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1、I 升降橫移式立體車庫設計 摘 要 本文選用了社會需求大，最常見的一種立體車庫升降橫移式立體停車庫。介 紹和分析了升降橫移式立體停車庫的結構和傳動系統(tǒng)。 本文介紹了立體車庫的現(xiàn)狀，前景和各種型式立體停車庫的特點，介紹了升降橫 移式立體停車庫的工作原理和優(yōu)點,并對升降橫移式立體停車庫的各個組成部分作了介 紹,其中對升降橫移式立體停車庫的結構進行了全面的力學分析，包括升降橫移式立體 停車庫的鋼架結構的強度、升降傳動系統(tǒng)中軸的強度和鏈條的強度等。本文還對升降 橫移式立體停車庫的升降傳動系統(tǒng)進行了詳細的設計和計算.運用合理的方法實現(xiàn)了對 車庫升降和平移傳動,同時還對升降橫移式立體停車庫的整體框架和局部

2、進行了結構優(yōu) 化，使整體框架的強度提高了，重量減輕。最后對車庫的控制部分作了簡單的分析和 介紹，并繪制了電氣原理圖和 PLC 接線圖。 另外還在升降橫移式立體停車庫中使用了一些必要的安全技術，更好的保證了駕 駛員和車輛的安全，使得整個車庫安全平穩(wěn)的運行。 關鍵詞：機械式立體停車庫，升降橫移，結構，傳動系統(tǒng),優(yōu)化，安全 II Design of the Up-down and Translation Cubic Car-base Park ABSTRACT In this paper, the choice of social needs, the most common form of thr

3、ee-dimensional garage - lifting and transferring parking equipment. Introduction and analysis of the PSH16 D/5K lifting and transferring parking equipment and structure of the transmission system. For demand of Cubic Car-base Park in society，The paper analyzed characteristics of every kind of Cubic

4、Car-base Park, elected a kind of mechanical Cubic Car-base Park，the Up-down and Translation Cubic Car-base Park which could meet the society demand. Introduced the Up-down and Translation Cubic Car-base Park to ascend and descend work principle and meaning of horizontal move type stereoscopic parkin

5、g database, and to garage of each one constituted part to make introduction analysis and design, This text still ascended and descend a spread of horizontal move type stereoscopic parking database to move system to carry on a detailed design and calculation to the Up-down and Translation Cubic Car-b

6、ase Park. The method of usage reasonable carried out to the garage ascend and descend peace move to spread to move, the smolder was used to comprehensively analyze the Up-down and Translation Cubic Car-base Park. Including intension of the framework structure and axes etc, The optimal design was per

7、formed on the framework structure and part structure, it added intension and reduced the whole weight. Another is lifting and transferring parking equipment used in a number of the necess ary security technology, better ensure the safety of drivers and vehicles, making the entire garage safety smoot

8、h operation. KEY WORDS: Mechanical parking equipment, lifting and transferring, structure, optimize the transmission system, security III 目錄 摘 要 .I ABSTRACT .II 1 緒論 .1 1.1機械式立體停車庫的定義 .1 1.2課題的背景與意義 .1 1.3自動化立體車庫的主要結構組成和類型 .2 1.3.1 自動化立體車庫類型及特點.2 1.3.2 升降橫移式立體車庫結構組成 3 1.4論文的主要目的和意義 .3 2 升降橫移式立體車庫 5

9、2.1升降橫移式立體車庫工作原理 .5 2.2升降式橫移立體車庫的主要技術參數(shù) .6 3 車庫鋼架結構 7 3.1鋼結構的特點及應用 .7 3.2車庫鋼架結構的 .8 3.3 主要受力梁選型、計算與較核.10 3.3.1 受力梁的計算 10 3.3.2 受力梁的選型11 3.3.3 受力梁的校核12 3.4 主要受力柱的選型、計算與較核 .14 3.4.1 柱的計算.14 3.4.2 柱的選型.14 3.4.3 柱的校核.15 3.5 柱腳設計.16 3.6 鋼結構的連接18 4 機械系統(tǒng)升降傳動設計 .20 4.1 機械系統(tǒng)升降傳動方案選取20 4.2 機械系統(tǒng)升降傳動的組成 .20 4.3

10、 傳動鏈與鏈輪的選擇 .20 4.4 鏈的設計計算 .21 4.4.1 減速機與傳動軸之間傳動鏈設計21 4.4.2 升降鏈條的設計22 IV 4.5 鏈輪的設計算 .23 4.5.1 雙排鏈輪的設計計算 23 4.5.2 升降鏈輪的設計計算25 4.6 滾子鏈的靜強度計算 .26 4.6.1雙排滾子鏈的靜強度計算.26 4.6.2升降滾子鏈的靜強度計算.26 4.7 滾子鏈的使用壽命計算 .27 4.8 滾子鏈耐磨性計算.27 4.9 電動機的選擇 .28 4.10 減速器的選擇 29 4.11 傳動軸的設計 31 5 橫移傳動系統(tǒng)設計 .36 5.1 橫移傳動結構設計 .36 5.2 G

11、系列小型齒輪減速電機選型 36 6 其它設計 .38 6.1 載車板部分 .38 6.2 防墜裝置 .38 7 升降橫移式立體車庫總控制方案的設計 .40 7.1 控制原理說明 .40 7.2 控制對象 .40 7.3 控制器的選擇與概述 .40 7.3.1 單片機的介紹41 7.3.2 PLC 介紹 41 7.3.3 工業(yè)控制機的介紹42 7.3.4 升降橫移式立體車庫控制器的選擇42 7.3.5 PLC 的選型 43 8 可編程控制器系統(tǒng)設計 .45 8.1 I/0 的分配 45 8.2 PLC 模塊的選擇 48 8.3 PLC 的硬件連接圖及 PLC 系統(tǒng)接線圖的設計 48 9 電氣原理

