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电梯曳引机减速箱的设计、建模与运动仿真分析（全套含CAD图纸）
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s ve it it is It of is In “is is is to Its to An is a in to is to in A of is its a s is by B. of of R&D is of or of R&D is a of is of T to a be so be as In to a be to is of to it to of to in at is a of it of of is of is to to to in do a to to s a of of of to a of if be a is no of a be is to A to an be be or be of be is a a at It be if a be of of be to a of it is to in of by In is up to be It is is in of as be is a be to to if to be to is in to or to to is a a to or is to or to to is a be on 英文文献 翻译 学 生 姓 名： 学 院： 专业及班级 ： 学 号： 指导教师： 2011年 4月 25 日 机械工程英语 第 1课现代制造工程 也许你从来没有想过这个问题之前，但它是你周围的一切。它影响着你生活的一部分。是什么呢？在这种情况下， “它 ”是制造业。其实 “制造 ”是不是你周围的一切。而是人为制造的产品。现在看看你周围。名称有些事情你看到这些制造。椅子，笔记本电脑，蓝色牛仔裤，书籍，地板砖，黑板，灯泡，铅笔，眼镜，近周围的一切你是制造。 制造业是香港的重要的社会。这对于我们的经济。一个经济体是生产和销售的产品和服务体系。许多人工作在制造业。他们帮助生产的产品。他们用这些钱购买 他们赚的产品。人们购买的产品越多，越产品的生产。这让更多的人来工作。 制造业也是重要的另一种方式的经济。甲片的材料后，更是值得它被改变成一个有用的产品。这就是附加值。价值是增 加了生产过程。 二现代制造 一个制造业的资源需要三个基本类型：物质资源，人力资源，资本资源。 工业的七个关键要素是组织生产步骤：研究，开发，生产模具，生产计划与控制，质量控制，人事管理，制造，营销。 研发新产品，工艺或材料，旧技术的改进计划。 R D 是这么大，工业世界的重要组成部分，需要与不同的人才很多人。 生产工具是工业元素与这些工具有关。在 器和设备需要做出的产品。 生产计划与控制最重要的部分是路由，调度，调度，并规划布局。机械及设备，必须使生产安 排，可以进行顺利，没有浪费时间和精力。 质量控制可以被定义为那些活动，防止缺陷的文章。在尝试这种方式管理，以确保产品将可以接受的买家。 营销是让那些谁使他们对那些谁使用它们，有助于提供各种货物的权利给我们，在正确的方式和数额，时间及价格，产品的过程。 第 2课机械工程设计 机械工程设计是工程的主要部分，它涉 及的概念，设计，开发，改进和应用机器及各种机械设备。对于许多学生，机械工程设计是他们的第一个专业的工程课程之一。专业工程关注的是获得解决实际问题，工程师们能够设计出更好的解决实际问题。在机械工程设计中的大多数问题没有唯一正确的答案。因此，现代机械工程师能够产生显着更好的解决方案，以满足今天的需要。工程师必须使用现有的最佳科学信息的理解以及经验，良好的判断力。当考虑一个完整的机器，工程师都认为，要求和约束是相互关联的各个组成部分。现代工程师已越来越多地安全，生态，更广泛的考虑和整体有关 “生活质量 ”。 好的设 计需要尝试新的想法并愿意采取了一定的风险，因为他们知道如果新的观点并不工作中存在的方法可以恢复。因此，设计者必须要有耐心，因为没有时间和扩大的努力取得成功的保证。创建一个全新的设计，通常需要许多旧的和行之有效的方法，将重点放在一边。这并不容易，因为许多人抱着熟悉的想法，技巧和态度。设计工程师必须不断寻找方法来改进现有产品，必须决定哪些旧的，成熟的概念，应使用什么新的，未经试验的想法应该被纳入。 新的设计通常有 “错误 ”或之前，必须制定新设计出来的优良特性，可享有不可预见的问题。因此，有一个优越的产品的机会， 但只有在较高的风险。应该强调的是，如果设计不保证激进的新方法，这种方法不能申请的改变而而已。 在设计的开始阶段，创意应该允许繁荣没有大量的约束。尽管许多不切实际的想法可能发生时，通常很容易消除在设计的早期阶段，他们之前是由公司生产所需的细节。通过这种方式，创新的思想不是抑制。很多时候，一个以上的设计，开发，到那里他们可以相互比较点。这是完全可能的是，最终设计将接受使用心得在被拒绝的设计，没有太多的整体表现为一个现有的承诺。 另一项重要的一点，应该承认的是，设计工程师必须能够与其他人交流意见，如果他们要纳 入。传达给其他人设计的最后，在设计过程中的重要一步。毫无疑问，许多伟大的设计，发明和创新工程已失去了人类仅仅是因为创始人是无法或不愿解释他们的成就给其他人。演讲是一个销售的工作。这位工程师，当提出一个新的解决方案，行政，管理或监督人，正试图出售或向他们证明这个解决方案是一个更好的。除非这是可以做到成功，获得的时间和精力花在解决方案已经在很大程度上浪费了。 分 类 号 密 级 宁 毕业设计 (论文 ) 电梯曳引机减速箱的设计、建模 与运动仿真分析 所在学院 专 业 班 级 姓 名 学 号 指导老师 年 月 日 摘 要 电梯的曳引机主要是由曳引绳、电动机、减速器、曳引轮、制动器和联轴器组成。其中对曳引机的设计重点是减速器的选择和箱体零件的设计根据电梯运行的速度和载荷来选用电动机和制动器。