【導(dǎo)讀】汽車停放，對城市的交通和環(huán)境起著重大的影響。而停車難問題的出現(xiàn)，也給機(jī)械停車設(shè)備行業(yè)帶。來了巨大的商機(jī)和廣闊的市場。積的矛盾，立體停車設(shè)備以其平均單車占地面積小的獨特特性，已被廣大用戶接受。在此設(shè)計中，通過利用杠桿和鏈傳動曳引活動梁實現(xiàn)對汽車的二層存取。活動梁及停車梁等主要結(jié)構(gòu)及其零部件進(jìn)行計算校核。該立體車庫結(jié)構(gòu)簡單，操作方便，成本低廉，比較適合于家庭用戶。

　　

【正文】 系數(shù) ?? ，故當(dāng)量動載荷為 111 1 1 3 7 7 0 .7 7raP x F y F? ? ?N 222 2 2 8 6 5 .4 0raP x F y F? ? ?N （ 6）軸承的壽命計算 軸承壽命 610 1 8 3 5 7 5 .4 560h CL nP?????????h，基本額定動 載荷 27000C? N，當(dāng)量動載荷? N，壽命指數(shù) 3?? ，轉(zhuǎn)速 ? r/min。如果按一年 360天計算，每天工作 24小時，則該軸承可以工作 20 年。 由于軸承隨著載荷的增大，壽命縮短的這一情況。從動軸軸承的計算按照車的自重通過活動梁和停車板作用在軸上的力，而產(chǎn)生的軸承支反力進(jìn)行計算。 27 （ 1）軸承的支反力 22 4 2 2 1 .2 7r V HF F F? ? ?N 由于 12VVFF?，12HHFF?，所以 12 ??N （ 2）內(nèi)部軸向力 S 內(nèi)部軸向力的計算公式為 ? ，所以 12 ?? N （ 3）軸向力 Fa 考慮到變量會對軸產(chǎn)生拉伸和壓縮，所以初選 5000aF? N。 （ 4）比較 S1＋ Fa和 S2 軸向力 1 1 9 8 1 2 .2 5aaF S F? ? ?N 軸向力 2 1 ??N （ 5）計算當(dāng)量動載荷 因為11 rFF ??； 22rFF ? ，所以取徑向系數(shù) 1 ? ， 2 0x? ，軸向系數(shù) 1 ? ， 2 0y? 故當(dāng)量動載荷為 111 1 1 7 0 7 0 .4 3raP x F y F? ? ?N 222 2 2 4 2 2 1 .2 7raP x F y F? ? ?N （ 6）軸的壽命計算 610 2 7 8 4 6 .2 860h CL nP?????????h 式中， P 為當(dāng)量動載荷，其值為 ? N。如果一年按 360天計算，全天工作 24小時，那么可以工作 4 年。每天工作 8小時可 工作 10年。 鍵的強(qiáng)度校核 鍵的強(qiáng)度計算公式如下 平鍵工作面擠壓應(yīng)力： 2020 []c cpMdbl???? () 鍵的剪切應(yīng)力： 2020 []cpMIIdbl?? () 式中，傳遞轉(zhuǎn)矩 ? N m；軸的直徑 35d? mm；鍵的工作長度 36L? mm；鍵與轂的接觸高度 k h t??；鍵的寬度 10b? mm；鍵的許用擠壓應(yīng)力 [ ] 200cp? ? MPa；鍵的許用切應(yīng)力 [ ] 120cpI ? MPa 2020 1 4 . 2 [ ]c c pM Md k l? ?? ?? ? ?滿足 28 2020 4 . 2 5 [ ]cpMI M Id k l ??? ? ?滿足 鍵的類型：根據(jù)軸的 直徑 35d? mm，以及所需要的長度選用 C 型鍵代號分別為 10 45 GB156779(90)， 10 36 GB156779(90)兩種型號的鍵。在校核鍵的強(qiáng)度時，只校核了鍵的工作長度 36L? mm 的鍵。因為鍵的工作長度越長，則擠壓應(yīng)力和剪切壓力越小，所以只需校核較短鍵的強(qiáng)度。 梁的強(qiáng)度和剛度校核 梁的自由扭轉(zhuǎn)計算 已知梁的材料為 Q235A，屈服點 235s?? MPa，抗拉強(qiáng)度 b?? 375～ 500MPa。根據(jù)[]mn?? ? 得，式中， m? 極限應(yīng)力； n 安全系數(shù)；對于塑性材料 m? 極限力一般為屈服極限 s? ， sn 為對應(yīng)屈服極限的安全系數(shù)。 一般情況下，靜載時 sn? ～ ，所以梁的許用應(yīng)力 [ ] sn?? ?? MPa。根據(jù)最大的剪應(yīng)力準(zhǔn)則（第三強(qiáng)度理論）認(rèn)為：促使材料達(dá)到極限狀態(tài)的因素是最大剪應(yīng)力 B? ，只要最大剪應(yīng)力達(dá)到了軸向拉伸極限應(yīng)力n? ，材料就屈服了。