12、圖的設計 .49 4.1 電器原件的選擇 .49 4.2 電氣控制原理圖 .49 致 謝 51 參 考 文 獻 52 升降橫移式立體車庫1 1 緒論 1.1機械式立體停車庫的定義 機械式停車庫就是利用機械來存取、停放車輛的整個停車設施，以立體化存放的 機械式停車庫叫做機械式立體停車庫。它是集機械、電子、控制技術于一體的現(xiàn)代化 設備,成為緩解城市停車難的有效手段,形成了新行業(yè),步入了引進、開發(fā)、制造、使 用相結合的發(fā)展，己成為技術密集型產(chǎn)品的代表。 1.2課題的背景與意義 立體停車起源于20世紀20年代的美國，是為了解決大城市內停車難的問題。目前， 土地資源緊張是大城市的現(xiàn)狀，在亞洲各國表現(xiàn)尤其

13、突出，因此，它的應用在亞洲各 國比較廣泛，目前統(tǒng)計表明，立體車庫在日本、韓國、中國等地應用很多。 在歐洲，德國、意大利等國家從事停車設備的開發(fā)和生產(chǎn)比較早。比較有名的公 司有:意大利的Sotefin、Inteark、德國Palis等。由于歐洲國家的土地資源比較富有， 停車問題不是很突出。停車設備的生產(chǎn)量不是很大，停車設備多數(shù)采用巷道堆跺式產(chǎn) 品，立體車庫的主要優(yōu)勢式在巷道堆跺式立體車庫上。 在亞洲，停車設備技術起源于日本，日本從20世紀60年代就開始從事立體車庫的 研究，目前全日本己經(jīng)投入使用的立體車位超過30萬個，其中以升降橫移類為主。 韓國立體車庫設備技術是日本技術的派生。從20世紀70年

14、代中期起步，在80年代 開始引進日本技術，經(jīng)過消化生產(chǎn)和本土化，在90年代開始進入使用階段。由于在這 幾個階段得到了政府的重視，因此各類立體車庫的開發(fā)和應用，韓國近幾年增長率都 在30%左右。目前韓國立體車庫行業(yè)進入了穩(wěn)步發(fā)展階段。 我國從20世紀80年代開始從日本引進停車設備產(chǎn)品和相關技術，開發(fā)工作從80年 代中期開始，90年代以來，隨著汽車工業(yè)和建筑業(yè)的發(fā)展，特別是轎車進入家庭后， 停車設備的應用逐步推廣，已經(jīng)形成了新興的停車設備行業(yè)，步入引進、生產(chǎn)、研制、 使用相結合的初步發(fā)展階段，現(xiàn)在我國從事立體車庫設備制造的企業(yè)約有10家，其中 主機生產(chǎn)超過50家。一些企業(yè)經(jīng)過長期積累發(fā)展壯大，已穩(wěn)

15、居行業(yè)前列，一些中小型 企業(yè)搶抓機遇在發(fā)展中嶄露頭角，一些大型集團公司開始跨行業(yè)進入停車領域，如北 京恩菲科技產(chǎn)業(yè)集團、西安斯達機電有限責任公司等。 在1996年以前，我國停車設備的年生產(chǎn)能力僅為400個泊位。2003年國內新建機 械式立體停車庫303個，新增停車泊位3756個，較2002年增長37.7%。據(jù)不完全統(tǒng)計， 截至2003年底，國內機械式立體停車泊位已累計達82764個，分布在31個省市自治區(qū) 的56個城市。2003年市場增長最快的地區(qū)是江蘇、山東、浙江，泊位分別增長 陜西科技大學畢業(yè)論文（設計說明書）2 512%、364%和11%，此外上海增長37%，廣東增長10.3%，北京與上

16、年持平。以上6個省 市泊位量占到全國新建泊位總量的87%，成為國內機械式立體停車庫發(fā)展最熱的地區(qū)。 盡管如此，目前我國各主要城市停車設施的建設仍遠遠落后于道路建設和汽車工 業(yè)的發(fā)展。據(jù)資料表明，現(xiàn)有停車位總數(shù)不到需求的7%。因此立體式停車庫在我國有 很大的市場，它的研究與建設在我國還有很長的路要走。 1.3自動化立體車庫的主要結構組成和類型 1.3.1 自動化立體車庫類型及特點 根據(jù)立體車庫的修建位置及在空間伸縮方向的 不同，立體停車庫的主要類型有：升降橫移式、垂 直升降式、巷道堆垛式和地下停車場等。它們的類 型眾多，設計各有不同，庫容量變化比較大，可滿 足不同用戶要求。但它們都具有建筑面積小

17、，停車 層數(shù)多，地上和地下空間利用率高的優(yōu)點。停相同 數(shù)量車的情況下，在車輛流量大的繁華地段建一座 立體停車庫比建一地面停車場節(jié)省將近 50%70% 的投資。嚴格的車庫管理還保證了車庫運行的安全 性和可靠性，為存車人提供了最大的方便，存車人只 需把車開到指定位置，下面的事都可由車庫控制系統(tǒng) 來完成。 （1）升降橫移式：多層升降橫移式立體停車庫采 用卷筒、滑輪和鋼絲繩進行升降，在整個機構中有交 流減速橫移電機和升降電機、鋼絲繩、停車位框架、 搬運器和橫移導軌等。它的運行原理是取上層車時， 將下層車板移開留出空位。該設備下層為左右橫移， 上層為上下升降。升降橫移式立體車庫如圖1一1所示。 （2）垂

18、直升降式：也就是電梯式結構，一般以兩 輛車為一個層面，中間部分是升降機，左右兩旁是車 架。工作原理是:用升降機將車輛或載車板升降到指定 層，然后用安裝在提升機械上的橫移機械將車輛或載 車板送入存車位;或是相反，通過橫移機械將指定存車 位上的車輛或載車板送入升降機，升降機降到車輛出 圖 1 一 1 升降橫移式立體車庫圖 圖12 垂直升降式立體車庫圖 升降橫移式立體車庫3 入口處，打開庫門，駕駛員將車輛開走，如圖1一2所示。 （3）巷道堆跺式：它的工作原理和堆跺式自動化倉庫很相近，升降機構可以上 升和水平移動，在運行到停車位時，通過伸縮機構的伸縮，完成在車架上存取車工作。 （4）地下停車場：它是為

