升降橫移式立體車庫(kù)計(jì)算書

1、升降橫移類機(jī)械式立體車庫(kù)計(jì)算書、工程概況：1、本工程為保定市永和鋼結(jié)構(gòu)工程有限公司。2、建設(shè)地點(diǎn)：河北保定富昌路。3、 建筑設(shè)計(jì)耐久年限：30年。4、建筑物防火分類：W類。5、建筑物耐火等級(jí)：不應(yīng)低于川級(jí)。6、建筑結(jié)構(gòu)形式：鋼結(jié)構(gòu)。8、建筑層數(shù)：三層。9、 機(jī)械停車庫(kù)型式：外墻鋼結(jié)構(gòu)90度垂直升降式機(jī)械停車庫(kù)。10、 停車容量：機(jī)械車位7輛。二、設(shè)計(jì)依據(jù)：建筑基礎(chǔ)設(shè)計(jì)規(guī)范(GB50007-2002)鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范(GB50017-2003)GB/T3811-1983立體車庫(kù)設(shè)計(jì)規(guī)范GB/T6067-1985 立體車庫(kù)安全規(guī)程GB17907-1999機(jī)械式停車設(shè)備通用安全要求Q/HF H0202

2、-2001升降橫移類機(jī)械式停車設(shè)備技術(shù)要求JB/T8713-1998機(jī)械式停車設(shè)備類別、型式與基本參數(shù)建設(shè)單位提供的地形圖和有關(guān)的設(shè)計(jì)要求。三、設(shè)計(jì)參數(shù)：1.1設(shè)計(jì)目標(biāo)的基本參數(shù)及主要技術(shù)性能指標(biāo)停車尺寸：5000X1850X1550單位：mm載車板規(guī)格：4720x2360單位：mm單位：mm停車規(guī)格：車長(zhǎng)X車寬X車高5000X1850X1550;停車最大重量：1 7 0 0 kg提升時(shí)間：26秒橫移速度：16秒1.2整體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的內(nèi)容及要求車庫(kù)主體框架鋼結(jié)構(gòu)由前、后立柱，前、后橫梁，縱梁等組成。傳動(dòng)系統(tǒng)安裝在主體 框架的縱梁與后立柱上，包含傳動(dòng)的鏈條鏈輪以及鏈條張緊裝置。載車板與傳動(dòng)鏈條相連

3、, 提升電機(jī)和傳動(dòng)系統(tǒng)驅(qū)動(dòng)升降載車板上下升降，橫移電機(jī)驅(qū)動(dòng)橫移載車板左右移動(dòng)，實(shí)現(xiàn) 車輛的停放和存取。車庫(kù)主體框架支撐著動(dòng)力電機(jī)、傳動(dòng)系統(tǒng)和車輛載荷，為保證車庫(kù)安 全、可靠地工作，車庫(kù)主體框架必須具有足夠的強(qiáng)度和剛度。升降橫移式立體車庫(kù)的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)主要包括：主體框架、載車板裝置、傳動(dòng)系統(tǒng)及安 全防護(hù)裝置等1.3車庫(kù)主體框架設(shè)計(jì)機(jī)械式立體車庫(kù)的主體框架主要采用各種型材焊接加工成型作為承重結(jié)構(gòu)。鋼結(jié)構(gòu)構(gòu) 件大多為軋制型材，可直接用來(lái)加工成結(jié)構(gòu)物，且安裝方便，可將工廠加工好的構(gòu)件運(yùn)到 施工場(chǎng)地，在工地拼裝。三層升降橫移類機(jī)械式立體車庫(kù)主體框架結(jié)構(gòu)全部為鋼結(jié)構(gòu)組件。立柱與橫梁都采用 H型鋼，傳動(dòng)系統(tǒng)采用

4、無(wú)縫鋼管與圓鋼，鋼板主要用于載車板及橫梁、立柱的加強(qiáng)肋板。 立柱通過(guò)膨脹螺栓與地面基礎(chǔ)相連.立柱與橫梁之問(wèn)通過(guò)高強(qiáng)度螺栓連接成整體結(jié)構(gòu)。車庫(kù)主體框架承擔(dān)著整個(gè)車庫(kù)的自重和全部車輛載荷重量，其自身的重量、穩(wěn)定性和 可靠性對(duì)整個(gè)車庫(kù)成本和安全性有著重要的影響。車庫(kù)主體框架在加載條件下的變形直接 影響到鏈傳動(dòng)系統(tǒng)能否正常運(yùn)行。車庫(kù)適用的最大車型外形尺寸決定了停車車位的有效空間以及車庫(kù)框架的尺寸。本立 體車庫(kù)所適用的車型的外形尺寸：汽車長(zhǎng)X車寬X車高為5000X 1850X 1550mm，另外還要考慮到安裝安全檢測(cè)設(shè)備（即檢刪汽車長(zhǎng)度是否超出停車庫(kù)設(shè)計(jì)要求的檢測(cè)器）和橫移 栽車板的電機(jī)安裝位置，因此，