因此屈服應(yīng)力取 [ ] [ ] ????MPa。 自由扭轉(zhuǎn)，所以按照閉口薄壁截面桿件扭轉(zhuǎn)時，最大減應(yīng)力發(fā)生在壁厚最小處，則最大剪應(yīng)力為 m ax m in 3 3 .9 32 TWt? ??MPa []?? 滿足。 因為此時計算的行車板和活動梁只是按照空心型鋼結(jié)構(gòu)計算，而未考慮空心型鋼的內(nèi)部結(jié)構(gòu)。實際上活動梁是由雙層空心型鋼鑲套在一起的，所以最大剪應(yīng)力和最大扭轉(zhuǎn)角均小于計算值。 停車梁是有槽鋼制成，所以其自由扭轉(zhuǎn)即槽鋼的自由扭轉(zhuǎn)。由于槽鋼屬于開口薄壁截面，所以扭轉(zhuǎn)剪應(yīng)力和扭轉(zhuǎn)角為 m axm ax tTtI? ??MPa tTLGI? ??rad 所以 max? []?? 滿足。此時計算出的扭轉(zhuǎn)剪應(yīng)力和扭轉(zhuǎn)角是在槽鋼無任何聯(lián)接的情況下算出的，實際上槽鋼上還有停車板和槽鋼總成、軸等聯(lián)接件，故槽鋼扭轉(zhuǎn)角和扭轉(zhuǎn)剪 29 應(yīng)力受限而小于計算值。 活動梁的強(qiáng)度和剛度校核 首先對梁進(jìn)行簡化，認(rèn)為鋼板的彎曲變形很小，作用在鋼板上的力通過 鋼板傳遞到梁上沒，而且估取梁的最大負(fù)荷為 15000G? N。所以只需校核載車重 15000G? N 時的強(qiáng)度和剛度是否滿足。 （ 1）當(dāng)汽車正向進(jìn)入反向開出時 活動梁在汽車正向進(jìn)入反向開出時的受力情況見圖 。將圖 10 得到圖 ，圖中符號含義與 種的符號含義相同。 F y F 1 39。 F 2 39。 F 支G 梁 cos αO A B C D952 mm2500 mm3500 mm5000 mmx 1x 2 x3x 4 圖 析 Figure Forward into the activities of beam stress analysis 由前面的計算公式可知： 當(dāng) 15000G? N時， ? N 39。1 ? N 39。2 ? N ?支 N 3000G ?梁 N OA 段 利用截面法，沿距 O 點為 1x 的任意截面將梁切開。以左側(cè)為研究對象的剪 力方程和彎矩方程。由左側(cè)的平衡條件得剪力方程和彎矩方程分別為 ? ?1 2 4 0 2 .0 9yQ x F?? N 1(0 952)x?? ? ?11 2 2 8 6 .7 9yM x F x? ? ?N m 1(0 952)x?? Fy x 1G (x 1)M (x 1) OB 段 利 用截面法，沿距 O 點為 2x 的任意截面將梁切開。以左側(cè)為研究對象的剪 力方程和彎矩方程。由左側(cè)的平衡條件得剪力方程和彎矩方程分別為 ? ? 39。21 4 9 6 .6 8yQ x F F? ? ? ?N 2(952 2500)x?? ? ? 39。2 2 1 2( 9 5 2 )yM x F x F x? ? ? ? ?2(952 2500)x?? 30 ? ?2 ? N m（ 2 952x? mm） ? ?2 ? N m（ 2 2500x ? mm） F y x 2G (x 2)M (x2)F 139。 OC 段 利用截面法，沿距 O 點為 3x 的任意截面將梁切開。以左側(cè)為研究對象的剪 力方程和彎矩方程。由左側(cè)的平衡條件得剪力方程和彎矩方程分別為 ? ? 39。31 c o s 3 4 5 1 . 1 0yQ x F F G ?? ? ? ? ?梁N 3(2 500 3500)x?? ? ? 39。3 3 1 3 3( 9 5 2 ) c o s ( 2 5 0 0 )yM x F x F x G x?? ? ? ? ? ? ?梁3(2 500 3500)x?? ? ?3 ? N m（ 3 2500x ? mm） ? ?3 ?? N m（ 3 3500x ? mm） F y x 2G (x 2)M (x 2)F 139。 CD 段 利用截面法，沿距 O 點為 4x 的任意截面將梁切 開。以左側(cè)為研究對象的剪 力方程和彎矩方程。由左側(cè)的平衡條件得剪力方程和彎矩方程分別為 ? ?4 4 1 4 6 .8 8Q x F? ? ? ?支 N 4(3500 5000)x?? ? ?44(5 0 0 0 )M x F x??支 4(3500 5000)x?? ? ?4 ? N m（ 4 3500x ? mm） ? ?4 0Mx? N m（ 4 5000x ? mm） x4G (x 4)M (x 4)F 支 Q、彎矩 M 根據(jù)各剪力 Q、彎矩 M 可見，最大剪應(yīng)力發(fā)生在 CD段的各截面上，最大彎矩發(fā)生在 /作用的 C 截面上，最大彎矩發(fā)生在 F2180。