毕业论文终稿-升降电梯驱动系统和控制电路设计（送全套CAD图纸 资料打包）

下载论文就送你全套CAD图纸，Q咨询414951605或1304139763下载论文就送你全套CAD图纸，Q咨询414951605或1304139763图书分类号密级毕业设计论文升降电梯驱动系统设计及控制电路设计ASCENDINGANDDESCENDTHEELEVATORDRIVESTHESYSTEMTHEDESIGNANDCONTROLSTHEELECTRICCIRCUITTHEDESIGN学生姓名陈亮亮学院名称机电学院专业名称机械设计制造及其自动化指导教师杨根喜2008年6月2日徐州工程学院毕业设计论文1徐州工程学院学位论文原创性声明本人郑重声明所呈交的学位论文，是本人在导师的指导下，独立进行研究工作所取得的成果。除文中已经注明引用或参考的内容外，本论文不含任何其他个人或集体已经发表或撰写过的作品或成果。对本文的研究做出重要贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式标注。本人完全意识到本声明的法律结果由本人承担。论文作者签名陈亮亮日期08年6月2日徐州工程学院学位论文版权协议书本人完全了解徐州工程学院关于收集、保存、使用学位论文的规定，即本校学生在学习期间所完成的学位论文的知识产权归徐州工程学院所拥有。徐州工程学院有权保留并向国家有关部门或机构送交学位论文的纸本复印件和电子文档拷贝，允许论文被查阅和借阅。徐州工程学院可以公布学位论文的全部或部分内容，可以将本学位论文的全部或部分内容提交至各类数据库进行发布和检索，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存和汇编本学位论文。论文作者签名陈亮亮导师签名杨根喜日期08年6月2日日期08年6月2日徐州工程学院毕业设计论文1摘要点题曳引机是电梯的主要组成部分，它的设计水平、产品质量，直接影响电梯的产品质量，其强度和寿命直接影响电梯寿命和工作可靠性，它的振动和噪声直接影响人员乘坐电梯的舒适感。因此本设计的主要内容为曳引机主传动机构的设计与计算。关键词电梯；电梯曳引机；曳引机主传动机构徐州工程学院毕业设计论文1ABSTRACTELEVATORTRACTORISPRODUCTQUANTITYTHATTHEDESIGNLEVEL,PRODUCTQUANTITYTHATTHEELEVATORCONSTITUTESTHEPARTPRIMARILY,IT,DIRECTINFLUENCEELEVATOR,ITSSTRENGTHAFFECTTHEELEVATORLIFESPANWITHWORKWITHLIFESPANDIRECTLYDEPENDABLE,ITOFTHEVIBRATIONFEELSWITHACOMFORTFORDIRECTLYAFFECTINGPERSONNELEMBARKINGELEVATORAMAINCONTENTSFORDESIGNINGSPREADSTHEDESIGNTHATMOVETHEORGANIZATIONFORTHELORDANDCALCULATIONKEYWORDSELEVATORTRACTORELEVATORTHETRACTORLORDSPREADSTOMOVETHEORGANIZATION徐州工程学院毕业设计论文1目录1绪论311引言312电梯（垂直梯）简介3121电梯的组成3122电梯的（垂直梯）分类513曳引机的主要技术指标62电梯的驱动功率计算821曳引比与曳引力8211曳引传动与曳引传动形式822作用在曳引轮上的静力823曳引轮两侧静拉力计算1024曳引轮上的静转矩1125静转矩的讨论12251曳引轮承受的静转矩变化12252设计载荷12253曳引机驱动转矩的计算12254动量定理及曳引力1326输入功率的简易计算方法143曳引机的设计1531曳引机的额定载重量15311额定速度15312曳引机减速器的中心距15313交流电动机15314电动机的选用154曳引机主传动机构的设计与计算1541普通圆柱蜗杆副几何参数搭配方案1542几何计算中注明的几个问题18421普通圆柱蜗杆副的正确啮合条件18422圆柱蜗杆传动的强度计算18423轮齿面接触疲劳强度计算19424圆柱蜗杆、蜗轮、蜗轮轴的材料19425轴系零件的配合精度2043制动机构位置的讨论21徐州工程学院毕业设计论文2431传动比I1221432曳引轮21433曳引比的应用2144整体方案讨论2145箱体结构设计的讨论2246箱体尺寸的确定2247肋的设置2248箱体设计应合理处理的几个问题2349轴承位置24410箱体设计的对称性24411曳引机轴的结构设计24412轴承的选用274121曳引机用轴承274122滚动轴承的寿命计算27413联轴器的选用28414制动机构的设计与计算304141制动机构的类型与特点304142制动器的选择与设计315控制系统设计3351门电机主电路的设计3352可编程控制器的设计33521I/O点的分配34522梯形图34524梯形图原理分析4153将PC机应用在电梯控制中42总结44致谢45参考文献45附录附录147附录248徐州工程学院毕业设计论文3徐州工程学院毕业设计论文4徐州工程学院毕业设计论文51绪论11引言买文档送全套图纸扣扣414951605电梯作为垂直方向的交通工具，在随着计算机和电力电子技术的发展，现代电梯已成为典型的机电一体化产品。