减速器选择的是蜗杆减速器，轴承是调心滚子轴承，联 轴器选择的是弹性柱销联轴器。 减速器是设计的主体部分，要根据电动机的转速、电梯的运行速度、曳引轮的直径等参数设计减速器。电梯是利用曳引钢丝绳与曳引轮缘上绳槽的摩擦力传递动力，所以必须设计表面摩擦系数大且耐磨的曳引轮。选用刚性联轴器，保证传递的动力，但要求两轴的对中度较高。本设计运用机械设计中机械传动装置的设计原理 ,完成电梯曳引机的传动方案的设计，完成减速箱结构的设计，并 利用三维建模仿真软件对减速箱的零件进行三维建模并进行虚拟装配和运动仿真分析。 关键词： 电梯；曳引机；组成；设计 ； is of a a on of is of to to of is of is of is is of to of is of to so we of to is to of of of of D of of D 录 摘 要 . I . 录 . 1 章 绪论 . 5 题研究的背景 . 5 梯的起源 . 6 梯的分类 . 6 引机的介绍 . 7 引机的分类 . 7 引机的结构 . 7 第 2 章 曳引机及其传动系统的工作原理及主要参数 . 11 引机及其传动系统的工作原理 . 11 要参数 . 13 引力计算 . 13 速器设计 . 14 速器的基本构造 . 15 轮、轴及 轴承组合 . 15 体 . 15 件 . 16 速器的传动比分配 . 16 第 3 章 减速器设计 . 17 速器传动类型的选择 . 17 用蜗杆传动的分类及特点 . 17 杆传动的几何尺寸计算 . 18 柱蜗杆传动的受力分析 . 22 杆传动材料选择 . 23 柱蜗杆传动强度计算和刚度验算 . 24 V 杆传动的布置与润滑油方式 . 25 第 4 章 曳引轮的设计 . 27 引轮参数的计算 . 27 引轮的材料及结构 . 27 引轮绳槽形状分析 . 27 第 5 章 制动器和联轴器的选择 . 29 动器类型的选择 . 29 磁制动器的工作原理及其选用 . 30 轴器型号选择 . 31 结论 . 33 参考文献 . 34 致 谢 . 35 章 本章标题 5 第 1 章 绪论 随着社会的发展，电 梯在社会发展中扮演了一个越来越重要的角色。曳引机及其传动系统是 电梯 梯中非常重要的部件，它的设计水平将影响 电梯 的服务能力。为了让 电梯更好地服务于人类，必须设计好 电梯 的曳引机及其传动系统。 题研究的背景 伴随着经济的高速发展，高层建筑不断出现，电梯也随之问世。电梯是服务于规定楼层的固定式升降设备。电梯业的发展使得电梯业界涌现了各种类型的电梯，不同类型的电梯有着不同的用途，但不管是什么类型的电梯，它们有着一个共同的作用 方便了人们的生产生活。货梯作为电梯中的一种，在人们的日 常生活中扮演了不可或缺的角色。曳引式货梯在实际生活生产中运用非常的广泛。曳引机是驱动电梯的轿厢和对重装置作上、下运行的装置。 曳引式提升机构是世界上电梯行业广泛采用的提升形式，它与卷扬式（或称强制式）提升机构相比具有以下几点优越性 1： （ 1）安全可靠 如果下降中的轿厢或对重因为某种原因冲击底坑中的缓冲器时，曳引式提升机构能自动消失曳引能力，不致于使轿厢或对重继续向上运行直到冲击电梯机房楼板或拉断曳引钢丝绳，造成伤亡事故和财产损失。 （ 2）允许提升高度大 曳引式提升机机构不像卷扬式提升机构那样，随 着电梯的上升，曳引钢丝绳不继地一圈一圈地绕在卷筒上，其曳引钢丝绳的长度不受限制，因此可以实现将轿厢提升到任何实际需要的高度上。 （ 3）结构紧凑 对于垂直起吊设备，根据规范要求，曳引轮直径与钢丝绳直径之比不得小于 40。 曳引式提升机构可以比较容易地通过增加钢丝绳的根数或减少曳引钢丝绳的直径，从而可达到曳引轮直径的减小和使整个提升机构的重量减轻。 由于电梯上曳引钢丝绳都在 3 根以上，因此电梯上采用曳引式提升机构比卷扬式提升机构的结构更紧凑， （ 4）便于选用价格便宜、结构紧凑的高转速电动机 在电梯额定速度 况下，曳引轮直径越小，则需要曳引轮转速越高，与此同时也就要驱动电动机转速越高。因此采用曳引式提升机构便于选用结构紧凑、价格便宜的高转速电动机 梯的起源 电梯是现代多层及高层建筑物中不可缺少的垂直运输设备。早在公元前 1100 年前后，我国古代的周朝时期就出现了提水用的辘轳，这是一种由木制的支架、卷筒、曲柄和绳索组成的简单卷扬机。公元前 236年在古希腊，由著名的科学家阿基米德制成了第一台人力驱动的卷筒式卷扬机。这些就是电梯的雏形。 梯的分类 电梯作为一种通用垂直运输机械，被广泛用于 不同的场合，其控制、拖动、驱动方式也多种多样， 按用途分类在使用中用得较多。 a 乘客电梯 用于运送乘客为主，兼以运送重量和体积合适的日用物件。适用于高层住宅、办公大楼、宾馆或饭店等人流较大的公共场合。其轿厢内部装饰要求较高，运行舒适感要求严格，具有良好的照明与通风设施，为限制乘客人数，其轿厢内面积有限，轿厢宽深比例较大，以利于人员出入。为提高运行效率，其运行速度较快。派生品种有住宅电梯、观光电梯等。 b 载货电梯 用于运送货物为主，并能运送随行装卸人员。因运送货物的物理性质不同，其轿厢内部容积差异较大。但为了 适应装卸货物的要求，其结构要求坚固。由于运送额定重量大，一般运行速度较低，以节省设备投资和电能消耗。轿厢的宽深比例一般小于 1。 c 客货两用电梯 主要用于运送乘客，也可运送货物。其结构比乘客电梯坚固，装饰要求较低。一般用于企业和宾馆饭店的服务部门。 d 病床电梯 用于医疗单位运送病人，医疗救护器械。其特点为轿厢宽深比小，深度尺寸 =能容纳病床，要求运行平稳，噪声小，平层精度高。 e 杂物电梯 这是一种专用于运送小件品的的电梯，最大载重量为 500g，如果轿厢额定载重量大于 250设限速器和安全钳设施 。为防止发生人身事故， 章 本章标题 7 入，为此限制轿厢分格空间高度不得超过 积不得大于 m，深度不得大于 其他特种用途的电梯还有汽车电梯，船舶电梯等。 引机的介绍 电梯的曳引机是电梯的动力设备，又称为电梯的主机。