本科畢業(yè)設(shè)計(jì) 立體車庫(kù)的機(jī)械系統(tǒng)設(shè)計(jì)

本科畢業(yè)論文本科畢業(yè)設(shè)計(jì)題目立體車庫(kù)的機(jī)械系統(tǒng)設(shè)計(jì)專業(yè)機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化作者姓名學(xué)號(hào)單位機(jī)械與工程學(xué)院指導(dǎo)教師2015年5月教務(wù)處編11原創(chuàng)性聲明本人鄭重聲明：所提交的學(xué)位論文是本人在導(dǎo)師指導(dǎo)下，獨(dú)立進(jìn)行研究取得的成果。除文中已經(jīng)注明引用的內(nèi)容外，論文中不含其他人已經(jīng)發(fā)表或撰寫過(guò)的研究成果，也不包含為獲得聊城大學(xué)或其他教育機(jī)構(gòu)的學(xué)位證書而使用過(guò)的材料。對(duì)本文的研究作出重要貢獻(xiàn)的個(gè)人和集體，均已在文中以明確方式標(biāo)明。本人承擔(dān)本聲明的相應(yīng)責(zé)任。學(xué)位論文作者簽名：日期指導(dǎo)教師簽名：日期111111摘要隨著我國(guó)國(guó)民經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，汽車越來(lái)越多地進(jìn)入普通家庭，使得我國(guó)城市停車難問(wèn)題日益加劇。機(jī)械式立體車庫(kù)占地少、布局靈活、高效節(jié)能，成為目前解決停車難問(wèn)題的重要方式之一，其中以升降橫移式立體車庫(kù)應(yīng)用最為廣泛。本文結(jié)合實(shí)際情況，對(duì)兩層升降橫移式立體車庫(kù)進(jìn)行結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，給出工程項(xiàng)目施工的全部技術(shù)資料。立體車庫(kù)的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)包括車庫(kù)主體框架、傳動(dòng)系統(tǒng)、載車板以及安全防墜落裝置。首先，根據(jù)車庫(kù)施工現(xiàn)場(chǎng)場(chǎng)地限制與車庫(kù)設(shè)計(jì)要求確定車庫(kù)主體框架和載車板的結(jié)構(gòu)形式與總體尺寸；設(shè)計(jì)主傳動(dòng)系統(tǒng)、橫移傳動(dòng)機(jī)構(gòu)和安全防墜落裝置的結(jié)構(gòu)，并對(duì)主傳動(dòng)軸進(jìn)行設(shè)計(jì)和強(qiáng)度校核。其次，采用有限元技術(shù)對(duì)車庫(kù)主體框架鋼結(jié)構(gòu)進(jìn)行不同工況條件下的穩(wěn)定性分析。關(guān)鍵詞：立體車庫(kù)升降橫移式結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)有限元分析II１1Abstract Withthedevelopmentofthenationaleconomyinourcountry,moreandmorehouseholdpassengervehiclesareenteringthecommonfamilies，whichaggravatetheparkingproblems.Mechanicalstereogaragehasmanyadvantages，forexample，highspaceutilizationandenergyconservation．Itbecomesthefirstchoiceforsolvingtheproblemsofhardparking．Especially,lift—slidingtypestereogarageisthemostwidelyused．Combinedwithspecificengineering，themaincontentsinthispaperareasfollows：Firstly,structuredesignofthetwo·-layerlift·-slidingtypestereogaragewasfinished.SOassemblingtypeloadingPalletisfiniteelementanalysiswascompletedanditsstressanddeformationwereobtainedinthispaper,whichprovidedreferenceandbasisforassemblingtypeloadingpalletisstructuredesignandimprovement．