钢结构设计计算书(2)解析

钢结构设计计算书

一、二层升降横移停车设备设计计算书

本计算书提供主要构件的强度计算 1. 已知参数

汽车重量 Q=2000Kg=19600N 上载车板自重G1=400Kg=3920N 前横梁自重G2=290Kg=2842N 纵梁自重G3=256KG=2509N

载车板悬挂立体车库专用链条 80PE 4根 最小拉伸载荷 P1=73KN 起升机构传动速比 i2=1.69 主起升链轮直径d=106.14mm

上述代号及参数在下面计算中使用时不再说明 2. 起升减速电机计算

2.1采用2.2KW，减速比1：60的东元减速电机，其主要参数如下

输出转速 na= 1410/60 = 23.5r/min 功率 Pm= 2.2KW

额定输出扭矩 Ma= 78.1X9.8 = 765.4 N*m 2.2 电机功率计算

起升速度

na 23.5

V = π*d = π*0.10614 i2 1.69 =4.6m/min 电机静功率

V*（Q+G1） P=

6120 4.6（2000+400）

=

6120 =1.8 KW < 2.2KW 2.3 减速器最大扭矩验算

由车板和车重传递给减速器输出轴上的扭矩为

Q+G1 d 19600+3920 0.10614 M = * = * i2 2 1.69 2

= 738N*m < Ma = 765.4N*m 符合要求

3. 起升链条安全系数验算

作用在悬挂链上的载荷为(汽车按前6后4计算) G1 G*0.6

F 1 = + = (3920/4+19600*0.6/2) = 7840 N

4 2

悬挂链安全系数为 P1 73*103 = = 9.3 > 7 F1 7840

符合要求

4.钢结构强度计算

4.1各杆件截面特性如下表： 型材规格 理论 重量 Kg/m H300*150*6.5*9 36.7 面积 cm2 46.78 6829 508 12.08 3.29 前横梁/后横梁 惯性矩cm4 Ix Iy 回转半径cm ix iy 用途 H250*125*6*9 J150*150*5 29.6 26.5 37.66 33.12 3868 1120 293.5 1120 10.23 5.81 2.82 5.81 纵梁 前立柱/后立柱 4.2纵梁的选型及力学校核解析： 4.2.1、简支梁结构：

因纵向梁的规格相同，中间两根所受载荷较大，故以中间梁计算。

如图所示纵梁受力图

根据二段设计计算书已得出的结果： 设备静止时所受静载荷：

F1?10460 N F2?15680 N

动载系数：根据计算已经得出的结果S=1.1

P1?F1*1.1?11506 N P2?F2*1.1?17248 N

根据力平衡和力矩平衡得出支座反力：

P1?P2?RA?RB

P1*1390?P2(2390?3080)?RB*5538(对支点A分析)

得出结果：

RA?11945 N

RB?16810 N

4.2.2、根据结构及受力绘制剪力和弯矩图：

剪力图：

弯矩图：

故由上图可知：

Qmax?16810N

Mmax?17.95KN.m

4.2.3、由正应力强度条件选择H型钢： 对于普通Q235钢材：[?]＝ 160 MPa

WZ?Mmax17.95KN.m??112.2cm3 [?]160MPa系数：S1＝1.2（零部件的重要程度不被破坏）。 S2=1.1（计算载荷及应力公式的准确性）。

抗拉强度极限

S3= ，S3取值1.2。

屈服点

S4=1.1(考虑应力集中、加工表面及质检系数等)。

安全系数取：S=S1S2S3S4 =1.8

查机械设计手册型钢表3-1-59：

可以选择型钢型号：W?112.2*1.8?201.96cm 选择型钢：250×125×6×9 WX?309.4

或：248×124×5×8 WX?269.8(此种型钢不便采购，不建议使用)

