离心力引起的拉力，N，按式（4-2）计算，当可以忽略不计；： 悬垂拉力，N，按式（4-3）计算，取其最大值；S ：许用安全系数，一般为48。 4.6.1 双排滚子链的静强度计算 由上面的设计结果和查机械设计手册可得 23602NN Q=173.5kN 由于链速v=0.161m/s4m/s,所以可以忽略不计。 满足静强度条件。4.6.2 升降滚子链的静强度计算 由上面的设计结果和查机械设计手册可得 7025NQ=86.7kN 由于链速v=0.121m/s4m/s,所以可以忽略不计，也可以忽略不计。满足静强度条件。4.7 滚子链的使用寿命计算由于链条的使用寿命要求小于15000h，应进行链条的使用寿命计算。额定功率和为查手册可知则有 滚子链的使用寿命为T=2736.6h。4.8 滚子链耐磨性计算链条的使用寿命与润滑条件、许用的磨损伸长率以及铰链承压面上产生的滑摩功等因素有关，由于本设计滚子链的工作环境是开放式的以及润滑方式采用定期人工润滑，所以必须进行耐磨性计算。 滚子链耐磨性计算公式如下： （4-4） （4-5） （4-6）式中 T： 链条的磨损使用寿命h； ：链长，以节数表示； V： 链速； i: 传动比； ：许用磨损伸长率，通常取； A：滚子链铰链承压面积； ：铰链的压强，Mpa。滚子链的承压面积为 铰链的压强为根据查手册可得、；则 滚子链的耐磨的寿命T=4156.8h。4.9 电动机的选择根据车库的设计要求，载车板的升降速度为，链条的牵引力为，环境有灰尘，电源为三相交流，电压220V。(1) 选择电动机的类型按工作要求和条件，选用三相鼠笼式异步电动机，封闭式结构，电压220V ，Y型。 (2) 选择电动机的容量 电动机所需的工作功率为：由式 (4-7)因此 由时机至传动轴的总效率为式中、分别为链传动、轴承、减速器、联轴器的传动效率，取=0.90 , =0.98（滚子轴承）, =0.90, =0.99。所以 (3) 确定电动机的转速传动轴的工作转速为 按手册推荐的传动比合理范围，取链传动的传动比，单级摆线针轮减速机的传动比，则总传动比的合理范围为,故电动机的可选择范围为符合这一范围的同步转速有750、1000、1500和3000r/min。根据容量和转速，综合考虑电动机和传动装置的尺寸、重量、价格和链传动、减速器的传动比，选定电动机型号为Y132M2-6，见表4-10。表4-10 电动机主要性能参数型号额定功率kW同步转速r/min满载转速r/minY132M2-65.510009604.10 减速器的选择(1) 总传动比(2) 分配传动装置传动比由式 为了使链传动的外廓尺寸不致过大，由上面链传动设计可知，则减速器的传动比为(3) 减速器的选择 由上面传动比的分配可知减速器的传动比为，传动比比较大，又由于设计对外廓尺寸的要求较小，以及传动效率的要求，所以一般的圆柱齿轮传动、圆锥齿轮传动和蜗杆传动不能满足要求。二级NGW-L行星减速器既能满足传动比的要求，又能满足外廓尺寸的设计要求，同时传动效率也比较高，因此选用二级NGW-L行星减速器。根据减速器的传动比、输入功率、输出转矩等，查减速器设计选用手册得型号为NGW L52-8的二级NGW-L减速器满足各种设计要求。其主要性能参数见表4-11。表4-11 NGW L52性能参数机座号型号公称传动比i实际传动比性能参数（mm）(mm)T5NGW L525654.39注： 、分别为减速各级的中心距和模数。(4) 减速器的较核NGW-L型行星齿轮减速器包括单级、二级两个系列的立式行星齿轮减速器，它主要应用于冶金、起重、运输、轻化及通用设备。其工作条件为：高速轴转速不超过1500r/min；齿轮圆周速度不超过15m/s；工作环境温度；可正反转两向运转。选用NGW-L型减速器时，应根据使用条件计算。 （4-8）式中 ：计算功率（）； P： 实际输入功率（）； ：使用系数，查减速器选用手册表3-60； ：与润滑有关的系数，当减速器采用循环润滑时，当减速器采用油池润滑时减速器选用手册表3-61。由于减速器每日工作时间小于3小时、中等冲击、工作类型为中型，查减速器选用手册表3-60得。由于减速器采用油池润滑，圆周速度小于，间断工作，查减速器选用手册表3-61得。实际输入功率。则 根据传动比和减速器型号查减速器选用手册表3-61得高速轴许用输入功率满足要求，则选用NGW L52-8行星减速器适合，减速器外形及安装尺寸见表4-12。表4-12 减速器外形及安装尺寸机座号型号规格公称传动比外形法兰及螺栓孔轴伸质量kg油量LLhdltb1NGW-L5225100按所选电机确定623154853854558252080130852218011.64.11 传动轴的设计1. 传动轴上的功率、转速和转矩T由上面的设计可知，；于是 2. 初步确定传动轴的最小直径 选取轴的材料为40钢，调质处理。查手册可知40材料主要力学性能见表4-13。表4-13 40材料主要力学性能轴的材料热处理毛坯直径/mm抗拉强度极限屈服强度极限弯曲疲劳极限许用弯曲应力40调质73554035570取，于是得 传动轴的最小直径显然是安装滚动轴承处的直径，为了使所选的轴直径与滚动轴承的内径相适应，故需同时选取滚动轴承。由于传动轴只受径向载荷，不受轴向载荷，所以选取深沟球轴