高层办公楼、住宅建筑中的垂直电梯，商场、机场、火车站、地铁站内的扶梯、自动人行道；宾馆、酒店中的观光电梯越来越给人们带来方便。随着我国房地产业的迅猛发展，中国电梯新技术在变频变压、无机房电梯、永磁同步拖动技术、无齿轮曳引机、计算机控制技术、远程监控技术等将迅速推广。我国在电梯制造技术方面，内资电梯企业实力不断增强，如江苏江南、山东百斯特、浙江巨人、上海房屋设备总公司、东莞飞鹏、宁波宏大、苏州申龙、东南液压电梯等电梯制造企业发展很快。随着我国加入WTO以及国家实施西部大开发的推进，全球著名电梯品牌如奥的斯、迅达、通力、三菱、日立、东芝、富士达、SIGMA等已陆续进入中国市场。电梯可分为两大类一类是垂直升降电梯（简称垂直或通常所谓的电梯），一类是自动扶梯（含自动人行道，简称扶梯或电扶梯）自动扶梯是通过电动机带动传动机构驱动梯级执行输送任务的，把电动机主传动机构，制动系统则是通过电动机驱动减速器，靠减速器从动轴上的曳引轮与钢丝绳之间的摩擦力矩牵动轿厢与配重（或称对重）上，下运动实现运输的目的，因为它是靠摩擦力牵动执行机构工作，故把电动机减速器，曳引轮和辅助机构制动器作为整体，称电徐州工程学院毕业设计论文6梯曳引机。曳引机分有齿曳引机和无齿曳引机两大类，本人采用的是有齿曳引机。电梯曳引系统中的曳引机减速器，曳引机（简称绳轮）和动轮（由曳引比体现）组成了电梯的减速器多为齿轮副（含蜗杆副，行星系）减速器，该减速器中的齿轮副即为电梯的主传动机构。电动机输入转矩T1，驱动曳引机减速器中的主传动机构，通过减速带动曳引轮转动，这时利用轿厢和配重的重量在曳引轮与钢丝绳之间产生的摩擦力矩，拖动轿禁止与配重上、下运动，从而完成电梯的任务,因为曳引机是决定轿厢运行速度、控制运行状态的减速装置，曳引机的技术含量、设计质量、产品质量等都会影响电梯的工作寿命及乘客的舒服感，所以电梯对曳引机有很高的技术要求。12电梯（垂直梯）简介121电梯的组成按照其功能的不同，电梯可分为曳引系统、导向系统、门系统、轿厢和对重、安全装置电气拖动和控制系统等部分（一）曳引系统1、作用曳引系统的作用是输出动力、曳引轿厢运行。2、组成主要由曳引机、曳引钢丝绳、导向轮、反绳轮等构成。曳引机由电动机、连轴器、制动器、减速箱、机座和曳引轮组成。曳引钢丝绳连接轿厢和对重，依靠曳引轮绳槽和钢丝绳之间的摩擦来驱动电梯上下运行。导向轮一般安装在曳引机座或承重梁上，用来承托曳引钢丝绳，调节轿厢和对重之间的距离。反绳轮是安装在轿顶或对重顶部的动滑轮，主要作用是降低电梯速度，提高电梯运载能力。（二）导向系统1、作用限制轿厢和对重的自由度，使其只能沿着导轨上下运动。2、组成主要由导轨、导靴、导轨架组成。导轨是对轿厢和对重的运动起导向作用，主要由T型、L型两种。导靴安装在轿厢和对重架上，强制轿厢沿着导轨上下垂直运动。导轨架安装在井道壁上，用来支撑和固定导轨。（三）门系统1、作用用以封闭轿厢和井道出口。2、组成由轿门、厅门、开门机构组成。轿门安装在轿厢上，有交删式和封闭式等。徐州工程学院毕业设计论文7厅门安装在每层电梯出口处。每个厅门设有机械和电气联锁装置，保证厅门打开时电梯不能运行。开门机构是开关电梯门的机构，有自动式、手动式两种区别。（四）轿厢和对重1、轿厢用来运送乘客或货物，是电梯的运载承载部分。它主要有机械架、轿厢底、轿厢壁、轿顶组成。2、对重相对于轿厢悬挂于曳引绳底另一端，使曳引机只需克服轿厢和对重之间底重量差便能驱动电梯，进而起到减少动力消耗、改善曳引机能力底作用。对重由对重架、对重块、和补偿装置组成。（五）电气拖动和控制部分电梯的电力拖动系统有两大类，即交流拖动系统和直流拖动系统。常见的直流拖动系统可分为控硅励磁和控硅供电两类；交流拖动系统分单速、双速、调速三类。电梯的控制系统取决于电梯的用途、额定载荷、速度、控制方式等设计要求和使用性能要求，但控制内容大致相同。主要是指对电梯的启动、加速、运行、减速、停止和运行方向、楼层显示、轿内指令、层站厅外召唤、安全保护等信号进行管理和控制。（六）安全装置安全装置的作用是保证电梯安全使用，防止危机人身、财物的事故发生。安全装置分为两类机械安全装置和电气安全装置。1、机械安全装置机械安全装置主要有安全触板、厅门锁、限速器、安全钳、缓冲器等。安全触板设计在轿门上，在电梯关门过程中，当人或物品触及安全触板时，轿门自动反开，防止夹伤人或物。门锁装置（主要指厅门）位于厅门内侧，门关闭后将厅门关住，封闭井道，防止电梯不在本层站时人员进入井道；同时，当电梯离开本层站时，人们不能在电梯厅门用非正常手段打开厅门，防止人员进入井道；只有所有电梯厅门关闭后，电梯才能投入正常启动运行。限速器一般安装在机房楼板上。当电梯运行速度超过速度限定时，限速器动作，先切断安全回路，如果电梯仍向下运行将直接牵引安全钳动作，将电梯制停。安全钳一般安装在轿厢底部（特殊情况下对重也安装有安全钳），当限速器动作时，电梯轿厢（或对重）仍向下运行，在限速器的带动下安全钳动作，将轿厢对重夹持在导轨上而使轿厢对重停止运动。缓冲器分为弹簧式和液压式两种，是电梯最后一道安全装置。当轿厢或对重因某种原因超出极限位置冲顶或蹲底时，可减少设备对建筑物的冲击力。