KEYWORDS；lift—slidingtype；structuredesign；finiteelementanalysis(FEA)IIIIPAGE1目錄TOC\o"1-3"\h\u5268立體車庫(kù)的機(jī)械系統(tǒng)設(shè)計(jì) IV276371緒論 IV296861．1課題研究的背景和意義 IV174621．1．1論文研究的背景 IV88651．1．2本文研究意義 V169071．2機(jī)械式立體車庫(kù)國(guó)內(nèi)外發(fā)展與現(xiàn)狀 V315481．2．1國(guó)外研究現(xiàn)狀 V294531．2．2國(guó)內(nèi)研究現(xiàn)狀 VII93112升降橫移式立體車庫(kù)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) VIII320752．1升降橫移式立體車庫(kù)結(jié)構(gòu) VIII179972．1．1升降橫移式立體車庫(kù)結(jié)構(gòu)形式 VIII247452.1.2車庫(kù)主體鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) IX80282．2傳動(dòng)系統(tǒng)設(shè)計(jì) XI123162．2．1提升電機(jī)的選擇 XI298902．2．2提升鏈條鏈輪的選擇及計(jì)算 XI270872.3立體車庫(kù)升降橫移機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì) XIV27182.3.1橫移機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì) XIV34512.3.2載車板設(shè)計(jì) XIV190642.3.3安全防護(hù)機(jī)構(gòu) XV267613立體車庫(kù)鋼結(jié)構(gòu)框架分析 XVI110843．1有限元分析方法概述 XVI162743．1．1有限單元法分析基本步驟 XVII48073．2立體車庫(kù)主體框架結(jié)構(gòu)建模及受力分析 XVII143393．2．1車庫(kù)主體框架幾何模型的建立 XVII161093．2．2車庫(kù)主體結(jié)構(gòu)力學(xué)分析及簡(jiǎn)化 XVIII32643.2.4立體車庫(kù)的載荷工況 XIX266854總結(jié)與展望 XX2134．1總結(jié) XX20654．2展望 XX18626參考文獻(xiàn) XXII26416致謝 XXIIIPAGE3立體車庫(kù)的機(jī)械系統(tǒng)設(shè)計(jì)1緒論1．1課題研究的背景和意義1．1．1論文研究的背景隨著汽車數(shù)量的激增，我國(guó)城市交通壓力大大增加，迫切需要新建、擴(kuò)建和改建相應(yīng)的城市道路、交通管理設(shè)施以及各類停車設(shè)施。據(jù)有關(guān)方面統(tǒng)計(jì)，截止2008年統(tǒng)計(jì)，我國(guó)生產(chǎn)汽車934．5萬(wàn)輛，同比增長(zhǎng)5．2％，我國(guó)國(guó)內(nèi)汽車銷量為938．05萬(wàn)輛，同比增長(zhǎng)6.7％。由于汽車數(shù)的增長(zhǎng)遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于停車位的增長(zhǎng)，我國(guó)每年停車位的缺口高達(dá)300多萬(wàn)個(gè)，城市停車位遠(yuǎn)遠(yuǎn)不能滿足需要。當(dāng)前我國(guó)的汽車與車位數(shù)量之比約為5：1，而正常的平衡比例應(yīng)當(dāng)是1：1．2，差距很大，需要大量增加停車位，在城市土地資源緊缺的情況下通過(guò)地面增加車位己難以滿足要求【1】通常國(guó)內(nèi)外解決停車難的問(wèn)題有以下辦法：廣場(chǎng)型停車場(chǎng)、路邊停車區(qū)、地下停車場(chǎng)、機(jī)械式立體車庫(kù)。在寸土寸金的城市中心不可能浪費(fèi)大面積土地來(lái)用于泊車輛的廣場(chǎng)型停車場(chǎng)或者路邊停車區(qū)；地下停車場(chǎng)存在著施工周期長(zhǎng)及造價(jià)較高的局限性。