19、賓館，商廈等原有的停車場專門設計的，原有的停車 場一般只能存放一層車輛，經(jīng)過改建加上專用設備后，可放置上下兩層車。有些地下 停車場本身是專門設計與環(huán)境協(xié)調的立體自動化車庫。 其它的立體車庫還有垂直循環(huán)類停車設備、水平循環(huán)類停車設備、簡易升降類停 車設備等。 垂直升降式特點：占地面積少，耗能低，但是智能化程度最高，對地基，消防要 求很高，車位造價高。 巷道堆跺式特點：低噪聲、低耗能、智能化程度高，等待時間長，進出口少。 水平循環(huán)式特點：結構簡單，但是占地面積大，目前應用較少。 多層升降橫移式立體車庫（如圖 11 所示）是中小型車庫的一種典型機電一體 化產(chǎn)品，與其它車庫相比，它屬于中低密度經(jīng)濟型停

20、車庫規(guī)?？纱罂尚。◤膶拥?層） ；對場地的適應性較強、可同時移動多個車板，提高了工作效率減少了運行時間； 控制系統(tǒng)采用可編程控制器（PLC） ，操作管理簡便明了，易于操作維護?？傊?，結構 簡單，柔性好，啟動平穩(wěn)，噪聲小，且安全可靠、同一層的車位移動獨立，可以自由 動作，并且動作時間短，是升降橫移式立體車庫最大的優(yōu)點。 根據(jù)場地大小及客戶需要，該設備可實現(xiàn)層的多層設計。由于占地面積小 且動作靈活、易操作、造價低，因此是公司及單位在建造立體停車庫時的理想選擇。 以三層三排存車為例，可存車輛，且占地面積僅有 20m 左右。 2 另外，目前國內售價在每車位3.導-5萬元，而我國的車庫行業(yè)剛剛起步，汽車

21、， 尤其是轎車正逐步走入家庭，購車與停車的矛盾已逐漸變大，立體車庫正是為克服這 一矛盾走向市場的。根據(jù)專家建議，我國目前的機械式立體停車庫價格應在6萬/車位 以下，最好在4萬/車位以下，而升降橫移式停車庫正好適應這一價格定位。因此以 “安全、快速、經(jīng)濟”著稱的升降橫移式立體車庫，已成為一個新的“熱點” 。目前 采用這類設備的停車庫被普遍看好，具有良好的市場前景。 1.3.2 升降橫移式立體車庫結構組成 升降橫移式立體車庫主要由四部份組成：機械部分、電機驅動部分、控制管理部 分、安全防護措施。 （1） 機械部分：由車架、起升結構和雙向平移結構組成，它是車庫的主架。 （2） 電機驅動部分：由多個電

22、機組成，由它來平移機構和升降機構的運行， 完成搬運器的上下和左右移動，以完成存取車過程。 陜西科技大學畢業(yè)論文（設計說明書）4 （3） 控制管理部分：立體車庫控制系統(tǒng)隨著它所采用的控制智能化程度不同 而不同。 （4） 安全防護措施：安全防護主要有兩部分，一是存取車輛時人的安全保護， 二是車輛在存取時的安全保護。 1.4論文的主要目的和意義 隨著社會的發(fā)展，城市人口的日益增多，樓房和車輛也越來越多。特別是改革開 放以來，國民經(jīng)濟的飛速發(fā)展為汽車工業(yè)注入了強勁的動力。 在2001年，我國通過了國民經(jīng)濟和社會發(fā)展十五計劃綱要 ，在綱要中提 及到“鼓勵轎車進入家庭” 。這是建國五十余年來官方文件中第一

23、次明確“轎車進入 家庭”這樣的提法，我國進入了汽車擁有率迅速上升時期。據(jù)統(tǒng)計，1985年我國汽車 擁有量為321.12萬輛，1990年為551.36萬輛，1997年全國汽車保有量110萬輛，2000 年達到1608.91萬輛。我國在2001年為全球第7大汽車銷售市場，2003年全國汽車銷售 達到439萬輛，全球排名上升到第5位，僅列美國、日本、德國、法國之后。年銷售將 有望在2010年達到70萬輛，將成為全球第3大市場。 在2005年我國轎車保有量達1000萬輛，到2001年將達200萬輛。根據(jù)交通規(guī)劃專 家的總體測算：一個城市停車位數(shù)量與機動車數(shù)量之比至少為1.2:1，才能基本滿足 城市的停

24、車需要，也就是說一輛車除去應該擁有一個固定停車位之外，包括工作、娛 樂、消費還至少應該有0.2個停車位。從2005年到2010年，我國將總共增加停車位480 萬個，平均每年要96萬個。 表1一1 幾個主要城市汽車保有量及停車位現(xiàn)狀(2005) 城市 汽車總量 (萬輛) 停泊位數(shù)量 （萬輛) 所缺車位數(shù)量 (萬輛) 北京 24109.8131.2 廣州 66.821.645. 2 天津 l0413.590 .5 從以上數(shù)據(jù)可以看出，有一大半的機動車的停放處于無序狀態(tài)。據(jù)統(tǒng)計：2001年 的上海，每天停在馬路上的汽車就多達35力輛，廣州每天也有35萬輛機動車“露宿” 街頭，北京更有90萬輛之多，這

25、些車大都停在馬路上、綠化隔離帶、胡同、非機動車 道、消防通道等非停車地帶。151致使本來就緊張的交通更擁擠不堪，嚴重滯后了城 市交通的發(fā)展。行車難、停車難、亂停車，加劇交通擁堵、降低生活質量、惡化投資 環(huán)境，成為城市經(jīng)濟發(fā)展的障礙，大大降低了城市的文明程度。 為緩解這種局面，城市停車場所的建設，尤其是多停車位、少占空間、使用操作 簡單、安全可靠的“立體停車庫”的建設，對現(xiàn)在寸土寸金的大都市有著不可替代的 升降橫移式立體車庫5 價值。自動立體車庫已成為城市交通一個研究熱點，并且國家將其列入了重點科技攻 關項目之一。 2 升降橫移式立體車庫 2.1 升降橫移式立體車庫工作原理 升降橫移式立體停車庫