2、电气安全装置电气安全装置主要有上下限位开关、极限开关、超载保护、门区光电装置等。徐州工程学院毕业设计论文8限位开关作用是当电梯超越正常行程范围时，通过安装在轿厢上的打板驱使限位开关动作，切断回路，强迫电梯停止。极限开关是当电梯冲越端站时，限位开关又未制停电梯时，能在电梯或对重未触及缓冲器前切断安全回路或强行切断主电源的电气安全装置。超载保护是通过安装在轿厢悬挂结构或活动轿厢上的称量装置来实现的，当轿厢内装载的重量超出额定载荷时，发出警告信号，提醒电梯使用人员，并且保持开门状态不关门，直至轿厢内的人或物重量不超载。另外，电梯中还有许多保证电梯安全运行的电气安全装置如轿厢内防捣乱功能等，这里不再加以说明。122电梯的（垂直梯）分类一按电梯的用途分类根据电梯在楼宇使用用途（服务对象）的不同，电梯可分为1、乘客电梯主要用于运送乘客上下楼宇，一般设置有较好的轿内装饰和完善的安全设施。2、载货电梯主要用于垂直方向运输货物、设备等，一般有专人控制。3、消防电梯在楼宇发生火灾时，其它电梯均不能使用，只有该电梯可供消防员专用，平时用于运输设备、员工、载货等。它一般是从地下室到顶层的每一层均能停留的垂直升降梯。对高层楼宇，消防电梯非常重要，应特别加以注意。4、病床电梯为医院运送病床、担架、医用车而设计，轿厢具有窄长的特点。5、杂物电梯供图书馆、书店、办公楼、饭店等运送图书、文件、食品等设计的电梯，杂物电梯一般体积较小，不允许载人。6、观光电梯轿厢壁透明，供乘客观光使用，一般安装在商业比较繁花的高层楼宇内。7、自动人行道主要用于水平方向运输人员及物品的电梯。8、自动扶梯主要用于斜面运送乘客的电梯。9、其它电梯如车辆电梯、船舶电梯、建筑施工电梯和曳引电机等（二）按电梯运输速度来分类1、低速电梯指运行速度一般为10米/秒的电梯。2、快速电梯指运行速度一般为1020米/秒的电梯。3、高速电梯运行速度一般为2035米/秒的电梯。4、超高速电梯指速度大于35米/秒的电梯。（三）按驱动方式和曳引电机分类1、交流电梯用交流感应电动机驱动的电梯。根据拖动方式可分为交流单速、交流双速、交流调速电梯。2、直流电梯用直流电动机驱动的电梯。多用于速度大于2米/秒的高档电梯。徐州工程学院毕业设计论文93、液压电梯利用液压泵，由柱塞或柱塞钢丝绳驱动轿厢升降的电梯。4齿轮齿条电梯将导轨加工成齿条，轿厢上装有与之齿合的齿轮，电动机带动齿轮旋转使轿厢升降的电梯。多用于码头岸吊、建筑工地等。5、直线电机电梯用直线电机带动的电梯，它是目前最新驱动方式的电梯。13曳引机的主要技术指标为了提高曳引机产品质量，必须满足下列技术指标131要确保电梯承载能力及曳引机的强度电梯承载能力从100KG到几吨重，速度从025M/S到10M/S以上，亦即曳引机的功率范围很大。在设计曳引机时，应首先满足在设计寿命内，不产生任何失效形式的强度要求，其中包括电动机功率的选择、制动力的确定，主传动机构强度设计或校核计算。要特别重视轴承强度的校核计算及地脚螺栓的设计计算。另外，绳轮可按易损件处理，其设计寿命可短一些。132具有较高的传动效率曳引机的传动效率是其综合技术指标。传动效率的高低不但标志着输入功率有效利用的程度，而且表明了克服阻力力矩的能力，功率耗损的多少。它不仅体现在节约能源上的意义，同时也是曳引机技术含量、设计质量、产品质量的具体体现。为提高传动效率，合理选择主传动机构、轴承和联轴器是十分重要的，并且要提高制造和安装精度。133具有较高的体积载荷所体积载荷是指曳引机的许用载荷（功率或转矩）除以曳引机体积所得商。体积载荷越大表明曳引机体积越小，结构越紧凑。不难理解，要想实现大的体积载荷，首先要选择高科技型的主传动机构。合理地设计箱体结构，其中同样功率的曳引机，体积可相差1/3，重量相差到2/5。因此设计出结构紧凑、体积小、重量轻的曳引机是设计者的奋斗目标。134应满足电梯所需的运动特性电梯的工作特性决定了曳引机的运动特征运动速度中等、间断工作、变速、起动频繁的正反转运行。为了满足运动特性，在设计曳引机时要特别注意曳引传动系统中传动比的分配，电动机类型的选用，以及主传动机构齿轮副齿侧间隙的保证等。135应具有较低的振动和噪声这项技术指标对乘人电梯特别重要。为了不造成严重的环境污染，使乘客感到乘坐舒适，要求曳引机有较低的振动（特别是扭振）和噪声。136应具有合理的结构图11曳引机徐州工程学院毕业设计论文10结构设计历来是机械设计中的重要课题，对曳引机而言则更为重要。结构设计要特别重视结构对受力、刚度的影响；对减振、降噪、附加载荷、自身振动频率的影响，对润滑条件、润滑质量的影响等。在设计曳引机结构时，要逐条分析、结合实力合理，没有（或少有）附加载荷、满足强度和刚度要求；润滑条件良好；外形美观；制造、安装、维修工艺良好；成本较低。137具有灵活可靠的制动系统制动系统要具有受力合理、技术先进、强度高、寿命长、灵活可靠、结构紧凑的性能。14曳引机的总体设计曳引机主要由电动机、联轴器、减速器、曳引轮、机架、飞轮（手扳轮）、编码器等部分组成。目前曳引机的组合形式主要有下列三种1）电动机联轴器制动机构减速器曳引轮2）电动机联轴器减速器制动机构曳引轮3）制动机构电动机联轴器减速器曳引轮综合分析后,本人选择第1）种方案来设计。