其功能是输送与传递动力使电梯运行。 引机的分类 曳引机按有无减速箱可分为：有齿轮曳引机和无齿轮曳引机 （ 1）有齿轮曳引机：拖动装置的动力，通过中间减速器传递到曳引轮上的曳引机，其中的减速箱通常采用蜗轮蜗杆传动（也有用斜齿轮传动），这种曳引机 用的电动机有交流的，也有直流的，一般用于低速电梯和高速电梯上。曳引比通常为 35:2。如果曳引机的电动机动力是通过减速箱传到曳引轮上的，称为有齿轮曳引机，一般用于 2 5ms 以下的低中速电梯。 （ 2）无齿轮曳引机：拖动装置的动力，不用中间的减速器而是直接传递到曳引轮上的曳引机。以前这种曳引机大多是直流电动机为动力，现在国内已经研发出来有自主知识产权的交流永磁同步无齿轮曳引机，如许昌博玛曳引机。曳引比有 2： 1 和 1： 1。载重 3202000速 s s。若电动机的动力不通过减速箱而 直接传动到曳引轮上则称为无齿轮曳引机，一般用于 2 5m s 以上的高速电梯和超高速电梯。 本设计的对象是三层货梯，对电梯的速度要求不高，它属于低中速电梯。故设计的对象是有齿轮曳引机。 引机的结构 曳引电动机 电梯的曳引电动机有 交流电动机 和直流电动机，曳引电动机是驱动电梯上下运行的动力源。电梯是典型的位能性负载。根据电梯的工作性质，电梯曳引电动机应具有以下特点 2: （ 1）能频繁地起动和制动：电梯在运行中每小时起制动次数常超过 100 次，最高可达到每小时 180 240 次，因此，电梯 专用电动机 应能够频繁起、制动，其工作方式为断续周期性工作制。 （ 2）起动电流较小：在电梯用交流电动机的鼠笼式 转子 的设计 与制造上，虽然仍采用低电阻系数材料制作导条，但是转子的短路环却用高电阻系数材料制作，使 转子绕组 电阻有所提高。这样，一方面降低了起动电流，使起动电流降为额定电流的2 5 3 5 倍左右，从而增加了每小时允许的起动次数；另一方面，由于只是转子短路端环电阻较大，利于热量直接散发，综合效果使电动机的 温升 有所下降。而且保证了足够的起动转矩，一般为额定转矩的 2 5 倍左右。不过，与普通交流电动机相比，其机械特性硬度和 效率 有所下降， 转差率 也提高到 0 1 0 2。机械特性变软，使 调速范围 增大，而且在堵转力矩下工作时，也不致烧毁电机。 （ 3）电动机运行噪声低：为了降低电动机运行噪声，采用滑动轴承。此外，适当加大 定子 铁芯的有效外径，并在定子铁芯冲片形状等方面均作合理处理。 制动器 电梯采用的是机一电摩擦型常闭式 制动器 ，所谓常闭式制动器，指机械不工作时制动器制动，机械运转时 松闸。电梯制动时，依靠机械力的作用，使制动带与制动轮摩擦而产生制动力矩；电梯运行时，依靠 电磁力 使制动器松闸，因此又称电磁制动器。根据制动器产生电磁力的线圈工作电流，分为交流电磁制动器和直流电磁制动器。由于直流电磁 制动器制动平稳，体积小，工作可靠，电梯多采用直流电磁制动器。因此这种制动器的全称是常闭式直流电磁制动器。 制动器是保证电梯安全运行的基本装置，对 电梯制动器 的要求是：能产生足够的制动力矩，而且制动力矩大小应与曳引机转向无关；制动时对曳引电动机的轴和减速箱的 蜗杆 轴不应产生附加载荷；当制动器松闸或制动时，要求平稳，而且能满足频繁起、制动的工作要求；制动器应有足够的刚性和强度；制动带有较高的耐磨性和耐热性；结构简单、紧凑、易于调整；应有人工松闸装置；噪声小。 制动器功能基本要求： 当电梯动力电源失电或控制 电路 电源失电时，制动器能立即进行制动。 当轿厢载有 125额定载荷并以额定速度运行时，制动器应能使曳引机停 止运转。 电梯正常运行时，制动器应在持续通电情况下保持松开状态；断开制动器的释放电路后，电梯应无附加延迟地被有效制动。 切断制动器的电流，至少应用两个独立的电气装置来实现。电梯停止时，如果其中一个 接触器 的主触点未打开，最迟到下一次运行方向改变时，应防止电梯再运行。 装有手动盘车手轮的电梯曳引机，应能用手松开制动器并需要一持续力去保持其松开状态。 制动器的工作原理： 当电梯处于静止状态时，曳引电动机、 电磁 章 本章标题 9 均无电流通过，这时因电磁铁芯间没有吸引力、制动瓦块在制动弹簧压力作用下，将制动轮抱紧，保证电机不旋转；当曳引电动机通电旋转的瞬间，制动电磁铁中的线圈同时通上电流，电磁铁芯迅速磁化吸合，带动制动臂使其制动弹簧受作用力，制动瓦块张开，与制动轮完全脱离，电梯得以运行；当电梯轿厢到达所需停站时，曳引电动机失电、制动电磁铁中的线圈也 同时失电，电磁铁芯中的磁力迅速消失，铁芯在制动弹簧的作用下通过制动臂复位，使制动瓦块再次将制动轮抱住，电梯停止工作。 减速器 减速器被用于有齿轮曳引机上。安装在曳引电动机转轴和曳引轮转轴之间。 减速器 (箱 )的种类及其特点：蜗杆减速器是由带主动轴的蜗杆与安装在壳体 轴承上带从动轴的蜗轮组成，其速比可在 18 120 范围内，蜗轮的齿数不少于 30，其效率不如齿轮减速器，但其结构紧凑，外 型尺寸不大。 蜗杆减速器特点：传动比大，噪音小、传动平稳，而且当由蜗轮传动蜗杆时，反效率低，有一定的自锁能力；可以增加电梯制动力矩，增加电梯停车时的安全性。 联轴器 联轴器是连接曳引电动机轴与减速器蜗杆轴的装置，用以传递由一根轴延续到另一根轴上的 扭矩 ，又是制动器装置的制动轮。在曳引电动机轴端与减速器蜗杆轴端的会合处。 电动机轴与减速器蜗杆轴是在同一轴线上，当电动机旋转时带动 蜗杆轴也旋转，但是两者是两个不同的部件，需要用合适的方法把它们连接在同一轴线上，保持一定要求的同轴度。 联轴器的种类： （ 1）刚性联轴器：对于蜗杆轴采用滑动轴承的结构，一般采用刚性联轴器，因为此时轴与轴承的配合间隙较大，刚性联轴器有助于蜗杆轴的稳定转动。刚性联轴器要求两轴之间有高度的同心度，连接后不同心度不应大于 （ 2）弹性联轴器：由于联轴器中的橡胶块在传递力矩时会发生弹性变形，从而能在一定范围内自动调节电动机轴与蜗杆轴之间的同轴度，因此允许安装时有较大的同心度 (允差 0 1使安装 与维修方便，同时，弹性联轴器对传动中的振动具有减缓作用。 