26、由于適應性強而備受青睞，該類車庫每個車位均有載車板， 所需存取車輛的載車板通過升、降、橫移運動到達地面層，駕駛員進入車庫，存取車 輛，完成存取過程。停泊在這類車庫內地面的車只作橫移，不必升降，上層車位或下 層車位需通過中間層橫移出空位，將載車板升或降到地面層，駕駛員才可以進入車庫 內將汽車開進或開出車庫，每個車位升降均由一臺電機驅動，通過鏈條拖動搬運器垂 直升降，橫向移動借助導軌，也是利用一臺電機實現(xiàn)車位的移動，它的主要優(yōu)點在于 同一層的車位移動獨立，可以自由動作，并且動作時間短，縮短了存取車的時間。 升降橫移式立體車庫為多層多列布置，除頂層外每層設一空位，作為交換車位， 除底層以外的所有車位

27、均能自行升降，除頂層以外的所有車位均能自行橫移，當某一 車位需存取車輛時，該車位下方到空位之間的所有車位向空位方向橫移一個車位的距 離，該車位下方形成一升降通道，此時，該車位便可自由升降，當車位降至地面時， 車輛便可開進或開出，見圖 21 。 (1)升降橫移式立體車庫，包括多層結構的框架，在框架上設置有橫移導軌，底 層橫移導軌上設置有可以沿導軌移動的載車盤，上層橫移導軌上設置有可以沿導軌移 動的載車架，以及通過鏈條連接在載車架上可以升降的載車盤。其特征在于：框架上 除頂層以外的其他每一層均有一空閑的載車盤位置，作為上層載車盤下降的通道，載 車架的一端的橫梁上安裝有升降電機和減速器并通過鏈輪和鏈

28、條帶動傳動軸。傳動軸 上安裝有四個鏈輪，每個鏈輪帶動一根鏈條，鏈條的是一端設計成套狀，繞在載車架 縱梁上的鏈輪組上，另一端則繞過一個鏈輪與載車盤連接。載車架上設計有防墜掛鉤， 圖 2-1 車庫示意圖 陜西科技大學畢業(yè)論文（設計說明書）6 用于懸掛載車盤。防墜掛鉤由電磁鐵和復位彈簧控制它的彈出與復位。 (2)升降橫移式立體車庫的出入庫方法，其特征在于包括如下步驟： A. 將除頂層以外的每一層空閑的車位集中在同一縱向位置上，作為初始位置。 B. 如有汽車入庫按如下步驟進行： a)如需進入底層的停車位直接駛入即可。 b)如需進入底層以外的上層車位，先將位于上層車位縱軸線和初始空閑車位縱 軸線之間的所

29、有該上層車位下面的載車架同時向初始空閑車位方向橫移一個載車 架位置；然后將該上層停車位的載車盤垂直放下直到底層，將車輛駛入載車盤后， 再將載車盤垂直升高到原來的位置；最后將其它載車架橫移回到初始位置。 C. 如有汽車出庫按如下步驟進行。 a)如底層汽車出庫直接駛出載車盤即可。 b)如有除底層以外的上層車位的車出庫，先將位于該上層車位縱軸線和初始空 閑車位縱軸線之間的所有該上層停車位下面的載車架同時向初始空閑車位方向橫 移一個載車架位置；然后將該上層車位的載車盤垂直放下直到底層；將車輛駛出 載車盤后，再將載車盤垂直升高到原來的位置；最后將其他載車架橫移回到初始 位置。 2.2 升降式橫移立體車庫

30、的主要技術參數(shù) 由于設計任務的要求，本車庫是一個三層、16 位的升降橫移式立體車庫。車庫的 主要設計參數(shù)，見表 21： 表 21 升降橫移式立體車庫主要設計參數(shù) 名稱參數(shù)名稱參數(shù) 總長（mm） 5300 升降 7.2m/min 總寬（mm） 1900 額定速度 m/min 橫移 6m/min 總高（mm） 1550 升降 5.5kw 容車規(guī)格 重量（kg） 2400 電動機 （kw）橫移 0.18kw 存車單元寬 2550 驅動方式鏈條 存車單元長 5860 車位 16 車庫總寬 16600 層數(shù)三 車庫總深度 6500 車庫總高度 7350 控制方式 現(xiàn)場總線，PLC 全自動 控制 停車設備

31、 尺寸 （mm） 出入層高度 2000 操作方式按鈕，旋轉開關 存車方式倒車入庫，前進出庫 安全裝置 急停裝置，防墜落裝置， 光電管，防護網(wǎng)電源電壓 220VAC 升降橫移式立體車庫7 3 車庫鋼架結構 3.1 鋼結構的特點及應用 鋼結構是鋼材制成的工程結構，通常由型鋼和鋼板等制成的梁、桁架、柱、板等 構件組成，各部分之間焊縫、螺栓或鉚釘連接，有些鋼結構還部分采用鋼絲或鋼絲束。 鋼結構與鋼筋混凝土結構、木結構和磚石等砌體結構都是工程結構的不同分支。 它們之間有許多共同性，例如在結構體系、內力分析和設計程序等方面大體是相同的； 但由于材料性質的不同、原材料和構件截面形狀的不同，也有其特殊性，例如

32、在結構 型式、構件計算方法、構件連接方法和構造處理方法等方面都有顯著的差別。 鋼結構具有下列優(yōu)缺點： （1） 材質均勻，可靠性高 鋼材組織均勻，接近于各向同性勻質體。鋼材由鋼廠生產(chǎn)，控制嚴格，質量比較 穩(wěn)定。鋼結構的實際工作性能比較符合目前采用的理論計算結果，所以鋼結構可靠性 較高。 （2） 強度高，重量輕 鋼材強度較高，彈性模量亦高，因而鋼結構構件小而輕。當今有多種強度等級的 鋼材，即使強度較低的鋼材，其密度與強度的比值一般也小于混凝土和木材，從而在 同樣受力情況下鋼結構自重小，可以做成跨度較大的結構。 由于桿件小，所占空間少，亦便于運輸和安裝。 （3） 塑性和韌性好 鋼結構的抗拉和抗壓強度

33、相同，塑性和韌性均好，適于承受沖擊和動力荷載，有 較好的抗震性能。 （4） 工業(yè)化程度高，工期短。 鋼結構都為工廠制作，具備成批大件生產(chǎn)和品精度高等特點；采用工廠制造、工 地安裝的施丁方法，有效地縮短工期，為降低造價、發(fā)揮投資的經(jīng)濟效益創(chuàng)造條件。 （5） 密封性好。 鋼結構采用焊接連接后可以做到安全密封，能夠滿足一些要求氣密性和水密性好 的高壓容器、大型油庫、氣柜油罐和管道等的要求。 （6） 抗震性能好。 鋼結構由于白重輕和結構體系相對較柔，受到的地震作用較小，鋼材又具有較高 陜西科技大學畢業(yè)論文（設計說明書）8 的抗拉和抗壓強度以及較好的塑性和韌性，因此在國內外的歷次地震中，鋼結構是損 壞最