機(jī)械式立體車庫(kù)具有空間利用率高，節(jié)省城市土地資源；造價(jià)低、施工期短；出入庫(kù)時(shí)間短、管理、使用簡(jiǎn)便快捷、安全可靠：節(jié)能和保護(hù)環(huán)境等優(yōu)點(diǎn)。同時(shí)機(jī)械式立體車庫(kù)還可以充分發(fā)揮占地少，化整為零，模塊組合等的優(yōu)勢(shì)，在住宅區(qū)的每個(gè)組、單元或每棟樓下都可以隨機(jī)建立立體車庫(kù)，實(shí)現(xiàn)停車數(shù)量大幅增多的目的，這對(duì)眼下車庫(kù)短缺的小區(qū)或者商用寫字樓等解決停車難問(wèn)題提供了解決辦法。因此，機(jī)械式立體車庫(kù)具有廣闊的應(yīng)用前景。【2】1．1．2本文研究意義立體車庫(kù)在我國(guó)還是新興產(chǎn)業(yè)，具有廣闊的發(fā)展前景，國(guó)家經(jīng)貿(mào)委將“城市立體車庫(kù)”列為“近期行業(yè)技術(shù)發(fā)展重點(diǎn)”。然而目前我國(guó)立體車庫(kù)行業(yè)的行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)未能完善統(tǒng)一：許多立體車庫(kù)生產(chǎn)廠家以仿制為主，自主開發(fā)能力弱，缺乏自PAGE22主知識(shí)產(chǎn)權(quán)；對(duì)立體車庫(kù)的系統(tǒng)理論研究較少，特別是對(duì)立體車庫(kù)的主體框架鋼結(jié)構(gòu)精確理論計(jì)算和結(jié)構(gòu)的優(yōu)化設(shè)計(jì)較少，不能深化產(chǎn)業(yè)。通過(guò)有限元技術(shù)可以節(jié)約設(shè)計(jì)成本和制造費(fèi)用，快速響應(yīng)市場(chǎng)需求，增強(qiáng)企業(yè)的市場(chǎng)的競(jìng)爭(zhēng)力，深化我國(guó)的立體車庫(kù)行業(yè)的產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)。從機(jī)械式立體車庫(kù)的類型看，應(yīng)用較多的是升降橫移類，占總量的83％，其所占比升降橫移式立體車庫(kù)結(jié)音白設(shè)計(jì)與有限元分析?！?】隨著機(jī)械式立體車庫(kù)的發(fā)展還會(huì)繼續(xù)上升。所以本文在升降橫移式立體車庫(kù)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)上，深入地對(duì)升降橫移式立體車庫(kù)的主體框架與載車板進(jìn)行有限元分析是十分必要、迫切且有意義的。1．2機(jī)械式立體車庫(kù)國(guó)內(nèi)外發(fā)展與現(xiàn)狀機(jī)械式立體車庫(kù)經(jīng)過(guò)幾十年的發(fā)展，已由初期的半自動(dòng)化控制方式發(fā)展到全自動(dòng)化的控制方式；機(jī)械結(jié)構(gòu)也發(fā)展到了模塊化設(shè)計(jì)，便于組合、拆卸；使用材料和工藝也都有了突飛猛進(jìn)的發(fā)展。如今，立體車庫(kù)在西歐、東南亞、韓國(guó)、日本都得到了廣泛的應(yīng)用，形成了一個(gè)包括制造、安裝、使用和維修的行業(yè)體烈。1．2．1國(guó)外研究現(xiàn)狀機(jī)械式立體車庫(kù)在國(guó)外經(jīng)濟(jì)發(fā)達(dá)國(guó)家和地區(qū)如日本、德國(guó)、韓國(guó)都已有數(shù)十年的發(fā)展歷史。尤其是日本，由于土地資源缺乏，人口密度高，其機(jī)械式立體車庫(kù)發(fā)展起步早、種類齊全、技術(shù)水平及開發(fā)經(jīng)驗(yàn)豐富，現(xiàn)已經(jīng)發(fā)展成有數(shù)十個(gè)品種的大家族，它可以據(jù)現(xiàn)場(chǎng)條件和使用者的要求選用機(jī)型，己經(jīng)是比較成熟的產(chǎn)品。日本在立體車庫(kù)的技術(shù)研究與開發(fā)、制造、管理等方面的水平都處于領(lǐng)先地位，所建成的立體停車場(chǎng)的數(shù)量和其容車量也居于世界前列?！?】日本的優(yōu)勢(shì)主要在多層升降橫移類、垂直升降類、水平循環(huán)類、垂直循環(huán)類、簡(jiǎn)易升降類等產(chǎn)品上。圖1國(guó)外高容量的立體車庫(kù)1．2．