曳引轮 曳引轮是曳引机上的绳轮，也称曳引绳轮或驱绳轮。是电梯传递曳引动力的装置，利用曳引钢丝绳与曳引轮缘上绳槽的摩擦力传递动力，装在减速器中的蜗轮轴上。如是无齿轮曳引机，装在制动器的旁侧，与电动机轴、制动器轴在同一轴线上。 (1)曳引轮的材料及结构要求 材料及工艺要求：由于曳引轮要承受轿厢、载重量、对重等装置的全部动静载荷，因此要求曳引轮强度大、韧性好、耐磨损、耐冲击，所以在材料上多用 0 墨铸铁 。为了减少曳引钢丝绳在曳引轮绳槽内的磨损，除了选择合适的绳槽槽型外，对绳槽的工作表面的粗糙度、硬度应有合理的要求。 曳引轮的直径：曳引轮的直径要大于钢丝绳直径的 40 倍。在实际中，一般都取45 55 倍，有时还大于 60 倍。因为为了减小曳引机体积增大，减速器的减速比增大，因此其直径大小应适宜。 曳引轮的构造型式：整体曳引轮分成两部分构成，中间为轮筒 (鼓 )，外面制成轮圈式绳槽切削在轮圈上，外轮圈与内轮筒套装，并用 铰制螺栓连结在一起成为一个曳引轮整体。其曳引轮的轴就是减速器内的蜗轮轴。 (2)曳引轮绳槽形状 :曳引驱 动电梯运行的曳引力是依靠曳引绳与曳引轮绳槽之间的摩擦力产生的。 曳引钢丝绳 曳引钢丝绳也称曳引绳，电梯专用钢丝绳联接轿厢和对重，并靠曳引机驱动使轿厢升降。它承载着轿厢、对重装置、额定载重量等重量的总和。曳引机在机房穿绕曳引轮、导向轮，一端联接轿厢，另一端联接对重装置。 曳引钢丝绳一般为圆形股状结构，主要由钢丝、绳股和绳芯组成。钢丝绳股由若干根钢丝捻成，钢丝是钢丝绳的基本强度单元；绳股由钢丝捻成的每股绳直 径相同的钢丝绳，股数多，疲劳强度就高。电梯用一般是 6股和 8股。绳芯是被绳股的缠绕的挠性芯棒，通常由纤维剑麻或聚烯烃类 (聚丙烯或聚乙烯 )的合成纤维制成，能起到支承和固定绳的作用，且能贮存润滑剂。钢丝绳中的钢丝的材料由含碳量为 0 4 1的优质钢制成，为了防止脆性，材料中的硫、磷等杂质的含量不应大于 0 035。 章 本章标题 11 第 2 章 曳引机及其传动系统的工作原理及主要参数 引机及其传动系统的工作原理 曳引式电梯曳引驱动关系如图 2 1 所示。安装在机房的电动机与减速器、制动器等组成曳引机，是曳引驱动的动力。曳引钢丝 绳通过曳引轮一端连接轿厢，一端连接对重装置。轿厢与对重装置的重力使曳引钢丝绳压紧在曳引轮绳槽内。电动机转动时由于曳引轮绳槽与曳引钢丝绳之间的摩擦力，带动钢丝绳使轿厢和对重作相对运动，轿厢在井道中沿导轨上下运行。 图 2 1 电梯曳引传动系统 1电动机； 2制动器； 3减速器； 4曳引绳； 5导向轮； 6绳头组合； 7轿厢； 8对重装置 2 轿厢与对重装置能做相对运动是靠电动机转动时通过曳引绳和曳引轮间的摩擦力来实现的。这种摩擦力又叫曳引力或驱动力。 运行中电梯轿 厢的载荷和轿厢的位置以及运行方向都在变化。为使电梯在各种情况下都有足够的曳引力，国家标准 588 1995电梯制造与安装安全规范规定： 曳引条件必须满足： 1 2 1 2( / ) C C e ； 式中： 为载有 125额定载荷的轿厢位于最低层站及空轿厢位于最高层站的两种情况下，曳引轮两边的曳引绳较大静拉力与较小静拉力之比。 1C 与加速度、减速度及电梯特殊安装情况有关的 系数，一般称为动力系数。 其中 : 1C =（ g+a） /( g 重力加速度 a 轿厢制动减速度 2C 由于磨损导致曳引轮槽断面变化的影响系数 (对半圆或切口槽： 2C 1，对 V 型槽：2C 1 2)。 ， f 为曳引绳在曳引槽中的当量摩擦系数，为 曳引绳在曳引导轮上的包角。 为曳引系数。它限定了比值， 大，则表明了 1 许值越大， 也就表明电梯曳引能力越大。因此，一台电梯的曳引系数代表了该台电梯的曳引 能力。 图 2 2 曳引机的工作原理 章 本章标题 13 要参数 根据提供的的参数，我们可以初选曳引电动机的容量。按静功率计算见公式1 2 5 % ( )102Q V I KN 式中： m/s； 电梯平衡系数，取 引绳）绕绳倍率。 按 125%额定载重量计算， Q 为 1200K 平取 h 取 I 取 1，那么计算结果 N=12001(102)= 因此，选用上海南洋型号 率 12电机作为曳引电动机即可满足要求。 引力计算 根据 梯制造与安装安全规范，曳引应满足下列条件见公式2 式中 2 在载有 125%额定载荷的轿厢位于最低层站及空载轿厢位于最高层站的情况下，曳引轮两边曳引钢丝绳中的较大静拉力与较小静拉力之比； 与加速度、减速度有关的动力参数， g+a)/(g 为自由落体标准加速度，g=轿厢制停减速度（或启动加速度）（ m/ 电梯制造与安装安全规范 中的规定， 最小允许值如下： 电梯额定速度 以曳引条件符合要求。 假定电梯用户选定 参数如下：载重量 1200度 s，电机功率 12机电流 28A，绳轮节径 530轮槽数 5 个，曳引绳径 13绳倍率 1:1。 按照传动结构的特点，可将减速器分为四大类。 a 圆柱齿轮减速器 （ 1） 渐开线圆柱齿轮减速器 （ 2） 圆弧齿圆柱齿轮减速器 b 圆锥齿轮减速器 （ 1） 渐开线圆锥齿轮减速器 （ 2） 双曲面齿轮减速器 （ 3） 圆弧齿圆锥齿轮减速器 c 蜗杆减速器 （ 1） 圆柱蜗杆减速器 （ 2） 环面蜗杆减速器 （ 3） 锥蜗杆减速器 d 行星齿轮减速装置 （ 1） 渐开线行星齿轮减速装置 章 本章标题 15 （ 2） 少齿差行星齿轮减速装置 （ 3） 摆线针轮减速装置 （ 4） 谐波齿轮减速装置 速器的基本构造 减速器主要由箱体、轴系部件（传动件、轴及轴承组合）及其附件组成。 轮、轴及轴承组合 齿轮、轴及轴承组成典型的轴系部件，是减速器的重要组成部分，设计时应特别注意它们之间的相互影响。 齿轮的设计对轴的强度 、刚度及轴承的寿命影响很大。原则上齿轮相对支撑应尽可能对称布置，这对减小载荷集中是有利的；高速轴和低速轴上的齿轮布置应远离输入、输出端，以便在弯曲和扭转变形的综合作用下，有利于缓和载荷集中；多级传动的中间轴，其上若采用斜齿轮传动，且一轮为主动，另一轮为从动，两轮旋向应相同，这样轴向力可以抵消一部分，这对轴承的设计是有利的。