34、輕的結構，已公認為是抗震設防地區(qū)特別是強震區(qū)的最合適結構。 （7） 耐熱性較好。 溫度在 250以內，鋼材性質變化很小，鋼結構可用于溫度不高于 250E 的場合。 當溫度達到 300E 以上時，強度逐漸下降，600C 時，強度降至不到三分之一，在這 種場合，對鋼結構必須采取防護措施。 （8） 耐火性差 鋼結構耐火性差，鋼材表面溫度達 300400 攝氏度以后，其強度和彈性模量顯著 下降，600 攝氏度時幾乎降到零。當耐火要求較高時，需要采取保護措施，如在鋼結 構外面包混凝土或其他防火板材，或在構件表面噴涂一層含隔熱材料和化學助劑等的 防火涂料，以提高耐火等級。 （9） 耐銹蝕性差 鋼結構耐銹蝕

35、性較差，特別在潮濕和有腐蝕性介質的環(huán)境中，容易銹蝕，需要定 期維護，增加了維護費用。 由于鋼材和鋼結構有上述特點，鋼結構常用于各種工程結構中。升降橫移式立體 車庫主架也采用鋼結構。 3.2 車庫鋼架結構的 車庫主框架體系的基本構成是由水平方向的梁和垂直方向的柱通過鋼性結點連接 而成。這種結構體系通過結構構件的抗彎剛度來抵抗側向力的作用。主框架體系是典 型的柔性結構體系，受層間位移的限制，結構的剛度在設計中起控制作用。也就是說， 基本上都是由變形限值作為設計的控制條件，梁柱的截面尺寸主要由結構的剛度而不 是強度來決定。在具體的設計過程中，所選的梁柱截面尺寸如果滿足了規(guī)范對層間位 移的限制要求，構

36、件的承載力一般也能滿足要求。 停車設備的主框架主要采用熱軋 H 型鋼、槽鋼、角鋼、矩形鋼和鋼板焊接成型， 以其作為承重結構，用高強度螺栓連接成主框架，具有較好的強度和剛度，其特點我 們從三個方面去認識它：一是自重輕，基礎寬度不大，從而降低基礎部分的造價；二 是施工速度快，工期短，見效快，不受地質條件及材料制約；三是可拆遷，由于這種 車庫是組裝式的車庫，這就決定了它具有靈活性。主框架的骨架由支柱、橫梁腹桿和 支撐動力及附屬裝置的上、下支承梁等組成。機械傳動系統(tǒng)安裝在主框架部分骨架上， 由傳動部件和張緊裝置組成。載車板與鏈條相連，驅動裝置和機械傳動系統(tǒng)驅動載車 板上下和左右運動，實現(xiàn)車輛的停放和存

37、取。停車庫主框架骨架支撐著動力裝置、機 械傳動系統(tǒng)和停車載荷，為保證停車設備安全、可靠地工作，它應有足夠的強度、剛 度和穩(wěn)定性。 升降橫移式立體停車庫主框架的第一層根據(jù)不同的結構要求，有單柱形式、跨梁 升降橫移式立體車庫9 形式、后懸臂形式等。圖 3-1 為升降橫移式立體停車庫主框架的幾種典型形式。單柱 型式結構緊湊，安裝、搬運方便，給駕駛員一種導正的作用，若裝有平衡裝置在升降 過程中有全程平衡保護?？缌盒问竭M出車輛較方便，結構較簡單但較單柱形式跨度大， 所以安裝搬運不方便。后懸臂形式無前柱，對汽車進出載車板較好，但因主框架在后 側，穩(wěn)定性較差，且一般不能做重列式?？紤]到安全性和結構方面的問題

38、，目前一般 大于二層都采用單柱形式。 在主框架設計中，當斜向支撐構件的兩端均位于梁、柱相交處，另一端在另一支 撐與梁的連接點處同梁相連，則構成了框架一中心支撐結構體系。從圖 4-2 中可以看 出，斜向支撐構件與梁、柱一起形成了豎向支撐析架。與框架結構體系相比，框架一 中心支撐結構體系在彈性變形階段具有較大的剛度，很容易滿足規(guī)范對結構物層間位 移的限制要求。在節(jié)點設計方面，將全部梁、柱節(jié)點作成剛性連接，由支撐析架和框 架共同承擔水平荷載，這樣就比較保險，可以 保證主框架的可靠性。 在側向力作用下，豎向支撐析架表現(xiàn)為彎 曲型變形，框架為剪切型變形，二者互為補充， 變形相互協(xié)調。在這種結構體系中，由

39、于支撐 的存在，使得作用在梁、立柱及其節(jié)點域上的 力減少，節(jié)點設計和構造要比框架結構體系簡 單、可靠。對于在工程設計中經(jīng)常使用的如圖 3-2(a),(b),(c)所示的人字形支撐，我們一般 通過加大與之相連接的框架梁的截面尺寸，使 其在強震作用下仍能處于彈性變形狀態(tài)，以此 來改善整個結構體系的受力性能。我們在立體車庫中采用了圖 3-2(a)的形式。 圖 3-1 升降橫移式立體停車庫主框架的典型形式 圖 3-2 中心支撐框架 陜西科技大學畢業(yè)論文（設計說明書）10 3.3 主要受力梁選型、計算與較核 3.3.1 受力梁的計算 車庫受力梁主要承受靜載荷的作用，根據(jù)其結構圖做出計算簡圖，見圖 3-2

40、。 圖 3-2 受力梁計算簡圖與剪力、彎矩圖 升降橫移式立體車庫11 由設計可知： kNF kNFF kNF 5 . 11 23 5 . 11 4 32 1 mml mmll mmll 2300 2480 220 3 42 51 1計算支反力 由于載荷成對稱分布，所以 A 與 B 端的支反力為 kN FFFF FF ByAy 5 . 34 2 4321 2建立剪力與彎矩方程 由于載荷對稱分布，所以只計算左半部分，由圖 3-2 得該梁左半部分的剪力與彎 矩方程如下： 對于 AC 段 kNFF Ays 5 . 34 1 11 0lx 11 xFM Ay 11 0lx 對于 CD 段 kNFFF A