作用的 C截面上，其值分別為 max ? N， max ? N m。 梁的彎曲正應(yīng)力強(qiáng)度條件max ? ??MPa 考慮到活 動梁的結(jié)構(gòu)是由雙層空心型鋼鑲套而成，所以將其看作一體許用正應(yīng)力 [ ] ? ? MPa 所以彎曲正應(yīng)力強(qiáng)度條 31 件 max? []?? 滿足條件。梁的彎曲剪應(yīng)力強(qiáng)度條件 ? ?1m a x 1 242 6 .7 52Qh b t h ttI? ? ? ?MPa 所以活動梁的彎曲剪應(yīng)力強(qiáng)度條件 [ ] ???? MPa 滿足要求 （ 2）當(dāng)汽車反向進(jìn)入正向開出時 活動梁在汽車反向進(jìn)入正向開出時的 受力情況見圖 。將圖 沿坐標(biāo)原點旋轉(zhuǎn) 10 得到圖 ，圖中符號含義與圖 種的符號含義相同。由前面的計算公式可知： 當(dāng) 15000G? N， ? N 39。3 ? N 39。4 ? N ?支 N 3000G ?梁 N F y F 3 39。 F 4 39。 F 支O A B C D952mm2500mm3500mm5000mmx 1x 2x 3x 4 圖 Figure reverse into the active beam stress analysis OA段 利用截面法，沿距 O點為 1x 的任意截面將梁切開。以左側(cè)為研究對象的剪 力方程和彎矩方程。由左側(cè)的平衡條件得剪力方程和彎矩方程分別為 ? ?1 4 6 8 4 .8 6yQ x F?? N 1(0 952)x?? ? ?11 4 4 5 9 .9 9yM x F x? ? ?N m 1(0 52)x?? F y x 1G (x 1)M (x 1) OB段 利用截面法，沿距 O點為 2x 的任意截面將梁切開。以左側(cè)為研究對象的剪 力方程和彎矩方程。由左側(cè)的平衡條件得剪力方程和彎矩方程分別為 ? ? 39。23 1 9 7 .5 7yQ x F F? ? ?N 1(952 2500)x?? ? ? 39。2 2 3 2( 9 5 2 )yM x F x F x? ? ? ? ?2(952 2500)x?? ? ?2 ? N m（ 2 952x? mm） 32 ? ?2 ? N m（ 2 2500x ? mm） F y x 2G (x 2)M (x 2)F 339。 OC段 利用截面法，沿距 O點為 3x 的任意截面將梁切開。以左側(cè)為研究對象的剪 力方程和彎矩方程。由左側(cè)的平衡條件得剪力方程和彎矩方程分別為 ? ? 39。33 c o s 2 7 5 6 . 8 6yQ x F F G ?? ? ? ? ?梁N 3(2 500 3500)x?? ? ? 39。3 3 3 3 3( 9 5 2 ) c o s ( 2 5 0 0 )yM x F x F x G x?? ? ? ? ? ? ?梁3(2 500 3500)x?? ? ?3 ? N m（ 3 2500x ? mm） ? ?3 ? N m（ 3 3500x ? mm） G 梁 cosαF y x 3G (x 3)M (x 3)F 339。 CD段 利用截面法，沿距 O點為 4x 的任意截面將梁切開。以左側(cè)為研究對象的剪 力方程和彎矩方程。由左側(cè)的平衡條件得剪力方程和彎矩方程分別為 ? ?4 4 1 7 8 .4 1Q x F? ? ? ?支 N(3500 5000)x?? ； ? ?44(5 0 0 0 )M x F x??支 4(3500 5000)x?? ? ?4 ? N m（ 4 3500x ? ） ? ?4 0Mx? N m（ 4 5000x ? ） x 4G (x 4)M (x 4)F 支 Q、彎矩 M 根據(jù)各剪力 Q、彎矩 M 可知，最大剪應(yīng)力發(fā)生在 OA段的各截面上，最大彎矩發(fā) 生在 F3180。作用的 A 截面上。其值分別為 max ? N max ? N m 梁的彎曲正應(yīng)力強(qiáng)度條件 max ? ??MPa 式中 ,彎矩 ? N m； 33 z B H bhW H???mm3 所以梁的彎曲正應(yīng)力強(qiáng)度條件 max? [ ] ??? MPa 滿足條件 33 梁的彎曲剪應(yīng)力強(qiáng)度條件 ? ?1m a x 1 242 7 .6 32Qh b t h ttI? ? ? ?MPa 式中 ,剪力 ? N；許用剪應(yīng)力 [ ] ? ? MPa，所以活動梁的彎曲剪應(yīng)力強(qiáng)度條件 max []??? 滿足要求