当齿轮的齿根圆直径 减速器常采用滚动轴承。应根据载荷大小和方向及其他性能要求，选择合适的轴承型号。同一轴上的轴承应尽量成对使用，这对轴系部件的受力以及提高轴承孔的加工精度都是有利的。设计时 还需注意轴承的润滑和箱内齿轮的润滑的匹配以及轴承的寿命与减速器设计寿命的匹配问题。 减速器的轴为转轴，起着支撑齿轮、承受弯矩、传递转矩和对轴上零件进行轴向定位的作用，因此轴必须有足够的强度和刚度以及合理的结构形状。轴的形状应力求简单，以减缓应力集中。在结构允许的情况下，应尽量减小支撑间的跨距，增加轴承和支座的刚度。轴的悬臂端应尽可能短。 体 箱体是减速器中结构和受力最复杂的零件，目前尚无完整的理论设计方法。因此，一般是在满足强度、刚度的前提下，同时考虑结构紧凑、制造方便、质量轻及使用方便等方面要求，作经验设计。 箱体通常用灰铸铁铸造，对于重载荷或有冲击载荷的减速器也可以采用铸钢箱体。箱体通常做成沿轴心线水平剖分的形式，以便于轴承部件的装卸。上箱盖和下箱盖用螺栓联接成一体，轴承座的联接螺栓应尽量靠近轴承底孔，而轴承座旁的凸台，应具有足够的承托面，以便放置联接螺栓，并保证旋紧螺栓时所需的扳手空间，为保证箱体具有足够的刚度，在轴承孔附近应加支撑肋 。6 可能减少箱体底座平面的机械加工面积，箱体底座一般不采用完整的平面。 按照现代工业美学的要求，箱体造型设计出现了下列趋势：外表几何形状简单，限于直线平面，轴承孔露在外面而肋藏在箱体里面；装地脚螺栓用地脚不伸出箱体的外表面；起吊减速器用的吊耳与箱体铸成一体，箱体没有伸出部分，使减速器在传动的总体布局中易于配置；箱盖顶部的水平面是加工剖分面和安装时对准减速器用的工艺基准面；箱体内的贮油空间增大。当然这种外貌比较整齐美观的箱体结构也存在某些公认的缺点：质量稍有增加；铸造造型 工时多；内部清理和涂漆困难。为了减少这些缺点，对中小型减速器，可只在低速级轴孔处下设肋板，一减少肋板数目。 件 为了保证减速器的正常工作，除了应对齿轮、轴、轴承组合和箱体的结构设计予以足够的重视外，还应考虑到为减速器注油、排油、检查油面高度、加工及拆装检修时箱盖与箱座的精确定位，吊装等辅助零件和部件的合理选择和设计。 速器的传动比分配 在设计两级或多级减速器时，合理地分配各级传动的传动比很重要，因为它将影响减速器的传动性能、尺寸、质量及润滑方式等。根据所选的是齿轮 类减 速器，当齿轮布置在高速级时，为使箱体内结构紧凑和便于润滑，通常取齿轮传动比2当蜗杆布置在高速级时，可使传动有较高的效率，这时取齿轮传动的传动比 i 为宜。 章 本章标题 17 第 3 章 减速器设计 速器传动类型的选择 减速器按传动方法分可分为：齿轮减速器和蜗杆减速器。其中蜗杆传动用于传递交错轴之间的运动和动力。 齿轮减速器的主要优点：工作可靠，使用寿命长；瞬时传动比为常数；传动效率高；结构紧凑；功率和速度适用范围很广等。缺点是：齿轮制造需专用机床和设备，成本较高；精度低时，振 动和噪声较大；不宜用于轴间距离大的传动等。 蜗杆传动的主要优点是：结构紧凑、工作平稳、无噪声、冲击振动小以及能得到很大的单级传动比，而且具有一定自锁功能。它的缺点是：传动效率比齿轮传动低，需要贵重的减摩性有色金属。 综合上述两类减速器的优缺点，蜗杆减速器适合作为电梯曳引机的减速器。 用蜗杆传动的分类及特点 常用蜗杆传动的分类及特点见表 3 1： 表 3 1 常用蜗杆传动的分类及特点 传动类别 蜗杆型式 特点及使用范围 圆柱蜗杆传动 普通圆柱蜗杆传动 阿基米德圆柱蜗杆 加工方便，应用较 广泛。但导角大时加工较困难。不易磨削，传动效率较低，齿面磨损较快。因此，一般用于头数较少、载荷较小、转速较低或不太重要的传动 法向直廓圆柱蜗杆 容易实现磨削，因此加工精度容易保证，效率较高。一般用于头数较多（ 3头以上）、转速较高和要求较精密的传动中 渐开线圆柱蜗杆 锥面包络圆柱蜗杆 加工容易，可以磨削。因此能获得较高的精度。开始得到较广泛的应用 圆弧圆柱蜗杆 可以磨削。在冶金矿山、起重、化工、建筑等机械中得到日益广泛的应用 平面一次包络环面蜗杆 蜗杆均为平面 包络环面蜗杆，可淬硬磨削，因此加工精度、效率较高，承载能力较大。8 环面蜗杆 传动 平面二次包络环面蜗杆 在冶金、起重、化工和重型机械等行业得到日益广泛的应用。 一次包络环面蜗杆加工不需要滚刀，而二次包络环面蜗杆加工要滚刀，但后者的承载能力更大 直廓环面蜗杆（球面蜗杆） 是双包围环面蜗杆的一种；应用较广泛，但蜗杆必须人为修形，难以淬火磨削；蜗轮只能飞刀近似加工 本次设计 选用圆弧圆柱蜗杆传动传为曳引机的减速器 。 杆传动的几何尺寸计算 因为减速器要有一定的自锁性，所以蜗杆的头数 和 蜗轮的齿数 要符合原理。 为 了不使蜗轮发生根切现象，必须满足的条件是：蜗杆蜗轮啮合参数搭配见表 3 2 表 3 2 （摘自 9147 1999） 中心距a/称传动比 i 模数 m/杆分度圆直径1d/杆头数1z 蜗轮齿数2z 蜗轮变位系数2 32 1 31 1 40 6 39 9 50 2 26 49 9 80 1 1 40 3 32 41 1 50 0 51 1 63 9 9 100 1 1 40 1 1 50 0 0 63 0 0 125 0 0 40 1 1 50 4 44 50 0 章 本章标题 19 对圆弧圆柱蜗杆传动2 0 1 比较适宜 , 选2 ； 查上表可得： 中心距 a： a 80 公称传动比 i： i=40； 模数 m： m=3 蜗杆分度圆直径 1d ： 1d 32 蜗轮齿数 2z ： 2z 41， 2z 17 符合要求 ； 实际传动比 41 ； 蜗轮的分度圆直径 : 122 22a d x ； 2 2 8 0 3 2 2 0 . 8 3 3 3 1 2 3d m m 蜗杆分度圆柱导程角 ： 11a r c t a n ( / )m z d ； a r c t a n ( 3 1 3 2 ) 5 . 