5、本立體車庫(kù)前后立柱中心的距離定為5890mm ;為方便人進(jìn)出和安全必須保證第層停車的空間不低于1800mm.所以一層的高度為 2100mm; 一個(gè)車位的寬為 2400mm,橫梁的長(zhǎng)度為：2400*3+ 550=8020mm。經(jīng)過(guò)初步計(jì)算，鋼架立柱采用寬翼緣型150*150的熱軋H型鋼。安裝承載鏈條傳動(dòng)系統(tǒng)的縱梁受力較復(fù)雜，采用寬翼緣型300*150的熱軋H型鋼；前橫梁跨越三個(gè)車位，長(zhǎng)度較長(zhǎng)且承載三輛車的載荷，所以選用寬翼緣型300X 150的熱軋H型鋼。立柱與橫粱之間通過(guò)高強(qiáng)度螺栓連接成框架。1.4主體框架關(guān)鍵聯(lián)接部位螺栓設(shè)計(jì)計(jì)算對(duì)載荷進(jìn)行簡(jiǎn)化,(2 1)縱梁與后立柱的螺栓聯(lián)結(jié)為整個(gè)車庫(kù)中最危

6、險(xiǎn)且最關(guān)鍵的聯(lián)結(jié)部位。 關(guān)于螺栓組的計(jì)算如下：F0 KAFE/fzi式中：F0螺栓預(yù)緊力；Ka防滑系數(shù)，取1 .2;Fe實(shí)際總載荷，按照車庫(kù)極限載荷取14 .4KN;f接合面摩擦系數(shù)，取0.4;i接合面數(shù)，取 1;z螺栓數(shù)目，取4;將數(shù)據(jù)代入式(2 1)得：Fo KAFE/fzi =1.2*14.4KN/0.4*4*1 =10.8 KN故取最小預(yù)緊力Fo為10.8KN。螺栓強(qiáng)度校核公式：(en=5.2Fo/ ndi2(2 _ 2)式中：(en計(jì)算應(yīng)力；Fo 螺栓預(yù)緊力；di螺栓直徑，取16mm:e :許用應(yīng)力，采用高強(qiáng)度螺栓，取12 5MPa。將數(shù)據(jù)代入式(22 )計(jì)算結(jié)果如下：en=5.2*

7、10.8KN/3.14*16 2mm2=69.8MpaWe : =125Mpa故螺栓連接滿足要求。1.5傳動(dòng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)選用鏈條傳動(dòng)作為車庫(kù)的傳動(dòng)系統(tǒng)。機(jī)械式立體車庫(kù)目前大多數(shù)采用鏈傳動(dòng)為提升和橫 移系統(tǒng)，其優(yōu)點(diǎn)是可以保證準(zhǔn)確的傳動(dòng)比，傳動(dòng)結(jié)構(gòu)緊湊，運(yùn)行平穩(wěn)，選用鏈條傳動(dòng)作為 車庫(kù)的傳動(dòng)系統(tǒng)。1.5.1提升電機(jī)的選擇根據(jù)車庫(kù)使用者要求，設(shè)計(jì)的升降橫移式立體車庫(kù)提升時(shí)間不超過(guò)2 6秒，設(shè)計(jì)取提 升時(shí)間為2 2秒，提升載車板與橫移載車板之間的凈空垂直距離不得少于1.8m，即提升的位移為2.4m，所以可以計(jì)算出提升速度v約為0.08m/s。預(yù)估載車板重量約為0.5噸重，停車重量取1.7噸重，合計(jì)提升電機(jī)