对于H型钢250×125×6×9

3

4.2.4、校核剪应力强度

?QmaxSz ?max?bIzIZ =3868cm4 （截面惯性矩，X向）

SZ:截面上距中性轴为y的横线以外部分的面积A*对中性轴的静矩 *SZ??ydA=B(H-h)[h+1(H-h)]+b(h-y)[y+(h-y)]

A*22222222* =

H8(H2-h2)+

b2(h4-y2)

b22SZ*Hmax=8(H2-h2)+

*h4=31.25*(62500+53824)+3*53824/4

2=(0.271×106 +0.04×106 )mm3 =0.311×106 mm3 =0.311×10-3 m3 故：?max?Qmax16810*Smax=*0.311×10-3

?8bIz0.006*3868*10=22.5 MPa < [?] = 90 MPa

所选择型材合适！

4.3前横梁/后横梁的选择及力学校核解析：

为了尽量大的满足前横梁/后横梁的强度要求，横梁简化为如下图所示简支梁结构： 4.3.1、简支梁结构：

如图所示横梁受力图

根据二段设计计算书已得出的结果：

P1?11945 N

P2?16251*1.1?17876 N(安全系数为1.1)

横梁材料为H型钢：300×150×6.5×9 q=360 N/m 根据力平衡和力矩平衡得出支座反力：

2(P1?P2)?ql?RA?RB

P1*7200?P2(4800?2400)?0.5ql2?RB*7200(对支点A分析)

得出结果：

RA?RA?31117 N

4.3.2、根据结构及受力绘制剪力和弯矩图：

剪力图： 弯矩图：

故由上图可知：

Qmax?19172N

Mmax?44.7KN.m

4.3.3、横梁强度校核：

IX?6829cm4

3 抗弯截面模量：WX?455.3cm

惯性矩：

对于普通Q235钢材：[?]＝160 MPa 最大弯矩处：

??Mmax44.7KN.m??98.2MPa ?6WX455.3*10横梁安全系数取：S=S1S2S3 =1.5 98.2 ×1.5＝147.3 MPa <[?] = 160 MPa 设计符合要求！ 4.3.4、剪应力强度校核：

?QmaxSz ?max?bIz

SZ:截面上距中性轴为y的横线以外部分的面积A*对中性轴的静矩 *SZ??ydA=B(H-h)[h+1(H-h)]+b(h-y)[y+(h-y)]

A*22222222* =

H8(H2-h2)+

H8b2(h4-y2)

b22SZ*max=(H2+h2)+

*h4=37.5*(90000-79524)+3.25*79524/4

2=(0.393×106 +0.07×106 )mm3 =0.463×106 mm3 故：

?max?Qmax19172*Smax?*0.463*10?3 ?8bIz0.0065*6829*10=20.1 MPa< [?] = 90 MPa 剪切强度符合要求！ 4.4立柱计算

立柱机构为典型的偏心压杆机构

4.4.1根据前横梁计算：

F2=16251 N, 横梁自重：G2=290Kg=2842N

F1=0.5*G3+0.5*0.5*G1+0.5*0.6*Q =0.5*2509+0.5*0.5*3920+0.5*0.6*19600 =8114.5 N 对立柱受力分析： 对受压点力矩平衡：

F2*a+F2*(a+b)+F1*(2a+b+150)+ G2*c-F1*150-F*(2a+b)=0 a=2250,b=2400,c=3450

计算得出：F=F1+F2+ G2(2a+b)/c = 25606.5 N

4.4.2 截面特性、强度及稳定性分析 A=28.356(cm2) IX= Iy =982.12(cm4) WX=130.95(cm3) iX=

982.1228.356=5.89(cm)

压杆柔度???li2350＝1*58.9＝39.9

故，此强度问题属于小柔度压杆，根据?的取值范围，此杆件的平面外稳定性可以得到保证。

强度验算：

N?=A??MWF1=A?F*0.158114.5?W=28.3566.5*0.15*104?25606*10 1.04*130.95 = 2.86+28.2 = 31.06 MPa <[?] = 160 MPa 故强度许可。

本文来源：https://www.bwwdw.com/article/ke3x.html