2國(guó)內(nèi)研究現(xiàn)狀我國(guó)機(jī)械停車設(shè)備技術(shù)發(fā)展經(jīng)過(guò)了三個(gè)階段，第一個(gè)階段為20世紀(jì)80年代的自主開發(fā)階段，此階段生產(chǎn)企業(yè)根據(jù)客戶要求，自行開發(fā)設(shè)計(jì)，因此種類較少，技術(shù)單一；第二階段為90年代的技術(shù)引進(jìn)階段，國(guó)內(nèi)外許多企業(yè)都開始看好中國(guó)的停車行業(yè)，出現(xiàn)了許多合資企業(yè)，或是引進(jìn)國(guó)外的技術(shù)，利用廉價(jià)的生產(chǎn)成本與國(guó)外的成熟技術(shù)結(jié)合參與停車行業(yè)的競(jìng)爭(zhēng)；第三階段就是2003年以后的消化與創(chuàng)新階段，各企業(yè)為增強(qiáng)自身的競(jìng)爭(zhēng)力，開始對(duì)引進(jìn)的技術(shù)，進(jìn)行充分的消化分析，并根據(jù)國(guó)內(nèi)的實(shí)際使用情況進(jìn)行改造與創(chuàng)新，走上自主開發(fā)的道路。經(jīng)過(guò)幾個(gè)階段的發(fā)展，我國(guó)已經(jīng)形成了新興的停車設(shè)備行業(yè)?！?】圖2在我國(guó)廣泛使用的升降橫移式立體車庫(kù)2升降橫移式立體車庫(kù)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)2．1升降橫移式立體車庫(kù)結(jié)構(gòu)升降橫移式立體車庫(kù)采用模塊化設(shè)計(jì)，車位數(shù)從幾個(gè)到上百個(gè)均可采用，能利用多種場(chǎng)地條件，運(yùn)用多種組合方式，有效利用場(chǎng)地現(xiàn)有空間，也能廣泛使用于地下停車場(chǎng)及地面停車場(chǎng)的改造。升降橫移式立體車庫(kù)主要應(yīng)用在住宅社區(qū)的公用停車場(chǎng)、機(jī)關(guān)單位、商用寫字樓、賓館飯店的地上、地下停車場(chǎng)。所以本文結(jié)合實(shí)際工程項(xiàng)目需要，選擇升降橫移式立體車庫(kù)為研究對(duì)象。2．1．1升降橫移式立體車庫(kù)結(jié)構(gòu)形式升降橫移式立體車庫(kù)主框架由根據(jù)同的結(jié)構(gòu)形式可以分為三種形式：?jiǎn)沃问剑▓D3）；跨梁形式（圖4）；后懸臂形式（圖5）。下圖為升降橫移式立體車庫(kù)主框架的三種典型形式。圖3單柱形式圖4跨梁形式圖5后懸形式單柱型式結(jié)構(gòu)緊湊，安裝、搬運(yùn)方便，給駕駛員一種導(dǎo)正的作用，若裝有平衡裝置在升降過(guò)程中有全程平衡保護(hù)，但對(duì)于車輛入庫(kù)不方便?？缌盒问綄?duì)進(jìn)出車輛較方便，結(jié)構(gòu)較簡(jiǎn)單，便于駕駛員駕車進(jìn)入車庫(kù)。后懸臂形式無(wú)前柱，對(duì)汽車進(jìn)出載車板較方便，但因主框架在后側(cè)，穩(wěn)定性較差，且一般不能做重列式。根據(jù)前述對(duì)升降橫移式立體車庫(kù)的典型形式分析，本文研究的立體車庫(kù)選用跨梁形式升降橫移式立體車庫(kù)。【5】2.1.2車庫(kù)主體鋼結(jié)構(gòu)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。本文研究的兩層升降橫移類機(jī)械式立體車庫(kù)主體框架結(jié)構(gòu)全部為銅結(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。本立體車庫(kù)所適用的車型的外形尺寸：汽車長(zhǎng)×車寬×車高為5000×1850×1550mm，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，本立體車庫(kù)前后立柱中心的距離定為5450mm，縱粱長(zhǎng)度也為5450mm；為方便人進(jìn)出和安全必須保證第層停車的空問(wèn)不低于1800mm．所以前立柱的高度為2100mm，后立柱在前立柱的高度E增加前橫粱、縱粱以及后橫梁等的高度，所以選取后立柱的高度尺寸為2840mm：一個(gè)車位的寬為2400mm，后橫粱的長(zhǎng)度為考慮安裝方便取2380mm，前橫梁的長(zhǎng)度為：2400×3+150=7350mm。