2电梯的驱动功率计算21曳引比与曳引力211曳引传动与曳引传动形式2111曳引比和机械效益曳引比曳引机上曳引轮的圆周速度与轿厢速度之比称为曳引比，用I12表示。机械效益令曳引机中曳引轮上钢丝绳承受的拉力为F，轿厢总重力为Q，则机械效益AQ/F式（21）定滑轮及动滑轮机构Q为重物，F为拉力，动力臂与阻力臂都是滑轮的半径R，所以RQRFAQ/F1I121式（22）定滑轮机构速度不变、力不变。R不变，AI122112电梯的曳引传动形式曳引传动形式可由定滑轮、动滑轮、组合滑轮、差动滑轮机构组合而成。多年经验表明徐州工程学院毕业设计论文11常用曳引传动形式见下定滑轮机构的曳引传动该传动形式的曳引比I121，机械效益A1。增加一个过轮其目的是为了拉开轿厢与对重之间的距离。过轮使曳引轮与钢丝绳的包角减小。一般设计尽量使包角大于135。过轮使绳的弯曲次数增多，疲劳寿命减少。曳引比为2的曳引传动I122，A2亦即轿厢（或对重）的上升（或下降）速度是曳引轮圆周速度的1/2。曳引轮两侧钢丝绳承受的拉力分别为轿厢总重量、对重总重量的1/2滑轮组机构曳引传动在轿厢（或对重）上各有三股钢丝绳，有三个定轮。I123，A3，亦即轿厢（或对重）的上升（或下降）速度是曳引轮圆周速度的1/3，曳引轮两侧钢丝绳承受的拉力分别为轿厢总重量、对重总重量的1/3还有大曳引比曳引传动、复绕曳引传动、长绕曳引传动、双对重对曳引传动、具有补偿的曳引传动。综合分析之后，决定选择第一个方案，曳引比I121，机械效益A1。22作用在曳引轮上的静力电梯是靠曳引轮槽与钢丝绳之间产生的摩擦力（或摩擦力矩）平衡外力，在曳引机的驱下，牵引轿厢与对重上下运行的。在曳引轮两侧的钢丝绳分别系有轿厢及对重，轿厢与对重分别在钢丝绳上产生拉力Q与F。Q与F是静止情况下的拉力，故称静力。静力实际上是两侧各构件重力和对钢丝绳的拉力。计算中用到的符号如下Q1轿厢的结构自重力（N）；取值为2900KGQ2电梯的额定载重力（N）；取值为1250KGF对重侧钢丝绳承受的总拉力（N）；Q轿厢侧钢丝绳承受的总拉力（N）；R1轿厢至曳引轮间钢丝绳所受的重力（N）；R2对重物至曳引轮间钢丝绳所受的重力（N）；G1曳引机两侧所受总拉力之差图21曳引轮上的静力图G2曳引机两侧钢丝绳重力之差（N）；P曳引机输出轴轴颈承受的静压力（N）；I12曳引机中减速器之传动比；I12曳引传动的曳引比；徐州工程学院毕业设计论文12A机械效益；1曳引机中减速器的传动效率；2电梯的总效率；F接触面间相对运动时的摩擦因数；V轿厢运行速度（M/S）；2曳引轮的转速（R/MIN）。23曳引轮两侧静拉力计算Q值从轿厢到曳引轮之间是一个曳引系统。也就是说轿厢的速度、重量要通过曳引系统中的滑轮组才能传递到曳引轮。当然也可以通过滑轮组直接连接起来，这时I121,A1。则可用下式求得Q值。Q（Q1Q2）/AR1（Q1Q2）/I12R1式（23）R1的大小受轿厢到曳引轮之间距离的影响，亦即是轿厢位置的函数，即R1F1H1,于是Q（Q1Q2）/AF1H1曳引机强度设计计算中，为了安全可靠，一般规定额定载荷要乘以系数125,又轿厢的结构自重一般为额定载荷的1。4倍，前文已述及机械效益与曳引比量值相等，最后Q值的计算式为Q265Q2/R1式（24）式中，I12由曳引传动机构确定。R1在设计曳引机时按满载，轿厢在井道部位计算。设曳引绳的根数为N，电梯提升高度为H，绳的直径为D，绳的单位长度重量为Q，则R1为R1HNQF值在对重侧同样是一个滑轮组传动机构，也有机械效益。按规定，对重取QQ2。称对重系数，其值一般为0405。所以对重侧的拉力F可由下式计算F（Q1Q2）/AR2（Q1Q2）/I12F2H2式（25）考虑到上文所述相应问题最后得F2Q2/I12F2H2式（26）Q值与G值差由式可知G1QF（Q1Q2Q1Q2）/I12R1R2式（2徐州工程学院毕业设计论文137）1Q2/I12R1R2实际计算时可采用简化式G1055Q2/I12R1R2式（28）Q值与F值之和由式可知PQF（Q1Q2Q1Q2）/I12R1R2式（29）2Q1（1）Q2/I12R1R2实际计算时可采用简化式P455Q2/I12R1R2式（210）R1R2的计算有两种情况没有补偿绳时R1R2HNQ有补偿绳时R1R22HNQ24曳引轮上的静转矩电梯没有运行前，曳引轮随的拉力差G1产生的转矩称静转知T（NM），它的方向与G相同。可由下式计算，设曳引轮节圆直径为D（MM）；则T20DG1/（21000）式（211）1/2D055Q2/I12R1R21/1000电动机受的静转矩为T10T20/I12241静摩擦转矩静力P是比较大的力，作用在轴颈上要产生摩擦转矩T10（NM），其值可由下式计算T10FPR/1000式（212）式中R为轴半径（MM）T20方向与V方向相反，电动机受的摩擦转矩为T10T20/I12式（213）电动机轴上承受的总静转矩为徐州工程学院毕业设计论文14T10T10T10式（214）或T0T10T0242F和Q的讨论由F值的计算式可以看出，F值的大小仅随R2大小变化，在电梯提升高度HQ的工作状态。这时产生的静力矩与G方向一致。当F方向的静转矩大到一定程度时，亦即若大于摩擦力矩时，电梯起动的瞬时，主传动机构的共轭啮合面发生改变，由左齿面（或右齿面）改变成了右齿面（或左齿面），也就是这个瞬间齿面要产生一次冲击，齿面改变的结果使齿轮副啮合状态发生了根本变化。