3 6 ； 蜗杆直径系数 ： 1/q d m ； 3 2 / 3 1 0 . 7q ； 蜗杆节圆柱导程角 / : / 12a r c t a n z / ( 2 ) ； / a r c t a n 1 / ( 1 0 . 7 + 2 0 . 8 3 3 ) = 4 . 6 ； 顶隙 c： 0 *c （其中 * ）； 0 . 1 6 3 0 . 4 8c ； 蜗杆齿顶高1 *1h m ； 1 1 3 3ah m m ； 蜗轮的齿顶高2 *22()m h x； 2 3 (1 0 . 8 3 3 ) 5 . 5ah m m ； 蜗 杆齿根高1 *1 ()h c m； 1 (1 0 . 1 6 ) 3 3 . 4 8fh m m ； 蜗轮齿根高2 *22()m h c x ； 2 3 (1 0 . 1 6 0 . 8 3 3 ) 0 . 9 8 1fh m m ； 蜗杆节圆直径： /1 1 22d d x m； /1 3 2 2 0 . 8 3 3 3 3 7d m m ； 蜗轮的节圆直径： /22123d d m m； 蜗杆齿顶圆直径： 1 1 12d h ； 1 3 2 2 3 3 8ad m m ； 蜗轮喉圆直径： 2 2 22d h； 2 1 2 3 2 5 . 5 1 3 4ad m m ； 蜗杆齿根圆直径： 章 本章标题 21 1 1 12d h ； 1 3 2 2 3 . 4 8 2 5 . 0 4fd m m ； 蜗轮齿根圆直径： 2 2 22d h ； 2 1 2 3 2 0 . 9 8 1 1 2 1 . 0 3 8fd m m ； 蜗杆轴向齿距： ； 3 . 1 4 3 9 . 4 2xp m m ； 蜗杆的轴向齿厚： ； 0 . 4 3 . 1 4 3 3 . 7 6 8xs m m ； 蜗杆的法向齿厚： c o ； 3 . 7 6 8 c o s 5 . 3 6 3 . 7 5ns m m ； 蜗杆分度圆法向弦齿高： 1 3nh m ； 蜗杆螺纹部分长度： 122 b m z； 1 2 . 5 3 4 1 1 4 8 . 6 1b m m ； 蜗轮最大外圆直径： 2 m a x 2d m； 2 m a x 1 3 4 3 1 3 7ad m m ； 蜗轮轮缘宽度： 210.7 ； 2 0 . 7 3 8 2 6 . 6b m m ； 蜗轮咽喉母贺半径： 22/2a d； 2 8 0 1 3 4 2 1 3gr m m ； 蜗轮齿根圆弧半径： 210 . 5 0 . 2d m； 2 2 0 . 5 3 8 0 . 2 3 1 9 . 6fr m m ； 滑动速度： /1 / c o ； 11/ 6 0v n d ； /1/ ( 6 0 c o s )sv n d； 31 9 3 0 3 . 1 4 3 2 1 0 / ( 6 0 c o s 4 . 6 ) 3 . 2 4 3 /sv m s ； 传动效率： 00(1 0 0 3 . 5 )i ； 柱蜗杆传动的受力分析 圆柱蜗杆传动的受力情况如图 3 1所示 ： 图 3柱蜗 杆传动的受力 蜗杆轴传递的转矩： 1 1 19 5 5 0 /T P n(其中1； 1 9 5 5 0 1 1 1 9 3 0 5 4 . 4 3T N m ； 蜗轮传递的转矩： 21T ； 2 5 4 . 4 3 3 0 . 7 7 8 6 1 2 7 . 1 4T N m ； 蜗杆圆周力： 章 本章标题 23 1 1 12 0 0 0 / d； 1 2 0 0 0 5 4 . 4 3 3 2 3 4 0 2 ； 蜗杆轴向力： 11c o ； 1 3 4 0 2 c o t 5 . 3 6 3 6 2 6 0 ; 蜗杆径向力： 11ta ； 1 3 6 分 类 号 密 级 宁 毕业设计 (论文 ) 电梯曳引机减速箱的设计、建模 与运动仿真分析 所在学院 专 业 班 级 姓 名 学 号 指导老师 年 月 日 I 摘 要 电梯的曳引机主要是由曳引绳、电动机、减速器、曳引轮、制动器和联轴器组成。其中对曳引机的设计重点是减速器的选择和箱体零件的设计根据电梯运行的速度和载荷来选用电动机和制动器。减速器选择的是蜗杆减速器，轴承是调心滚子轴承，联 轴器选择的是弹性柱销联轴器。 减速器是设计的主体部分，要根据电动机的转速、电梯的运行速度、曳引轮的直径等参数设计减速器。电梯是利用曳引钢丝绳与曳引轮缘上绳槽的摩擦力传递动力，所以必须设计表面摩擦系数大且耐磨的曳引轮。选用刚性联轴器，保证传递的动力，但要求两轴的对中度较高。本设计运用机械设计中机械传动装置的设计原理 ,完成电梯曳引机的传动方案的设计，完成减速箱结构的设计，并 利用三维建模仿真软件对减速箱的零件进行三维建模并进行虚拟装配和运动仿真分析。 关键词： 电梯；曳引机；组成；设计 ；减速器 is of a a on of is of to to of is of is of is is of to of is of to so we of to is to of of of of D of of D 录 摘 要 . I . 录 . 1 章 绪论 . 6 题研究的背景 . 8 梯的起源 . 9 梯的分类 . 9 引机的介绍 . 10 引机的分类 . 10 引机的结构 . 10 第 2 章 曳引机及其传动系统的工作原理及主要参数 . 14 引机及其传动系统的工作原理 . 14 要参数 . 16 引力计算 . 16 速器设计 . 17 速器的基本构造 . 18 轮、轴及 轴承组合 . 18 体 . 18 件 . 19 速器的传动比分配 . 19 第 3 章 减速器设计 . 20 速器传动类型的选择 . 20 用蜗杆传动的分类及特点 . 20 杆传动的几何尺寸计算 . 21 柱蜗杆传动的受力分析 . 25 杆传动材料选择 . 26 柱蜗杆传动强度计算和刚度验算 . 27 杆传动的布置与润滑油方式 . 28 第 4 章 曳引轮的设计 . 