經(jīng)過(guò)胡步計(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200X150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300×150的熱軋H型鋼：至于后橫梁則選用寬巽緣型125×125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。縱梁與后立柱的螺栓聯(lián)結(jié)為整個(gè)車庫(kù)中最危險(xiǎn)且最關(guān)鍵的聯(lián)結(jié)部位。對(duì)載荷進(jìn)行簡(jiǎn)化，而根據(jù)文獻(xiàn)關(guān)于螺栓組的計(jì)算如下：式中：F螺栓預(yù)緊力；防滑系數(shù)；取1.2；F實(shí)際總載荷車庫(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l；Z螺栓數(shù)目，取4；將數(shù)據(jù)代入下式得：=故取最小預(yù)緊力尼為10．8KN。螺栓強(qiáng)度校核公式見式：其中：計(jì)算應(yīng)力；螺栓預(yù)緊力；螺栓直徑，取16mm；許用應(yīng)力，采用高強(qiáng)度螺栓，去125MPa；代入上式的：=所以螺栓連接滿足要求。2．2傳動(dòng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)機(jī)械式立體車庫(kù)常采用的傳動(dòng)牽引系統(tǒng)有鋼絲傳動(dòng)系統(tǒng)，鏈條傳動(dòng)系統(tǒng)，液壓傳動(dòng)系統(tǒng)等。鋼絲繩牽引的整體穩(wěn)定性不好，傳動(dòng)速度越大，穩(wěn)定性就愈差。而液壓傳動(dòng)的液壓油受溫度的影響較大，冬夏的壓力和流量相差甚遠(yuǎn)，提升速度和重量的過(guò)大變化會(huì)使得液壓傳動(dòng)的立體車庫(kù)性能不穩(wěn)定。所以，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)，本文選用鏈條傳動(dòng)作為車庫(kù)的傳動(dòng)系統(tǒng)。2．2．1提升電機(jī)的選擇根據(jù)車庫(kù)使用者要求，本文設(shè)計(jì)的升降橫移式立體車庫(kù)提升時(shí)間不超過(guò)26秒，設(shè)計(jì)取提升時(shí)間為22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1.8m，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)需提升的總重約為2.2噸，即2.2×104N。故電機(jī)提升功率P按下式計(jì)算。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—2200-40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。2．2．2提升鏈條鏈輪的選擇及計(jì)算圖6為升降橫移式立體車庫(kù)的升降傳動(dòng)(主傳動(dòng)系統(tǒng))工作原理圖。圖中1為安裝在提升電機(jī)軸上的傳動(dòng)鏈輪，鏈輪2、3焊接在同一傳動(dòng)軸上，鏈輪4、7分安裝在車庫(kù)的后立柱與縱梁上，用作載車板提升鏈條的支撐鏈輪。提升電機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，通過(guò)鏈輪l、鏈條和鏈輪2帶動(dòng)主傳動(dòng)軸轉(zhuǎn)動(dòng)，主傳動(dòng)軸帶動(dòng)焊接在軸上的鏈輪3轉(zhuǎn)動(dòng)，鏈輪3帶動(dòng)鏈條運(yùn)動(dòng)，從而實(shí)現(xiàn)載車板升降。鏈輪4、7僅在升降過(guò)程中起支撐點(diǎn)的作用。圖61．電機(jī)鏈輪2．主傳動(dòng)軸大鏈輪3．主傳動(dòng)軸小鏈輪4．后起吊鏈輪5．載車板6．鏈條7．前起吊鏈輪鏈傳動(dòng)根據(jù)鏈速可分為：中高速鏈傳動(dòng)，鏈速v≥0．6m／s；低速鏈傳動(dòng)，鏈速v<0．6m／s。根據(jù)2．2．1節(jié)中可知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)。由資料可知低速鏈傳動(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3～5。