8、需提升的總重約為 2.2 噸，即 2.2*1dN。故電機(jī)提升功率P按式2 3計(jì)算。P= G X V = 2.2*104x 0.08= 1.76kw(2 3)根據(jù)各立體車庫(kù)專用電機(jī)的型號(hào)，選用臺(tái)灣的東力電機(jī)股份有限公司的立體車庫(kù)專用 電機(jī)PL40 2 200 4 0型號(hào)電機(jī)為主傳動(dòng)系統(tǒng)的提升電機(jī)。該電機(jī)的輸出功率為 2.2kw，輸出扭矩為53Kg/m，輸出轉(zhuǎn)速為37.5rpm。在潤(rùn)滑良好狀況下，各傳動(dòng)構(gòu)件之間的摩擦小，車庫(kù)傳動(dòng)系統(tǒng)為低速傳動(dòng)，電機(jī)每天運(yùn)行的時(shí)間很短，僅在車 輛入庫(kù)或者出庫(kù)時(shí)啟動(dòng)，所選用電機(jī)具有一定過(guò)載能力，故所選電機(jī)能夠滿足要求。1.5.2提升鏈條鏈輪的選擇及計(jì)算鏈傳動(dòng)根據(jù)鏈速可

9、分為：中高速鏈傳動(dòng)，鏈速v0.6m/s ;低速鏈傳動(dòng)，鏈速 vV0.6m/s。升降橫移式立體車庫(kù)鏈條運(yùn)行速度遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于0 .6m/s，屬于低速 鏈傳動(dòng)。低速鏈傳動(dòng)與中高速鏈傳動(dòng)設(shè)計(jì)有著很大的區(qū)別。對(duì)于低速鏈傳動(dòng)，因抗拉靜力 強(qiáng)度不夠而破壞的幾率很大，設(shè)計(jì)時(shí)在結(jié)構(gòu)允許的條件下，應(yīng)盡量取較大的鏈輪直徑以減 小鏈條拉力。必須保證小鏈輪與鏈條同時(shí)嚙合的齒數(shù)大于35。故常按式（24）進(jìn) 行抗拉靜力強(qiáng)度計(jì)算：Sca=Q/K AF+Fc+Ff ： S（24）Fc =qv 2（2 5）Ff=Kfqa*10-2Ff= （ Kf+sin a）qa*102 式中：SCA 鏈的抗拉靜力強(qiáng)度的計(jì)算安全系數(shù)：Q單排鏈的極限

10、拉伸載荷（kN）取55.6*103;Ka工作情況系數(shù)，取 1;N 鏈條排數(shù)；F鏈的有效拉力（即有效圓周力）（N）,取7860。Fc離心力引起的拉力（N），當(dāng)vV 4m/s時(shí)可以忽略不計(jì)。q鏈條單位長(zhǎng)度的重量（kg/m） 。v鏈速m/s;Kf垂度系數(shù)，取最大值。Ff 懸垂拉力（N），取最大值。:S許用安全系數(shù)，一般為48;若按照最大尖峰載荷Fmax代替KaF進(jìn)行計(jì)算，可為36;對(duì)于速度較低，從動(dòng)系統(tǒng)慣性較小，不太重要的傳動(dòng)或者作用力確 定得比較準(zhǔn)確時(shí)，S可以取較小值。由電機(jī)軸上小鏈輪轉(zhuǎn)速 ni,與電機(jī)功率p,可選擇傳動(dòng)鏈條為16A,其節(jié)距P為25.4mm,單排極限承載為5 5.6KN。按式（24

11、）進(jìn)行抗拉靜力強(qiáng)度計(jì)算，可得到鏈 條抗拉靜力強(qiáng)度計(jì)算所需參數(shù)，計(jì)算結(jié)果如下：Sca=Q/K AF+Fc+Ff=55.6*103/1*7860+0+0=7.07 ： S由于升降橫移式立體車庫(kù)的結(jié)構(gòu)特殊，考慮電機(jī)的安裝位置及受力情況，采用兩級(jí)鏈 條傳動(dòng)，電機(jī)鏈輪和主動(dòng)軸大鏈輪是第一級(jí)傳動(dòng)，主動(dòng)軸小鏈輪和提升鏈輪是第二級(jí)傳動(dòng)。 立體車庫(kù)傳動(dòng)為低速鏈傳動(dòng)，小鏈輪齒數(shù)可少于17,但不能小于9。在結(jié)構(gòu)允許的條件 下，應(yīng)盡量取較大的鏈輪直徑以減小鏈條拉力。兼顧提升鏈輪傳動(dòng)的空間尺寸，提升鏈輪 的齒數(shù)取13齒。主動(dòng)軸小鏈輪從成本及安裝方便出發(fā)可取13齒，在分析主動(dòng)軸小鏈輪 的受力條件后，必需保證鏈條同時(shí)與鏈輪