正常（以蜗杆副为例）共轭啮合是蜗杆为主动件。改变后的啮合状态是蜗轮为主动件。要特别注意，无论那个齿面工作，电梯的运行方向不变，这是一个重要的共轭齿面啮合现象。25静转矩的讨论251曳引轮承受的静转矩变化载荷很小时（极限情况是空载），FQ，静载荷产生的转矩方向与F方向一致；载荷较大时（极限情况是满载）；QF，静载荷产生的转矩方向与Q的方向一致，又由P力产生的摩擦转矩总和V的方向相反于是可得出如下规律性结论（1）满载上行T20与T20方向一致要相）加（2）满载下行T20与T20方向相反要相减（3）空载上行T20与T20方向一致要相减（4）空载下行T20与T20方向一致要相加所谓上行和下行是指轿厢运行方向。关于对重系数0405，这就是说Q值和F值仅相差（0605）Q2，曳引轮两侧的接力在不考虑钢丝绳重量影响的情况下，仅随载重量Q2的变化而变化。若载重量不是满载而是Q2时，则QF，这时静转矩理论上可为零，也就是说电梯功率可达到最小。客梯的乘客不可能总是满载，也不可能空载运行，从概率上讲可以判定，乘载4060的机率最多。而0405，可见系数的给定值是很巧妙的，这就不难断定客梯实际徐州工程学院毕业设计论文15运行中电动机功率多数情况是很小的。曳引机使用情况已说明主传动机构齿轮副失效破损的很少。由于P力的作用，设计轴承则是一个重要问题了。252设计载荷在设计曳引机时，总是按照最危险的情况考虑，所以应采用125Q的超载计算，Q总是大于F。曳引机主传动机构的设计及电动机选择，都应遵循这一原则。253曳引机驱动转矩的计算运行中的曳引传动情况是很复杂的轿厢运行有上有下；轿厢有加速度起动、减加速度停车及匀速正常工作；有移动构件和转动构件；有重量、有质量等，所以曳引机承受的力和转矩将受到动量和转动惯量的影响。在分析计算曳引机驱动转矩时，要充分考虑这些因素，亦加以较全面的讨论，从中寻找出最危险情况，进行曳引机强度计算以达到安全可靠的目的。254动量定理及曳引力曳引力是非运动时的静力。因为电梯在运动的全过程中，速度是变化的，呈近似梯形，起动时有加速度，正常运行是匀速，停层时是减加速，所以在起动和停层阶段受动量大小的影响。由此在计算曳引力时涉及支动量及动量定理。动量定义物体质量与速度的乘积称为动量。KMV式（213）动量定理在一个机械系统中，各构件动量对时间求导之和等于所有外力之和，即DMIVI/DTFI3对于一个构件单独分析同样成立。A上行加速起动阶段，所承受的曳引力对于轿厢，它承受的重力为Q1Q2，亦是受的外力，曳引轮对轿厢的作用力为Q，于是由式可得（Q1Q2）DV/GDTQQ1Q2式（214）所以Q（Q1Q2）（Q1Q2）A/G（Q1Q2）1A/G式中A加速度（M/S2）G重力加速度（M/S2）对重承受的重力为Q1Q2也是承受的外力。应注意V指向X方向的负值于是（Q1Q2）/GDV/DTFQ1Q2式（215）FQ1Q2Q1Q2A/GQ1Q21A/G徐州工程学院毕业设计论文16所以可方便地求得曳引轮两侧拉力之差G1QFQ1Q2（1A/G）Q1Q21A/G式（216）整理后得GQFQ2（1）2QQ2（1）A/G式（217）B中间匀速正常工作阶段承受的曳引力因为是匀速运动，所以有QQ1Q2FQ2Q2G1G2（1）1式（218）与上文计算的静载荷一致。C上行减加速阶段承受的曳引力和上行加速阶段相比，A为A,代入上边各式得QQ1Q21A/G2FQ1Q21A/G所以G1Q1Q21A/GQ1Q21A/G最后整理得GQ2（1）2Q1Q2（1）A/GD下行加速起动阶段承受的曳引力这种情况，加速度是“”值，速度是“”，可求得Q；速度是正值，加速度是“”值可求得F于是可得与式相同的结果。E稳定下行阶段承受的曳引力属于匀速运动承受的曳引力，是静曳引力。F下行减加速阶段承受的曳引力这种情况，加速度是“”值，速度是“”，可求得Q；速度是负值，加速度是“”值，可求得F于是可得与式相同的结果。26输入功率的简易计算方法曳纪机的驱动转知和功率是比较复杂。为简化计算，通常采用简易计算法，这种方法虽然考虑的影响因素较少，但从工程计算的角度考虑下式是可用的。有一条经验公式；C1/2052808/784054式（219）P1Q2V/1021051250175/10205419866式中P电动机功率（KW）电梯平衡系数，04505；徐州工程学院毕业设计论文17电梯机械传动总效率；1曳引机中减速器的传动效率，对于ZK1、ZI蜗杆传动110032I1210032368082效率比常数,210036I12100366784电动机转动总效率C效率常数，C05055,一般取0524徐州工程学院毕业设计论文183曳引机的设计31曳引机的额定载重量额定载重量是指曳引比为1，平衡系数（对重系数）为05时，曳引轮曳引的轿厢所承受的重量，对于客梯重量为1250KG，人数为16位。311额定速度额定速度是批曳引比为1时曳引轮的圆周速度。（单位M/S）即轿厢速度。312曳引机减速器的中心距160MM313交流电动机A）功率（单位KW）22B）中心高（单位MM）200C）极数单速为4极注1曳引机减速器其它几何参数，应符合标准GB10008588或JB231879或GB914788的规定。