41、ys 23 12 2121 llxl 12122 lxFxFM Ay 2121 llxl 對于 DG 段 kNFs0 3 2 321321 lllxll 213213133 llxFlxFxFM Ay 2 321321 lllxll 3.畫彎矩圖與剪力圖 剪力圖與彎矩圖見圖 3-2。 可以看出 DE 段的彎矩最大，其值為 mkNM63.64 max 可以看出 AC 與 BF 段的剪力最大，其值為 kNFs 5 . 34 max, 3.3.2 受力梁的選型 由于梁的受力和安裝的需要，選用材料為 Q235 鋼的工字型組合梁。查鋼結構規(guī) 范得 Q235 鋼的強度設計值見表 3-1。 表 3-1 鋼材

42、的強度設計值 2 mmN 陜西科技大學畢業(yè)論文（設計說明書）12 鋼材 牌號 厚度或直徑 （mm） 抗拉、抗壓和抗彎f抗剪 v f端面承壓 ce f Q235 鋼16 215125325 選取的工字型組合梁截面特征見表 3-2。 表 3-2 組合梁截面參數(shù) 3.3.3 受力梁的校核 1彎曲正應力強度校核 由受力梁的彎矩圖可知 D、E 截面是梁的危險截面，所以只對 D、E 截面進行彎曲 正應力強度校核。 由表 3-1 可知 2 215mmN 等截面直梁的強度條件為 （3-1） Z W Mmax max 2 3 max 9 . 101 634 64630 mmN cm mN 則 max 尺寸參考數(shù)

43、值 x-xy-y HhBw t l t 截面 面積 理論 重量 x I x W x i x S y I y W y i 型號 mm 2 cmKg/m 4 cm 3 cmcm 3 cm 4 cm 3 cmcm 200300 30028020061056.844.6951063412.934913001334.85 升降橫移式立體車庫13 可見梁的彎曲正應力強度符合要求。 2彎曲切應力強度校核 由受力梁的剪力圖可知 A、B 截面的梁的危險，所以只對 A、B 截面進行彎曲切應 力強度校核。 由上表可知 2 125mmN 等截面梁的強度條件為 （3-2） z zs I SF max,max, max

44、在中性軸處切應力最大，可得最大切應力 22 0max 8 hbbh I F z s 2 8 22 5 . 88 006 . 0 1095108 18 . 0 194 . 0 3 . 02 . 034500 mmN 則 max 可見梁的彎曲切應力強度符合要求。 3撓度的校核 撓曲軸的近似微分方程 （3-3） EI xM d d w x w w 查手冊可知， 23 10206mmNE 4 9510cmI 則 26 10 6 . 19mmNEI 由于結構對稱分布，最大撓度發(fā)生在 M 截面處。 載荷單獨作用時，截面 C 的轉角與撓度分別為 2 F EI lF FB 2 2 11 1 EI lF w F

45、B 3 3 11 1 由作用在截面 M 的撓度為 1 F 111 2 3 2FBFBFG w l lw 載荷單獨作用時 D 截面的轉角與撓度分別為 2 F EI llF FC 2 2 322 2 陜西科技大學畢業(yè)論文（設計說明書）14 EI llF w Fc 3 3 322 2 由作用在截面 M 的撓度為 2 F 222 2 3 FCFCFG w l w 根據(jù)疊加原理，得截面 G 的撓度為 mmwww FGFGG 2 . 5 21 查手冊得梁的容許撓度 mm l 11 700 則 G w 可見受力梁的鋼度條件符合要求。 3.4 主要受力柱的選型、計算與較核 3.4.1 柱的計算 由于鋼架結構的

46、跨度不大，層數(shù)不多，所以采用等截面柱，按其結構得計算簡圖 見圖 3-3。 由設計可知 kNFF69 21 kNF20 3 mkNMM56.16 21 易知柱腳截面 A 受的彎矩和軸力最大，是危險截面，所以對此截面進行計算與較核。 截面 A 受的軸力 ，kNFFFFA158 321 截面 A 受的彎矩由兩部分組成，繞 x 軸的彎矩，繞 y 軸的彎矩。 x M y M mkNMMM x 12.33 21 圖 3-3 柱的計算簡圖 升降橫移式立體車庫15 mNM y 0 3.4.2 柱的選型 由柱的受力和安裝的需要，選用材料為 Q235 鋼的工字型組合柱。選取的工字型 組合柱截面特征見表 3-3。

47、表 3-3 柱的截面參數(shù) 尺寸參考數(shù)值 x-xy-y HhBw t l t 截面 面積 理論 重量 x I x W x i X S Y I y W y i 型號 mm 2 cmKg/m 4 cm 3 cmcm 3 cm 4 cm 3 cmcm 300400 400360300122016312848030240017.2133090106007.43 3.4.3 柱的校核 1. 由于該柱是壓彎構件，所以強度計算按下式進行。 （3-4）f wr M wr M A N nyy Y nxx x n 式中 、：繞 x、y 彎矩； x M y M 、：截面塑性以展系數(shù)； x r y r 、：繞 x、y

48、軸的凈截面抵抗矩。 nx w ny w 查手冊可知 2 215mmNf 05 . 1 x r 2 . 1 y r 陜西科技大學畢業(yè)論文（設計說明書）16 則 fmmN wr M wr M A N nyy y nxx x n 2 64 1 . 32 10240005 . 1 33120 10163 158000 可見滿中強度要求。 2. 局部穩(wěn)定性要求 （1）柱翼緣板外伸寬度與其厚度 之比應滿足下列要求bt （3-4） y ft b235 15 由表可知 3 . 0 Bb 02 . 0 l tt 查手冊可知 Q235 鋼的屈服點 2 235mmNfy 則 15 235 235 1515 t b