12、嚙合的齒數(shù)大于3-5,所以主動(dòng)軸小鏈輪齒數(shù)取 15齒，這樣保證鏈輪3有5個(gè)齒與鏈條嚙合。由提升鏈速可得出提升鏈輪的轉(zhuǎn)速為14.42rpm，整個(gè)立體車庫(kù)的傳動(dòng)比i=n電機(jī)/n提升鏈輪=37.5/14.42=2.6，鏈傳動(dòng)比為2-3.5。所以機(jī)械式立體車庫(kù)的傳動(dòng)比i為 2.6符合要求。 為保證電機(jī)鏈輪同樣有5個(gè)齒與鏈條嚙合，電機(jī)軸上的小鏈輪齒數(shù)取14齒，根據(jù)傳動(dòng)比i為2.6確定主動(dòng)軸大鏈輪齒數(shù)為42齒，至此提升傳動(dòng)系統(tǒng)確定。1.5.2橫移電機(jī)的選擇根據(jù)設(shè)計(jì)要求，橫移時(shí)間f為約16s，橫移的距離SL為2.4m，故橫移的速度v為：V= SL/t= 2.4/16=0.15m/s（2 7）取橫移載車板與停

13、放車輛總重為2.2噸，即2.2*104N重。橫移輪與軌道之間為滾動(dòng)摩擦，取橫移輪與軌道之間的滾動(dòng)摩擦系數(shù)口=0.05，則橫移載車板與軌道之間的摩擦力f為：f=N* 尸G* 尸 2.2*104N *0.05=1100N（28）則橫移電機(jī)的所需功率P按式（2 9）計(jì)算：P= f X v = 1100Nx 0.15m）/ s= 0.165kw（2 9）根據(jù)各立體車庫(kù)專用電機(jī)的型號(hào)，選用臺(tái)灣的東力電機(jī)股份有限公司的立體車庫(kù)專電y用機(jī)PL22-200-30-50SB,E型號(hào)電機(jī)為橫移電機(jī)，陔電機(jī)的輸出功率為0.2kw，輸出扭矩為6.25Kg/m，輸出轉(zhuǎn)速為 30rpm。所選用電機(jī)具有一定過(guò)載能力，故選用

14、的具有計(jì) 算功率的電機(jī)足夠滿足要求。1.5.3橫移鏈條鏈輪的選擇及計(jì)算橫移電機(jī)輸出轉(zhuǎn)速:n t與電機(jī)功率Pd,選擇傳動(dòng)鏈條為10A,其節(jié)距p為15.875mm,單 排極限承載為21.8KN。根據(jù)橫移速度及橫移車板滾輪的尺寸，選取橫移傳動(dòng)齒輪的齒數(shù)分別為13齒及16齒。1.5.4主傳動(dòng)軸的設(shè)計(jì)計(jì)算對(duì)于主傳動(dòng)軸，為節(jié)約成本采用無(wú)縫鋼管，將傳動(dòng)的鏈輪焊接在無(wú)縫鋼管上。這樣結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)對(duì)焊接的要求高，傳動(dòng)鏈輪焊接達(dá)不到要求會(huì)產(chǎn)生的不利情況有：1、 焊接處強(qiáng)度達(dá)不到要求，導(dǎo)致在提升車輛時(shí)出現(xiàn)墜落，后果非常嚴(yán)重；2、焊接工藝達(dá)不 到要求，不能保證鏈輪中心面與傳動(dòng)軸軸心的垂直度和同心度，導(dǎo)致傳動(dòng)時(shí)鏈輪擺動(dòng)，對(duì)

15、電機(jī)及提升鏈條產(chǎn)生不利影響。根據(jù)軸承尺寸及受力條件，選恥外往0為60mm的無(wú)縫鋼管，無(wú)縫鋼管的厚度3根據(jù)粗選計(jì)算如下：3R(1-mm參考無(wú)縫鋼管規(guī)格，初步校核后選取外徑0為60mm，壁厚為5mm的無(wú)縫鋼管，材料為 5鋼，主傳動(dòng)軸強(qiáng)度校核按式(2 1 1)計(jì)算：(ea=V M2+(aT)2/W w 門(2一11) 公式中：cc軸的計(jì)算應(yīng)力，單位MPa;M軸所受的彎矩，單位N.mm；VtD3 : t16Tmax/ tD3t)/2公式中：3無(wú)縫鋼管壁厚，單位mm；D無(wú)縫鋼管外徑，單位 mm；Tmax軸所受最大扭矩，單位N.mm；:t許用切應(yīng)力，取6 0MPao將相關(guān)參數(shù)數(shù)值代入式(2 10)，得：3