2电动机其它技术要求，应符合GB1297491。3门电动机型号Y100L2，额定功率3KW，额定电压380V，额定电流7A，功率因数087314电动机的选用除小型杂物电梯外，其它电梯都要经过起动稳定停运三个工作阶段，其速度要经过低速（加速）正常匀速低速（减速）三个阶段，其调速方法通常有直流调速、变极调速、调压调速、调频调速、直线调速等形式。客梯多用调压或调频调速电动机。随着技术的发展，采用调频调速电动机要优于调压调速电动机，所以这里我选用调频调速电动机。电动机转速和它的极数有关。转速高，极数少，体积小，成本低，故应选择4极电动机，N11500R/MIN徐州工程学院毕业设计论文194曳引机主传动机构的设计与计算41普通圆柱蜗杆副几何参数搭配方案是在中心距A、转速N1、传动比I12给定的条件下，采用多齿数（头数）Z1、Z2，小模数M，大直径D1Q的设方案。该设计方案的优点是采用多齿数（头数）Z1的圆柱蜗杆传动，能明显提高传动效率，降低油温升，保持润滑油粘度，改善动压润滑条件；可以提高生产率，降低加工成本，增大重合度，提高承载能力；可明显增大蜗杆刚度，保证正确啮合特性的实现，增大了蜗轮的有效宽度，减小了蜗轮的尺寸；另外改善了蜗杆、滚刀的切削性能，提高了蜗轮精度，降低了齿面粗糙度。曳引机是品种少、用量大的专用减速机构，为实现“最隹”设计方案，故采用非标准设计，这为新设计方案的推广打下了良好的基础。故选用Z11、2、4Z22590I122063Q1020普通圆柱蜗杆传动的几何尺寸计算在蜗杆的基本尺寸和参数表（GB1008588）4选得以下数值（详细见机械设计书附录P279）模数（M/MM）4轴向齿距PX/MMPXM12566分度圆直径（D1/MM）D1QM40齿数Z12直径系数Q10000图41圆柱蜗杆副齿顶圆直径DA1/MM48齿根圆直径DF1/MM304分度圆柱导程角1214805普通圆柱蜗杆传动几何尺寸计算式蜗杆齿数Z1Z1Z2/I12Z11,2,3,4；根据大多数用法，选取Z12蜗轮齿数Z2Z2I12Z136272传动比I12I121/I211/2N1/N2Z2/Z1R2/R1COT1R2/P2R2/MZ1D2/MZ1361齿数比UUZ2/Z1361蜗杆主动时I12U蜗杆轴向模数MX/MMMX2A/PZ22XPX/D1/Q400蜗杆法向模数MN/MMMNMXCOS1371蜗杆直径系数QQD1/MX40/410徐州工程学院毕业设计论文20蜗杆分度圆直径D1/MMD1QMX10440导程PZ/MMMZ1PZ314422512导程角11ARCTANZ1/PARCTANMZ1/D1ARCTAN42/40ARCTAN021131ARCTANZ1/Q2XARCTANMZ1/D1轴向齿形角XTANXTANN/COS1037法向齿形角NTANNTANXCOS1036N020DIN标准规定1520N2251DF1必须减小DB1,使DB1DF1蜗杆平均直径DM/MMDMDA1DF1/248304/2392平均圆柱上导程角M1TANM1MZ1/DM42/392020平均圆柱上法向齿形角NMCOSNMCOSM1COS1COSNCOS1131COS20092蜗杆固定弦齿厚SN1/MMSN1MCOS2NDNMCOSM/23144COS220392COS1131/221316蜗杆固定弦齿高HN1/MMHN1H1SN1TANNM/2蜗轮分度圆直径D2/MMD2D2MZ2288蜗轮喉圆直径DA2/MMDA2D22HA2288248297蜗轮根圆直径DF2/MMDF2D22HF22304608蜗轮顶圆直径DE2/MMDE2DA212M29764302取整数蜗轮螺旋角2211131蜗轮齿宽B2/MMB206707DA1068483264蜗轮有效齿宽B2/MMB22MQ12653B2D1TAN/21270齿宽角B2180/D1或ARCSINB2/DA105M3522142几何计算中注明的几个问题421普通圆柱蜗杆副的正确啮合条件MX1MX2M4N1N2等效T2X12012旋向相同I12D2/D1TAN136422蜗轮传动的受力分析在蜗杆传动中作用在齿面上的法向压力FN仍可分为圆周力FT径向力FR和轴向力FA显然，作用于蜗杆上的轴向力等于涡轮上的圆周力；蜗杆上的圆周力等于涡轮上的轴向力；蜗杆上的径向力等于涡轮上的径向力，这些力对应的数值相等方向相反FT22T2/D2FA1徐州工程学院毕业设计论文22FA2FT2TAN1FT1FT2FNSINATFR1法向力FN2T/（D2COSANCOS1）422圆柱蜗杆传动的强度计算效率是表示输入功率有效利用的程度。亦是输出生产阻力功与输入驱动功之比所得的商。P2/P11P2/P11式（41）式中P2、P1分别为输入和输出功率P2传动中的损耗系数，50120；端面圆跳动为15B各配合轴、孔、蜗杆顶圆面的圆柱度孔径D/MM5080；圆柱度为5C蜗杆齿顶圆的上偏差为零，下偏差DA1蜗杆齿顶圆直径DA1/MM19D蜗轮顶圆、蜗杆顶圆的径向跳动公差EDA1、EDA2，及蜗轮基准端面对基准轴线的端面跳动公差ET应符合表的要求。EDA1EDA1ET11E蜗杆（或蜗轮）轴与轴承配合处两轴头的同轴度应符合轴径D/MM50120同轴度15F）蜗轮顶圆直径上偏差为零，下偏差蜗轮顶圆直径上偏差为零，下偏差DA2/MM80120DA222蜗杆齿表面粗糙度RA16M。