49、可見符合條件。 （2）腹板計算高度與其厚度之比應滿足下列要求 0 h w t 當時，6 . 10 0 （3-5） yw ft h235 255 . 016 0 0 由設計可知 4 . 1 0 147 mmh360 0 mmtw12 2 235mmNfy 則 9 .120 235 255 . 01630 12 360 0 0 yw ft h 可見符合要求。 3.5 柱腳設計 軸心壓力設計值（靜力荷載） ，鋼材kN1000 Q235，焊條 E43 型，基礎混土強度等級 C15，選用 帶靴梁的柱腳見圖 3-4。 1確定底板平面尺寸LB 基礎凝土強度等級 C15，；采 2 5 . 7mmNfcc 用錨

50、栓，錨栓孔面積 mmd30 圖 3-4 柱腳 升降橫移式立體車庫17 22 0 16956306mmA 靴梁厚度取，懸臂 C 取mmtb10 mmdC903 則 2 3 0 15028916956 5 . 7 101000 mmAfNLBA cc mmctbB b 50090210230022 mmL300 500 150289 采用 ；580500 LB 則 2 3 67 . 3 16956580500 101000 mmNa 2確定底板厚度 （1）區(qū)格為四邊支承板，查表得，；67 . 2 150400ab1132 . 0 mmNmmqaM/1642815045 . 6 1132 . 0 2

51、2 （2）區(qū)格為三邊支承板，查表得，；3 . 030090 11 ab0273 . 0 mmNmmqaM/1584830045 . 6 0273 . 0 22 1 （3）區(qū)格為三邊支承板，查表得，；1 22 ab1117 . 0 mmNmmqaM/58369045 . 6 1117 . 0 22 2 最大彎矩；， （鋼板） ；柱承mmNmmM/16428 max 2 215mmNf mmt4016 受靜力荷載，鋼板受彎時；2 . 1 mm fMt x 5 . 19 2152 . 1164286 6 max 取 mm20 3靴梁與柱身間堅向焊縫計算 靴梁與柱身間共有四條焊縫，每條焊縫計算如下：

52、23 22321607 . 04101000)7 . 04(mmfNlh w fwf 取 22 223235204408mmmmlh wf 靴梁高度取。mm450 4靴梁與底板連焊縫計算 焊縫總長度 ；mmlw1500904105802 所需焊腳尺寸 陜西科技大學畢業(yè)論文（設計說明書）18 mm lNh wff 88 . 4 150016022 . 1 7 . 0101000 7 . 0 3 取 。mmtmmhf7 . 65 . 17 柱端與底板間焊縫亦采用。mmhf7 3.6 鋼結構的連接 鋼結構是由鋼板、型鋼等組合連接制成基本構件，如梁、柱、桁架等；運到工地 后再通過安裝連接組成整體結構。

53、連接在鋼結構中占有很重要的地位，將直接影響鋼 結構的制造安裝和經(jīng)濟指標以及使用性能。連接設計應符合安全可靠、節(jié)省鋼材、構 造簡單、制造安裝方便等原則。 鋼結構的連接方法可分為焊縫連接、螺栓連接和鉚釘連接等。在本車庫鋼結構的 連接主要采用焊縫連接和螺栓連接。下面對本車庫的主要結構的連接作簡要說明。 主要受力梁之間的連接 梁與梁的拼接節(jié)點，應設置在內力分布較小的位置，通常設在距梁端 1m 左右位 置處，分為： 1.翼緣和腹板完全焊透的對接焊縫連接； 2.采用翼緣對接焊縫連接和腹板螺栓連接的混合連接； 3.翼緣和腹板均采用高強度螺栓連接。 根據(jù)車庫主要受力梁的受力和安裝的需求，車庫主要受力梁之間的連

54、接采用翼緣 對接焊縫連接和腹板螺栓連接的混合連接，其連接方式見圖 3-5。 圖 3-5 翼緣焊接、腹板螺栓連接 升降橫移式立體車庫19 主要柱與梁之間的連接 梁與柱連接通常采用的是柱貫通的連接形式，按柱對梁約束剛度可分為三類： 1 鉸接連接：梁腹板傳遞豎向剪力 2 半剛性連接 ：梁腹板與翼緣傳遞剪力和部分彎矩 3 剛性連接：梁上下翼緣傳遞彎矩，腹板傳遞剪力 根據(jù)車庫結構受力和安裝的需要，鋼柱與軌道橫梁之間的連接采用剛性連接，其 連接方式見圖 3-6。 柱與其它梁的連接采用半剛性 連接，其連接方式見圖 3-7。 圖 3-6 梁與柱的鋼連接 圖 3-7 梁與柱的半鋼性連接 陜西科技大學畢業(yè)論文（設

55、計說明書）20 4 機械系統(tǒng)升降傳動設計 4.1 機械系統(tǒng)升降傳動方案選取 升降機構有直流電機驅動和交流電機驅動兩種，直流電機驅動的調速性能好、運 行平穩(wěn)、平層精度高(5mm 以內) ,但結構復雜、設備體積大、制造成本高。交流電機 驅動有變壓調速控制和變頻變壓調速控制,其調速性能、運作平穩(wěn)性都能滿足停車庫 的要求,平層精度也較高(15mm 以內),構造相對簡單,設備體積小、制造成本低。所以 本設計選擇交流異步電機驅動。 傳動機構方案比較多，目前應用得最多是主要有兩種，鏈條傳動和鋼繩牽引傳動。 鋼繩牽引傳動體積較大、笨重，但是其結構簡單便于維護；鏈條傳動體積較小，運行 平穩(wěn)、安全，但是結構復雜。

56、本設計選擇鏈條傳動方式。 4.2 機械系統(tǒng)升降傳動的組成 升降傳動系統(tǒng)主要由以下幾部分組成：鼠籠式三相異步電動機、二級 NGW-L 行星 減速器、傳動軸、雙排鏈輪、單排鏈輪等，見圖 4-1。 4.3 傳動鏈與鏈輪的選擇 圖 4-1 升降傳動機構 升降橫移式立體車庫21 車庫的升降傳動采用鏈傳動，因為鏈傳動具有結構簡單，傳力大，平均傳動比準 確，能在較大的軸間距間傳動，經(jīng)濟耐用，維護容易，也有一定的緩沖減振作用。又 由于升降傳動不經(jīng)常傳動，只有有在存取車時才傳動而且采用低速傳動，所以選用傳 動用短節(jié)矩精密滾子鏈（簡稱滾子鏈 GB/T 12341997） 。 由于升降傳動所用鏈輪都是小尺寸鏈輪，所