16、60*103*(1-4V3.14*(60*10-3)3X 60X 10T軸所受的扭矩，單位N.imm；-16X 732/3.14*(60*10-3)3X 60X 106-)/2 = 2.44a折合系數(shù)，按照靜應(yīng)力算，取0.3;廠 許用應(yīng)力，取8 8MPa，即45鋼的極限彎曲應(yīng)力355/4 = 88MPa;W抗彎截面系數(shù)，單位 mm3,可算出鋼管的抗彎截面系數(shù)W見(jiàn)式(2 12)W=0.1d3(1-小=0.1*603 *(1-(50/60) “11188mm3(2 12)將上述數(shù)據(jù)代入式(2 一1 1)得：dca=86.25MPaWc= 88MPa;故主傳動(dòng)軸強(qiáng)度滿足要求。驗(yàn)算大鏈輪焊縫焊接強(qiáng)度，

17、若該處滿足要求，則主傳動(dòng)軸上的其他焊接處也滿足要求。 焊接強(qiáng)度T形接頭計(jì)算公式：t2T(R+ a/ n (R+ a)4-R4：r公式中：t焊縫的計(jì)算切應(yīng)力，單位MPa;R軸的半徑，單位mm,無(wú)縫鋼管R為3 0mm;T軸所受的扭矩，單位N.mm;a焊縫寬度，取5mm;:t 焊縫的許用切應(yīng)力，單位MPa，這里取36MPa;將上述數(shù)據(jù)代入式(2 1 3)得：T23.63MPa：r = 3 6MPa故把鏈輪焊縫強(qiáng)度滿足要求。1.6載車扳設(shè)計(jì)本次立體車庫(kù)采用拼裝式載車板，升降載車板和橫移載車板的主體結(jié)構(gòu)由邊粱、波浪板 及連接橫梁組成，邊粱采用3.5mm厚的鋼板彎成的形狀，通過(guò)若干條槽鋼制成的連接粱與方鋼

18、制成的阻車桿用螺栓連接成的框架，在框架上鋪上波浪板組成拼裝式載車板，車輛停 放在波浪板上。波浪板由專門廠家生產(chǎn)，厚度可以根據(jù)立體車庫(kù)設(shè)計(jì)使用要求而定，波浪板搭接在左 右對(duì)稱的兩根邊粱上長(zhǎng)8 0 mm的懸臂上，通過(guò)螺栓固定在邊梁上，波浪板彼此之問(wèn)同樣 通過(guò)螺栓連接成整體。升降載車板由鏈條牽引升降，鏈條屬于柔性體，升降載車板與停在載車板上的車輛在 升降過(guò)程中會(huì)產(chǎn)生前后、左右的擺動(dòng)，這對(duì)停放的車輛會(huì)造成危害，所以在升降載車板上 設(shè)計(jì)了升降導(dǎo)向塊，導(dǎo)向塊安裝在升降載車板的后側(cè)，導(dǎo)向塊能前后左右調(diào)整，調(diào)整到合 適位置通過(guò)螺栓擰緊固定在升降載車板上。導(dǎo)向塊在載車扳升降過(guò)程中沿著后立柱H型鋼 的翼緣滑行，可以限制升降載車板升降過(guò)程中前后左右擺動(dòng)。橫移載車板同框架、主傳動(dòng)系統(tǒng)沒(méi)有直接關(guān)聯(lián)，其橫移運(yùn)動(dòng)通過(guò)安裝在橫移載車板邊 梁上的橫移電機(jī)實(shí)現(xiàn)，橫移電機(jī)的轉(zhuǎn)動(dòng)通過(guò)鏈輪鏈條傳遞到橫移傳動(dòng)軸，從而帶動(dòng)橫移主 軸上的兩個(gè)滾輪滾動(dòng)，實(shí)現(xiàn)橫移載車板的橫移運(yùn)動(dòng)。1.7防墜落裝置防墜器有專業(yè)廠家生產(chǎn)，本次選用的