G）蜗杆轴向齿距极限偏差（FPX）的FPX蜗杆轴向齿距累积公差FPXL、蜗杆齿廓公差FN和蜗杆齿槽径向跳动公差FR，应符合由于模数为4M/MIN，精度等级7级时FPX14，FPXL24精度等级6级时FN14精度等级7级徐州工程学院毕业设计论文24分度圆直径D1/MM5080模数M/MM116FR/M16H蜗轮齿距累积误差FP、齿距极限偏差FPT的FPT和齿廓公差FR2应符合精度等级7级分度圆弧长L/MM160315FP63I）蜗杆齿厚公差TS1精度等级7级模数M/MM3563TS156J）蜗杆齿厚上偏差ESS1蜗杆齿厚上偏差ESS1242中心距1648对于曳引机，为了满足蜗杆副法向齿侧间隙JN003009MM,蜗轮齿厚公差和齿厚减薄量应进行精确计算获得。43制动机构位置的讨论制动机构放置在联轴器处，不但可以利用制动联轴器缩小尺寸，降低成本，而且可获得良好的受力状态，最后达到提高寿命、紧凑结构、美观大方的效果。但放在联轴器处对维修来说稍有不便。在结构设计中尽量避免蜗杆双端出轴。曳引机需要机架，以便在机房内安装。另外过轮需安置在机架上，与曳引机组成一体。机架设计要注意曳引机的重心必须位于机架之内，最好接近机架平面中央；机架要有足够的刚度；机架不得与曳引轮，钢丝绳干涉。至于曳引轮的布置，必须安装在输出（低速）轴上；放置应征得用户认可，由输出轴左伸右伸决定。对于齿轮副曳引机，一般和电动机一起放在减速器的同侧。431传动比I12经综合考虑选用I1236432曳引轮曳引轮大小直接影响轿厢速度，由公式得T2F2R2327737664，式（45）于是F2T2/R2327737664/29761101269D/D2F2/Q，于是DF2D2/Q11012692976/1250290078973徐州工程学院毕业设计论文25取D800，绳径D16433曳引比的应用经验所得客梯I121（当V1M/S时）44整体方案讨论目前已有的结构分整体式蜗杆、蜗轮轴向装入箱体内箱体在蜗轮轴线的水平面内分成上下两个箱体整体式曳引机中心距一般小于（或等于）160MM，A小于125MM的曳引机应一律采用整体式，不应采用分箱式。分箱式曳引机减速器被蜗轮轴的水平轴平面分开。把箱体剖分成箱盖、箱座。其优点是加工工艺好，装配和维修方便。不利条件是具有分箱面，需用多个螺栓联接。结构不够紧凑，外观不好设计。所以多在大中心距曳引机设计中采用。A160MM时多用分箱式应特别指出，立式曳引机都应是整体式，而齿轮副曳引机都应采用分箱式。综合考虑后，我决定选用分箱式。45箱体结构设计的讨论曳引机设计中一般应采用卧式；我选用的是分体式。采用加强肋和散热肋；箱体要有结构的对称性，要有较大的盛油量及良好的铸造工艺；结构尽量简化，紧凑、实用、美观、大方；箱体各部尺寸要尽量成比例。46箱体尺寸的确定箱体尺寸是由主传动机构及电动机（凸缘式为例）尺寸确定。箱体内壁尺寸完全由蜗杆副的几何尺寸确定。蜗杆轴长由蜗轮外圆直径大致决定。蜗轮轴长蜗杆轴外圆直径大致决定。这就基本确定了箱体内壁尺寸。下置件（蜗杆或蜗轮）距箱底的尺寸一般取3050MM。当蜗杆下置时，为了保证电动机中心的高度或凸缘尺寸，可以增大这个尺寸。一般不用增加底板厚度的办法，也不用阶梯式机架的结构。也有的把箱体和机架铸成一体。这种结构可增大盛油量，但结构复杂铸造工艺差，成本高，不尽合理。关于壁厚，有的设计采用了较大尺寸，如底座尺寸30MM，也有的25MM。其理由是为了增大箱体刚度。这种增大刚度的方法显然不尽合理。因为增大刚度要找到产生刚度大小的原因，分清静刚度还是动刚度。另外增大壁厚，要明显增大重量和体积，加大成本。对于分箱式，蜗杆上置时底座壁厚004A58MM，于是A160MM112MMA200MM113MMA250MM115MM徐州工程学院毕业设计论文26A315MM118MMA400MM119MMA500MM125MM箱盖108518MM蜗杆下置时底座壁厚20851，箱盖2092箱体分箱面处底座凸缘厚度B1151，上盖凸缘厚度B2B115。地脚螺钉直径DF（必要时应校核计算）0036A12（取标准值）轴承盖螺钉直径DF1（0405）DF箱体的外观尺寸由结构形式、安装尺寸及附件所需而成形。47肋的设置设置肋有两个目的，一是增加箱体刚度、强度，二是增大散热面积。在设置肋时最好将两个目的合二为一。蜗杆副曳引机产生的热量圈套，油温升较高，在不明显增大空间尺寸的情况下，增加肋是增大散热面积，降低油温升的良好措施之一，同时对提高箱体刚度十分有效。我对肋的设置有如下看法其一，曳引机的电动机风扇，不冷却减速器箱体，减速器高速轴上不设有风扇，所以肋的设置不需要考虑风向。亦即只考虑增强刚度和散热效果就可以了，故选用设置竖直肋，不设置横向肋。又因曳引机不是连续工作，小时负荷率较小，所以油温升不是主要主要矛盾，肋的尺寸不必过大。其二，为了增大刚度，要在支承处设置处大尺寸的肋。在轴承支承的内箱壁处设置竖直肋，可明显增强箱体抗扭矩、抗弯矩的能力，从而提高箱体的刚度。其三，设置肋要以受拉、受压代替受弯；肋板不易过高、过薄以免折断，不要过小、过密以防铸造工艺不佳；要美观大方，和箱体协调，可把肋设计成三角形、长方形、梯形等结构形式。