30 引轮参数的计算 . 30 引轮的材料及结构 . 30 引轮绳槽形状分析 . 30 第 5 章 制动器和联轴器的选择 . 32 动器类型的选择 . 32 磁制动器的工作原理及其选用 . 33 轴器型号选择 . 34 结论 . 36 参考文献 . 37 致 谢 . 38 V 6 第 2 章 本章标题 7 8 第 1 章 绪论 随着社会的发展，电 梯在社会发展中扮演了一个越来越重要的角色。曳引机及其传动系统是 电梯 梯中非常重要的部件，它的设计水平将影响 电梯 的服务能力。为了让 电梯更好地服务于人类，必须设计好 电梯 的曳引机及其传动系统。 题研究的背景 伴随着经济的高速发展，高层建筑不断出现，电梯也随之问世。电梯是服务于规定楼层的固定式升降设备。电梯业的发展使得电梯业界涌现了各种类型的电梯，不同类型的电梯有着不同的用途，但不管是什么类型的电梯，它们有着一个共同的作用 方便了人们的生产生活。货梯作为电梯 中的一种，在人们的日常生活中扮演了不可或缺的角色。曳引式货梯在实际生活生产中运用非常的广泛。曳引机是驱动电梯的轿厢和对重装置作上、下运行的装置。 曳引式提升机构是世界上电梯行业广泛采用的提升形式，它与卷扬式（或称强制式）提升机构相比具有以下几点优越性 1： （ 1）安全可靠 如果下降中的轿厢或对重因为某种原因冲击底坑中的缓冲器时，曳引式提升机构能自动消失曳引能力，不致于使轿厢或对重继续向上运行直到冲击电梯机房楼板或拉断曳引钢丝绳，造成伤亡事故和财产损失。 （ 2）允许提升高度大 曳引式提升机机构不像卷 扬式提升机构那样，随着电梯的上升，曳引钢丝绳不继地一圈一圈地绕在卷筒上，其曳引钢丝绳的长度不受限制，因此可以实现将轿厢提升到任何实际需要的高度上。 （ 3）结构紧凑 对于垂直起吊设备，根据规范要求，曳引轮直径与钢丝绳直径之比不得小于 40。 曳引式提升机构可以比较容易地通过增加钢丝绳的根数或减少曳引钢丝绳的直径，从而可达到曳引轮直径的减小和使整个提升机构的重量减轻。 由于电梯上曳引钢丝绳都在 3 根以上，因此电梯上采用曳引式提升机构比卷扬式提升机构的结构更紧凑， （ 4）便于选用价格便宜、结构紧凑的高转速电动机 在电梯额定速度一定的情况下，曳引轮直径越小，则需要曳引轮转速越高，与此同时也就要驱动电动机转速越高。第 2 章 本章标题 9 因此采用曳引式提升机构便于选用结构紧凑、价格便宜的高转速电动机 梯的起源 电梯是现代多层及高层建筑物中不可缺少的垂直运输设备。早在公元前 1100 年前后，我国古代的周朝时期就出现了提水用的辘轳，这是一种由木制的支架、卷筒、曲柄和绳索组成的简单卷扬机。公元前 236年在古希腊，由著名的科学家阿基米德制成了第一台人力驱动的卷筒式卷扬机。这些就是电梯的雏形。 梯的分类 电梯作为一种通用垂直 运输机械，被广泛用于不同的场合，其控制、拖动、驱动方式也多种多样， 按用途分类在使用中用得较多。 a 乘客电梯 用于运送乘客为主，兼以运送重量和体积合适的日用物件。适用于高层住宅、办公大楼、宾馆或饭店等人流较大的公共场合。其轿厢内部装饰要求较高，运行舒适感要求严格，具有良好的照明与通风设施，为限制乘客人数，其轿厢内面积有限，轿厢宽深比例较大，以利于人员出入。为提高运行效率，其运行速度较快。派生品种有住宅电梯、观光电梯等。 b 载货电梯 用于运送货物为主，并能运送随行装卸人员。因运送货物的物理性质不同，其轿厢内部 容积差异较大。但为了适应装卸货物的要求，其结构要求坚固。由于运送额定重量大，一般运行速度较低，以节省设备投资和电能消耗。轿厢的宽深比例一般小于 1。 c 客货两用电梯 主要用于运送乘客，也可运送货物。其结构比乘客电梯坚固，装饰要求较低。一般用于企业和宾馆饭店的服务部门。 d 病床电梯 用于医疗单位运送病人，医疗救护器械。其特点为轿厢宽深比小，深度尺寸 =能容纳病床，要求运行平稳，噪声小，平层精度高。 e 杂物电梯 这是一种专用于运送小件品的的电梯，最大载重量为 500g，如果轿厢额定载重量大于 250 设限速器和安全钳设施。为防止发生人身事故，严禁乘人和装卸货物将头伸入，为此限制轿厢分格空间高度不得超过 积不得大于 m，深度不得大 10 于 其他特种用途的电梯还有汽车电梯，船舶电梯等。 引机的介绍 电梯的曳引机是电梯的动力设备，又称为电梯的主机。其功能是输送与传递动力使电梯运行。 引机的分类 曳引机按有无减速箱可分为：有齿轮曳引机和无齿轮曳引机 （ 1）有齿轮曳引机：拖动装置的动力，通过中间减速器传递到曳引轮上的曳引机，其中的减速箱通常采用蜗轮蜗杆传动（也有用斜齿 轮传动），这种曳引机用的电动机有交流的，也有直流的，一般用于低速电梯和高速电梯上。曳引比通常为 35:2。如果曳引机的电动机动力是通过减速箱传到曳引轮上的，称为有齿轮曳引机，一般用于 2 5ms 以下的低中速电梯。 （ 2）无齿轮曳引机：拖动装置的动力，不用中间的减速器而是直接传递到曳引轮上的曳引机。以前这种曳引机大多是直流电动机为动力，现在国内已经研发出来有自主知识产权的交流永磁同步无齿轮曳引机，如许昌博玛曳引机。曳引比有 2： 1 和 1： 1。载重 3202000速 s s。若电动机 的动力不通过减速箱而直接传动到曳引轮上则称为无齿轮曳引机，一般用于 2 5m s 以上的高速电梯和超高速电梯。 本设计的对象是三层货梯，对电梯的速度要求不高，它属于低中速电梯。故设计的对象是有齿轮曳引机。 引机的结构 曳引电动机 电梯的曳引电动机有 交流电动机 和直流电动机，曳引电动机是驱动电梯上下运行的动力源。电梯是典型的位能性负载。根据电梯的工作性质，电梯曳引电 动机应具有以下特点 2: （ 1）能频繁地起动和制动：电梯在运行中每小时起制动次数常超过 100 次，最高可达到每小时 180 240 次，因此，电梯 专用电动机 应能够频繁起、制动，其工作方式为断续周期性工作制。 （ 2）起动电流较小：在电梯用交流电动机的鼠笼式 转子 的设计与制造上，虽然仍采用低电阻系数材料制作导条，但是转子的短路环却用高电阻系数材料制作，使 转子第 2 章 本章标题 11 绕组 电阻有所提高。