57、以鏈輪結構選用整體式結構。由于設 計鏈輪的齒數(shù)較少，所以鏈輪采用 20 號鋼，見表 4-1。減速機與傳動軸之間采用雙排 鏈傳動，其余都采用單排鏈傳動。 表 4-1 鏈輪的材料參數(shù) 材料熱處理熱處理后的硬度 20 滲碳、淬火、回火 5060HRC 4.4 鏈的設計計算 4.4.1 減速機與傳動軸之間傳動鏈設計 減速機輸出轉速及主動鏈輪轉速，減速機的輸出功率 P=3.8Kw,傳動min/18 1 rn 比。5 . 1 0 i 1. 選擇鏈輪齒數(shù) 取小鏈輪齒數(shù),大鏈輪的齒數(shù)為。17 1 z25175 . 1 2 z 2. 確定計算功率 由表 9-6 查得,由圖 9-13 查得,雙排鏈。4 . 1 A

58、 K1 Z K75 . 1 P K 則計算功率為 kWP K KK P P ZA ca 04 . 3 75 . 1 8 . 314 . 1 3. 選擇鏈條型號和節(jié)距 根據(jù)及，查圖 9-11,可選 20A。查表 9-1，鏈條節(jié)距為kWPca04 . 3 min/18 1 rn P=31.75mm。 4. 計算鏈節(jié)數(shù)和中心距 初選中心距。mmmmpa 5 . 1587 5 . 95275.31)5030()5030( 0 取，相應的鏈長節(jié)數(shù)為mma1100 0 3 . 90 1100 75.31 ) 2 1725 ( 2 2517 75.31 1100 2) 2 ( 2 2 2 0 212210

59、0 a pzzzz p a LP 為了避免使用過渡鏈節(jié)，應將計算出的鏈節(jié)數(shù)圓整為偶數(shù)=90 節(jié)。 0P L P L 查表 9-8 得到中心距計算系數(shù)，則鏈傳動的最大中心距為24978 . 0 1 f =)(2 211 ZZLpfa P 1094)2517(90275.3124978 . 0 5. 計算鏈速 v，確定潤滑方式 陜西科技大學畢業(yè)論文（設計說明書）22 smsm pzn v/161 . 0 / 100060 75.311718 100060 11 由 v=0.161m/s 和鏈號 20A,查圖 9-14 可知應采用定期人工潤滑。 6. 計算軸壓力 P F 有效圓周力為 N V P F

60、e23602 161 . 0 8 . 3 10001000 鏈輪垂直布置時的壓軸力系數(shù)，則壓軸力為05 . 1 P F K NFKF eFP P 247822360205 . 1 雙排滾子鏈的規(guī)格和主要參數(shù)見表 4-2。 表 42 雙排滾子鏈規(guī)格和主要參數(shù) 抗拉載荷 節(jié)距 p 滾子直徑 1 d max 內鏈節(jié)內 寬 1 b min 銷軸直徑 2 d max 內鏈板高 度 2 h max 排鏈 t p ISO 鏈號 mm 雙排 min 20A31.7519.0518.99.5430.1835.76173.5 4.4.2 升降鏈條的設計 傳動軸及鏈輪轉速，傳動軸的輸出功率；傳動軸帶四個min/12

61、 2 rn kWP4 . 3 1 鏈輪運動，每個鏈輪的的輸出功率；傳動比 i=1。kWP85 . 0 2 1. 選擇鏈輪齒數(shù) 取鏈輪齒數(shù) z=19。 2. 確定計算功率 由表 9-6 查得=1.4,由圖 9-13 查得=1,單排鏈,則計算功率為 A K Z K kWPKKP ZAca 19 . 1 85 . 0 14 . 1 3選擇鏈條型號和節(jié)距 根據(jù)及，查圖 9-11,可選 20A。查表 9-1，鏈條節(jié)距為kWPca19 . 1 min/12 2 rn P=31.75mm。 4. 計算鏈速 v，確定潤滑方式 smsm zpn v/121 . 0 / 100060 75.311912 1000

62、60 1 由 v=0.121m/s 和鏈號 20A,查圖 9-14 可知應采用定期人工潤滑。 6. 計算軸壓力 P F 升降橫移式立體車庫23 有效圓周力為 N V P Fe7025 121 . 0 85 . 0 10001000 2 鏈輪水平布置時的壓軸力系數(shù)，則壓軸力為15 . 1 P F K 。NFKF eFP P 8078702515 . 1 表 43 單排滾子鏈規(guī)格和主要參數(shù) 抗拉載荷 節(jié)距 p 滾子直徑 1 d max 內鏈節(jié)內 寬 1 b min 銷軸直徑 2 d max 內鏈板高 度 2 h max 排鏈 t p ISO 鏈號 mm 雙排 min 20A31.7519.0518

63、.99.5430.1835.7686.7 4.5 鏈輪的設計算 4.5.1 雙排鏈輪的設計計算 鏈輪的齒形參數(shù)見表 4-4 與 4-5。 表 44 雙排滾子鏈小鏈輪的齒槽形狀 計算公式及結果 名稱符號 最小齒槽形狀最大齒槽形狀 齒側圓弧 半徑 e rmmzdre 4 . 43)2(12. 0 11max mmzdre 5 . 71)180(008 . 0 2 11min 滾子定位 圓弧半徑 i rmmdri6 . 9505 . 0 1min mmddri7 . 9069 . 0 505 . 0 3 11max 滾子定位 角 7 . 134 90 140 1 min z 7 . 114 90 120 1 min z 表 45 雙排滾子鏈大鏈輪的齒槽形狀 計算公式及結果 名稱符號 最小齒槽形狀最大齒槽形狀 齒側圓弧 半徑 e rmmzdre 7 . 61)2(12 . 0 21max mmzdre 7 . 122)180(008 . 0 2 21min 滾子定位 圓弧半徑 i rmmdri6 . 9505 . 0 1min mmddri7 . 9069 . 0 505 . 0 3 11max 陜西科技大學畢業(yè)論文（設計說明書）24 滾子定位 角 4 . 136 90 140 2 max z 4 . 116 90