故常按下式進(jìn)行抗拉靜力強(qiáng)度計(jì)算：式中[6]：————鏈的抗拉靜力強(qiáng)度的計(jì)算安全系數(shù)：————單排鏈的極限拉伸載荷(KN)；————工作情況系數(shù)；————鏈條排數(shù)；————鏈的有效拉力；————離心力引起的拉力，忽略不計(jì)；————鏈條單位長(zhǎng)度的重量（）；————鏈速；————垂度系數(shù)；————懸垂拉力（N）；————許用安全系數(shù)，一般4—8，取最小值。 由電機(jī)軸上小鏈輪轉(zhuǎn)速17，與電機(jī)功率尼，根據(jù)文獻(xiàn)[6]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55．6KN。按式進(jìn)行抗拉靜力強(qiáng)度計(jì)算，根據(jù)文獻(xiàn)[6]相關(guān)圖、表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：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)，圖6中鏈輪1、2是第一級(jí)傳動(dòng)，鏈輪3、4和3、7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。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。根據(jù)表1選擇鏈輪齒數(shù)： 鏈速與齒數(shù)關(guān)系表1鏈速 v<0.60.6—33—8>8Z11315—1719—21>23—25參考表1及兼顧提升鏈輪傳動(dòng)的空間尺寸，鏈輪4、7的齒數(shù)取13齒。鏈輪3從成本及安裝方便出發(fā)可取13齒，在分析鏈輪3的受力條件后，必需保證鏈條同時(shí)與鏈輪嚙合的齒數(shù)大于3—5，所以鏈輪3齒數(shù)取15齒，這樣保證鏈輪3有5個(gè)齒與鏈條嚙合。由提升鏈速可得出鏈輪4、7的轉(zhuǎn)速為14．42rpm，整個(gè)立體車庫(kù)的傳動(dòng)比，推薦的鏈傳動(dòng)比為2—3．5。所以本文中的機(jī)械式立體車庫(kù)的傳動(dòng)比i為2．6符合要求。為保證鏈輪2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)比為2．6確定鏈輪2的齒數(shù)為42齒，至此提升傳動(dòng)系統(tǒng)確定。2.3立體車庫(kù)升降橫移機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)2.3.1橫移機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)橫移機(jī)構(gòu)是機(jī)械式三維立體車庫(kù)中升降臺(tái)沿巷道的方向運(yùn)動(dòng)從而到達(dá)指定車庫(kù)的列的一種機(jī)構(gòu)。一般為采用雙軌道進(jìn)行導(dǎo)向，對(duì)于較高的橫移機(jī)構(gòu)也有采用單導(dǎo)軌，頂部導(dǎo)正的運(yùn)動(dòng)導(dǎo)向方法。本文橫移機(jī)構(gòu)采用如下圖示的結(jié)構(gòu)形式，底部采用雙導(dǎo)軌，項(xiàng)部?jī)蓚?cè)再加導(dǎo)正輪。可保證橫移機(jī)構(gòu)在負(fù)重的時(shí)候能順利的實(shí)現(xiàn)橫向快速移動(dòng)，如下圖7、圖8所示。圖7 圖82.3.2載車板設(shè)計(jì)立體車庫(kù)的載車板按結(jié)構(gòu)形式有整體式和拼裝式兩種。整體式載車板采用具有防滑作用的花紋鋼板整體沖壓焊接而成，另外用不同厚度普通鋼板做加強(qiáng)筋，然后整體鍍鋅防銹。拼裝式載車板使用普通銅板折彎成邊梁，停車面使用的是立體車庫(kù)專用的波浪板，潑波浪板采用鍍鋅鋼板沖壓或滾壓成型，采用相互咬合拼裝成載車板，用螺栓緊固連接，拼裝前先對(duì)組件進(jìn)行各類表面處理，使載車板輕巧、美觀，拼裝式載車板運(yùn)輸方便、通用性互換性好，還有理想的剛度，這種結(jié)構(gòu)形式非常適合批量生產(chǎn)。【7】【8】本文所設(shè)計(jì)的立體車庫(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。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)。