为了适应铸造工艺要考虑起模斜度。其四，底座受力大，是盛油处，在底座箱壁上要多设肋，其结果不但可加强刚度和强度，而且可增加散热效果。其五，整体式曳引机，功率小、散热量小，一般可不设肋。整体式两侧的大压盖外壁可不设肋，而内壁一定要设置较强的竖肋，这对整体刚度将起到重要作用。分箱式大压盖也同样处理。肋的设置见图48箱体设计应合理处理的几个问题在箱体设计时应充分考虑油标（或油针）、通气孔、注油孔、观察孔、油塞、吊钩（或吊环）等。不但要按标准选用其尺寸，而且要恰当地设置其位置。A注油孔和观察孔一个是注入润滑油，一个是观察蜗杆副齿面的啮合部位和啮合面徐州工程学院毕业设计论文27积，一旦出现啮合问题便于修复。当蜗杆下置时，两者可合一放置在箱盖的顶部。一般为方形，尺寸由设计者确定或按JB13070选用。对于上置蜗杆，注滑动孔和下置蜗杆情况相同，而观察孔应放在箱体的位置。另外，分箱式或小中心距曳引机可不设置观察孔。B通气孔曳引机在工作过程中油池内要产生大量蒸气。气体若排不出来，箱内将产生巨大压力，后果不堪设想。所以一定要设置通气孔，把气体排出。通气孔要具备通气好、尘埃不易进入箱内的性能，可放在注油孔盖上，或和油针合为一体。形式和尺寸可根椐JB13070选用。C油标或油尺润滑油的注油高度十分重要。工作中要经常注意油面高度，达不到规定高度时要马上加油，这一切都需要用油标或滑动尺度量。目前用圆形油标较多，可按GB116079的规定选用。若采用油尺（油针），则要将其放在运动件不干涉的地方。D油塞和放油孔相配合的六角螺塞，可严防漏滑动和渗油。其尺寸见JB/IQ445086。放油孔设计尺寸要大一点，以便放滑动并用M12X125M30X2。油塞由二个零件组成螺塞、皮封油垫。放油孔要低于箱座底面。E吊沟、吊环为起重用的挂钩可参考有关标准。49轴承位置曳引机有两根轴，每个轴两端都装有轴承，箱体是其机架（支承）。每个轴承都有国的作用点，为了增强刚度，该作用点最好位于箱体壁厚中点附近。这样设置的结果使受力合理，避免了轴承处过于凸出箱外或箱内，造成结构设计方面的不合理。410箱体设计的对称性箱体设计成对称结构，美观大方，另外用户对输出轴轴伸方向要求不同，为调头安装方便，也需要设计成对称结构。由于蜗轮轴上装有曳引轮，两个轴承受力相差很大，这种情况允许选用不同型号即尺寸不同的轴承。在这种情况下也应按大尺寸轴承将箱体设计成对称结构。411曳引机轴的结构设计图42曳引机轴的结构4101轴的计算步骤其余徐州工程学院毕业设计论文28（1）按传动轴处理确定轴的最小直径用计算准则T,设计出一个直径为D的光轴作为被设计轴的最小直径。切应力TT/WT955106P/N/02D3T式（46）曳引机一般用45号钢，T3040MPA，C118106（机械设计书表162）。当弯矩相对转矩很小时，T取大值，C取小值。当考虑到键槽对强度影响时，直径方向开一个键槽轴的直径应扩大3，两个键槽扩大7。（2）轴的结构设计初步计算出光轴后，要考虑轴承（计算选定）内孔走私、跨距、轴上零件、安装工艺等，将光轴设计成阶梯轴。在轴的结构设计中要特别重视下列几个问题；在设计阶梯轴时，要充分考虑加工工艺，要设有退刀槽越程槽；各处下径最好取标准值；在几何尺寸的过渡部分不要留有直角，而要用圆弧过度，台阶过度处用椭圆弧联接最好，总之要采取有效有效措施，减少应力集中；台阶、轴肩、轴环尺寸应采用推荐值；轴承处的轴户大小要考虑到轴承拆卸；各轴上零件的周周向用键固定，轴向用轴户和挡板固定；曳引轮处的轴头最好用圆柱形，不用圆锥形；蜗杆轴头和联轴器的配合用锥形较好等。（3）按弯矩、转矩组合进行强度计算将已设计成的阶梯轴，根据受力处的尺寸和力的大小，绘出水平面弯矩图、垂直平面弯矩图，求得合成弯矩图。合成弯矩M为M式（42HVM6）B为键宽,我选用28MM，T为槽深，我选用10MM，D为轴危险截面的直径；在蜗杆上的周向力徐州工程学院毕业设计论文29FT97400N/NFD3434KGF式（47）图43轴的受力分析涡轮上的轴向力FAFT3434在蜗轮上的径向力FRFTTG0A2486式（48）蜗杆的轴向齿形角一般为0A20水平方向受力分析RH113736304/3801098NRH21373610982756N徐州工程学院毕业设计论文30垂直面受力分析RV1（FR304FA214）/38019694N式（49）RV2（FR76FA214）/38051654当量弯矩图当量转矩AT059TM1M2（AT）2412轴承的选用4121曳引机用轴承一般分两大类滑动轴承及滚动轴承。这里选用滚动轴承。滚动轴承按工作特性分为接触角0的轴承。主要承受径向载荷（力）个别型号也可承受轻微的轴向力。该类品种很多，包括调心球轴承，调心滚子轴承和推力调心滚子轴承。深沟球轴图44弯矩图承，圆柱滚子轴承。从承载能力来分析，在外形尺寸基本相同的情况下，滚子轴承承载能力大致为球轴承的1。53倍，所以当载荷相同时，采用滚子轴承可明显缩小尺寸，使结构紧凑。再通过速度特性，摩擦特性，调心性，运动精度综合考虑，最后选用圆柱滚子轴承。4122滚动轴承的寿命计算计算准则设计计算准则，是根据滚动轴承的主要失效形式给定的。轴承的主要失效形式是疲劳点蚀和疲劳剥落，其次是塑性变形、磨粒磨损，少数情况是轴承圈疲劳折断。目前多用疲劳失效准则计算。准则是疲劳曲线。基本