如圖9所示，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)。圖9橫移載車板示意圖1.后滾輪2.鏈輪鏈條3.橫移傳動(dòng)條4.橫移電機(jī)5.邊梁6.前滾輪2.3.3安全防護(hù)機(jī)構(gòu)由于汽車具有較高價(jià)值性，所以立體車庫(kù)的安全性非常重要，車庫(kù)設(shè)計(jì)多道安全和防護(hù)措施以加強(qiáng)車庫(kù)的安全性。雖然車庫(kù)鏈條的安全性很大，但車庫(kù)還設(shè)計(jì)了安全防墜落裝置來(lái)預(yù)防鏈條斷裂和載車板傾斜致使車輛墜落的后果?！?】安全防墜落裝置采用掛鉤形式，驅(qū)動(dòng)方式電磁驅(qū)動(dòng)。下圖10是裝置圖；圖10載車板邊梁2.防墜落吊環(huán)3.電磁驅(qū)動(dòng)安全吊環(huán)4.連接吊桿5.自制安全吊桿3立體車庫(kù)鋼結(jié)構(gòu)框架分析3．1有限元分析方法概述有限元法基本思想是將連續(xù)的幾何結(jié)構(gòu)離散成有限個(gè)單元，并在每個(gè)單元中設(shè)定有限個(gè)節(jié)點(diǎn)，從而將連續(xù)體看作僅在節(jié)點(diǎn)處相連接的一組單元的集合體，同時(shí)選定場(chǎng)函數(shù)的節(jié)點(diǎn)值做為基本未知量，并在每一個(gè)單元中假設(shè)一近似插值函數(shù)以表示單元中場(chǎng)函數(shù)的分布規(guī)律，建立用于求解節(jié)點(diǎn)未知量的有限元方程組，從而將一個(gè)連續(xù)域中無(wú)限自由度問(wèn)題化為離散域中的有限自由度問(wèn)題，求解得到節(jié)點(diǎn)值后就可以通過(guò)設(shè)定的插值函數(shù)值確定單元上以致整個(gè)集合體上的場(chǎng)函數(shù)。采用進(jìn)行有限元軟件分析時(shí)，有限元模型的建立方法可分為直接法和間接法(也稱實(shí)體建模)。直接法為直接根據(jù)結(jié)構(gòu)的幾何外形建立節(jié)點(diǎn)和元素；間接法通過(guò)點(diǎn)、線、面、體積，建立有限元模型，再進(jìn)行實(shí)體網(wǎng)格劃分。實(shí)體建模有兩種方式。一種方式是自底向上建模，由點(diǎn)到線、由線定義面或體，以及由面定義體，從低級(jí)別到高級(jí)別元素逐步創(chuàng)建任意不規(guī)則實(shí)體模型。另一種方式是自頂向下的方式進(jìn)行實(shí)體建模，直接定義高級(jí)別的規(guī)則實(shí)體元素，程序自動(dòng)創(chuàng)建屬于這些實(shí)體元素的特征面、線和關(guān)鍵點(diǎn)?！?0】【11】3．1．1有限單元法分析基本步驟有限元方法按照節(jié)點(diǎn)基本未知數(shù)可分為位移法、應(yīng)力法和混合法。當(dāng)前工程析中應(yīng)用較廣的是位移法。在位移法中，假定節(jié)點(diǎn)位移作為問(wèn)題的未知量，通常選取多項(xiàng)式函數(shù)近似地表達(dá)單元體內(nèi)位移分量的分布，這一通過(guò)節(jié)點(diǎn)位移表達(dá)單元內(nèi)部位移規(guī)律的函數(shù)稱為插值函數(shù)，不同單元形式可以有不同類型插值函數(shù)有了插值函數(shù)，即可利用變分原理建立元?jiǎng)偠染仃?，描述單元?jié)點(diǎn)力向量和節(jié)點(diǎn)位移向量之問(wèn)的關(guān)系。有限元分析計(jì)算的思路與做法可歸納如下步驟。（1）結(jié)構(gòu)離散化將工程結(jié)構(gòu)離散為由各種單元組成的計(jì)算模型，離散后單元與單元之間通過(guò)單元間的節(jié)點(diǎn)相互連接起來(lái)。（2）單元特性分析單元特性分析包括有選擇位移模式、分析單元的力學(xué)性質(zhì)以及計(jì)算等效節(jié)點(diǎn)力。在有限元法中選擇單元的節(jié)點(diǎn)位移作為基本未知量稱為位移法，位移法把單元中的一些物理量如應(yīng)變和應(yīng)力用節(jié)點(diǎn)的位移函數(shù)來(lái)表示。（3）整體分析（1）、根據(jù)節(jié)點(diǎn)平衡方程，建立以整體剛度矩陣為系數(shù)的，整體節(jié)點(diǎn)位移和外載的關(guān)系式：總體平衡方程(2)、考慮外載及幾何邊界條件，求解總體平衡方程，得到基本未知量（節(jié)點(diǎn)位移）的值。最后計(jì)算并整理所要求的結(jié)果?！?2】3．2立體車庫(kù)主體框架結(jié)構(gòu)建模及受力分析3．2．1車庫(kù)主體框架幾何模型的建立由于車庫(kù)的實(shí)際受力情況復(fù)雜，直接對(duì)車庫(kù)實(shí)際結(jié)構(gòu)使用傳統(tǒng)的結(jié)構(gòu)分析方法進(jìn)行分析比較困難。在對(duì)車庫(kù)進(jìn)行結(jié)構(gòu)分析時(shí)為便于建模計(jì)算和保證計(jì)算精度符合要求，必須對(duì)車庫(kù)結(jié)構(gòu)系統(tǒng)進(jìn)行合理的簡(jiǎn)化和必要假設(shè)，使受力情況及有限元模型盡量符合車庫(kù)的實(shí)際情況，以保證對(duì)車庫(kù)進(jìn)行較精確的計(jì)算。3．2．2車庫(kù)主體結(jié)構(gòu)力學(xué)分析及簡(jiǎn)化立體車庫(kù)主體框架受力主要包括：主體框架自重，停車位上的車輛與載車板總重；驅(qū)動(dòng)裝置的重力；整體結(jié)構(gòu)所受的風(fēng)力、地震載荷以及結(jié)構(gòu)由于外界環(huán)境溫度變化而引起的溫度應(yīng)力等，它們均以集中載荷或分布載荷的方式作用在車庫(kù)主體框架上。在對(duì)立體車庫(kù)進(jìn)行分析時(shí)必須進(jìn)行適當(dāng)?shù)暮?jiǎn)化和假設(shè)，因此對(duì)車庫(kù)模型進(jìn)行受力分析時(shí)作如下簡(jiǎn)化和假設(shè)：(1)忽略車庫(kù)不同面溫差引起的熱應(yīng)力；(2)本車庫(kù)為兩層低層車庫(kù)，在靜態(tài)環(huán)境里，地震載荷與風(fēng)載荷作用忽略不計(jì)?！?3】立體車庫(kù)縱向、橫向的梁與立柱組成空間框架，框架結(jié)構(gòu)中的梁、柱符合壓彎構(gòu)件的設(shè)計(jì)，應(yīng)滿足強(qiáng)度和剛度要求?？臻g框架結(jié)構(gòu)的橫梁和立柱之間連接相互影響，分析時(shí)應(yīng)根據(jù)空間立體框架來(lái)計(jì)算強(qiáng)度、剛度和整體穩(wěn)定。圖11框架模型簡(jiǎn)化及受力示意圖如圖11所示，對(duì)立體車庫(kù)各立柱與基礎(chǔ)連接處進(jìn)行全約束處理，即立柱與基礎(chǔ)自由度一致，限制所有方向的位移與轉(zhuǎn)動(dòng)，立體車庫(kù)停車后的載荷施加在模型簡(jiǎn)化圖中的起吊點(diǎn)處。分析計(jì)算時(shí)，將汽車的重量按6：4分配到前軸和后軸以同樣的比例分配到車庫(kù)主體框架的前后起吊點(diǎn)處，即主體框架縱梁上靠近前橫梁處的前起吊點(diǎn)作用力為載荷的0．3倍，而位于后立柱上的后起吊點(diǎn)的作用力為載荷的O．2倍。圖中所標(biāo)示的F僅表示該點(diǎn)有豎直向下的載荷，并不表示主框架上的受力點(diǎn)的載荷是一樣大小。3.2.4立體車庫(kù)的載荷工況在分析車庫(kù)主體鋼結(jié)構(gòu)框架的受力條件及對(duì)車庫(kù)受力進(jìn)行簡(jiǎn)化后，確定載荷工況條件。下圖10與表2用于說(shuō)明各種工況的情況。圖中的4、5車輛的載荷由地面導(dǎo)軌承載，與鋼結(jié)構(gòu)框架承重?zé)o關(guān)；1、2、3車輛的重量載荷則完全由車庫(kù)主體框架承擔(dān)。圖10計(jì)算工況示意圖工況說(shuō)明計(jì)算載荷工況l空載l、2、3車位均無(wú)停車框架、1、2、3車位載車板重量之和工況2偏載l車位停車框架、1車位車輛及1、2、3車位載車扳重量之和工況3偏載2車位停車框架、2車位車輛及1、2、3車位載車板重量之和工況4偏載l、2車位停車框架，1、2車位車輛及l(fā)、2、3T-位栽車板重量之和工況5偏載l、3車位停車框架、l、3車位車輛及l(fā)、2、3車位載車板重量之和工況6滿載l、2、3車位停車框架、l、2、3車位載車扳及車輛重量之和表2工況表

4總結(jié)與展望4．1總結(jié)立體車庫(kù)在我國(guó)屬于新興行業(yè)，國(guó)內(nèi)對(duì)立體車庫(kù)使用新技術(shù)、新方法系統(tǒng)的理論研究少，在此背景下結(jié)合實(shí)際工程項(xiàng)目展開本文研究。本文所設(shè)計(jì)的立體車庫(kù)通過(guò)國(guó)家驗(yàn)收并運(yùn)行良好，本文所做工作總結(jié)如下：