这样，一方面降低了起动电流，使起动电流降为额定电流的2 5 3 5 倍左右，从而增加了每小时允许的起动次数；另一方面，由于只是转子短路端环电阻较大，利于热量直接散发，综合效果使电动机的 温升 有所下降。而且保证了足够的起动转矩，一般为额定转矩的 2 5 倍左右。不过，与普通交流电动机相比，其机械特性硬度和 效率 有所下降， 转差率 也提高到 0 1 0 2。机械特性变软，使 调速范围 增大，而且在堵转力矩下工作时，也不致烧毁电机。 （ 3）电动机运行噪声低：为了降低电动机运行噪声，采用滑动轴承。此外，适当加大 定子 铁芯的有效外径，并在定子铁芯冲片形状等方面均作合理处理。 制动器 电梯采用的是机一电摩擦型常闭式 制动器 ，所谓常闭式制动器，指机械不工作时制动器制动，机械运转时 松闸。电梯制动时，依靠机械力的作用，使制动带与制动轮摩擦而产生制动力矩；电梯运行时，依靠 电磁力 使制动器松闸，因此又称电磁制动器。根据制动器产生电磁力的线圈工作电流，分为交流电磁制动器和直流电磁 制动器。由于直流电磁制动器制动平稳，体积小，工作可靠，电梯多采用直流电磁制动器。因此这种制动器的全称是常闭式直流电磁制动器。 制动器是保证电梯安全运行的基本装置，对 电梯制动器 的要求是：能产生足够的制动力矩，而且制动力矩大小应与曳引机转向无关；制动时对曳引电动机的轴和减速箱的 蜗杆 轴不应产生附加载荷；当制动器松闸或制动时，要求平稳，而且能满足频繁起、制动的工作要求；制动器应有足够的刚性和强度；制动带有较高的耐磨性和耐热性；结构简单、紧凑、易于调整；应有人工松闸装置；噪声小。 制动器功能基本要求： 当电梯动力电源失电或控制 电路 电源失电时，制动器能立即进行制动。 当轿厢载有 125额定载荷并以额定速度运行时， 制动器应能使曳引机停止运转。 电梯正常运行时，制动器应在持续通电情况下保持松开状态；断开制动器的释放电路后，电梯应无附加延迟地被有效制动。 切断制动器的电流，至少应用两个独立的电气装置来实现。电梯停止时，如果其中一个 接触器 的主触点未打开，最迟到下一次运行方向改变时，应防止电梯再运行。 装有手动盘车手轮的电梯曳引机，应能用手松开制动器并需要一持续力去保持其松开状态。 制动器的工作原理：当电梯处于静止状态时，曳引电动机、 电磁 制动器的线圈中均无电流通过，这时因电磁铁芯间没有吸引力、制动瓦块在制动弹簧压力作用下，将制动轮抱紧，保证电机不旋转；当曳引电动机通电旋转的瞬间，制动电磁铁中的线圈 12 同时通上电流，电磁铁芯迅速磁化吸合，带动制动臂使其制动弹簧受作用力，制动瓦块张开，与制动轮完全脱离，电梯得以运行；当电梯轿厢到达所需停站时，曳引电动机失电、 制动电磁铁中的线圈也同时失电，电磁铁芯中的磁力迅速消失，铁芯在制动弹簧的作用下通过制动臂复位，使制动瓦块再次将制动轮抱住，电梯停止工作。 减速器 减速器被用于有齿轮曳引机上。安装在曳引电动机转轴和曳引轮转轴之间。 减速器 (箱 )的种类及其特点：蜗杆减速器是由带主动轴的蜗杆与安装在壳体 轴承上带从动轴的蜗轮组成，其速比可在 18 120 范围内，蜗轮的齿数不少于 30，其效率不如齿轮减速 器，但其结构紧凑，外型尺寸不大。 蜗杆减速器特点：传动比大，噪音小、传动平稳，而且当由蜗轮传动蜗杆时，反效率低，有一定的自锁能力；可以增加电梯制动力矩，增加电梯停车时的安全性。 联轴器 联轴器是连接曳引电动机轴与减速器蜗杆轴的装置，用以传递由一根轴延续到另一根轴上的 扭矩 ，又是制动器装置的制动轮。在曳引电动机轴端与减速器蜗杆轴端的会合处。 电动机轴与减速器蜗杆轴是在同一轴线上 ，当电动机旋转时带动蜗杆轴也旋转，但是两者是两个不同的部件，需要用合适的方法把它们连接在同一轴线上，保持一定要求的同轴度。 联轴器的种类： （ 1）刚性联轴器：对于蜗杆轴采用滑动轴承的结构，一般采用刚性联轴器，因为此时轴与轴承的配合间隙较大，刚性联轴器有助于蜗杆轴的稳定转动。刚性联轴器要求两轴之间有高度的同心度，连接后不同心度不应大于 （ 2）弹性联轴器：由于联轴器中的橡胶块在传递力矩时会发生弹性变形，从而能在一定范围内自动调节电动机轴与蜗杆轴之间的同轴度，因此允许安装时有较大的同心度 (允差 0 1使安装与维修方便，同时，弹性联轴器对传动中的振动具有减缓作用。 曳引轮 曳引轮是曳引机上的绳轮，也称曳引绳轮或驱绳轮。是电梯传递曳引动力的装置，利用曳引钢丝绳与曳引轮缘上绳槽的摩擦力传递动力，装在减速器中的蜗轮轴上。如是无齿轮曳引机，装在制动器的旁侧，与电动机轴、制动器轴在同一轴线上。 (1)曳引轮的材料及结构要求 材料及工艺要求：由于曳引轮要承受轿厢、载重量、对重等装置的全部动静载荷，因此要求曳引轮强度大、韧性好、耐磨损、耐冲击，所以在材料上多用 2球墨铸铁 。为了减少曳引钢丝绳在曳引轮绳槽内的磨损，除了选择合适的绳槽槽型外，对绳槽的工作表面的粗糙度、硬度应有合理的要求。 第 2 章 本章标题 13 曳引轮的直径：曳引轮的直径要大于钢丝绳直径的 40 倍。在实际中，一般都取45 55 倍，有时还大于 60 倍。因为为了减小曳引机体积增大，减速器的减速比增大，因此其直径大小应适宜。 曳引轮的构造型式：整体曳引轮分成两部分构成，中间为轮筒 (鼓 )，外面制成轮圈式绳槽切削在轮圈上，外轮 圈与内轮筒套装，并用铰制螺栓连结在一起成为一个曳引轮整体。其曳引轮的轴就是减速器内的蜗轮轴。 (2)曳引轮绳槽形状 :曳引驱 动电梯运行的曳引力是依靠曳引绳与曳引轮绳槽之间的摩擦力产生的。 曳引钢丝绳 曳引钢丝绳也称曳引绳，电梯专用钢丝绳联接轿厢和对重，并靠曳引机驱动使轿厢升降。它承载着轿厢、对重装置、额定载重量等重量的总和。曳引机在机房穿绕曳引轮、导向轮，一端联接轿厢，另一端联接对重装置。 曳引钢丝绳一般为圆形股状结构，主要由钢丝、绳股和绳芯组成。钢丝绳股由若干根钢丝捻成，钢丝是钢丝绳的基本强度单元；绳股 由钢丝捻成的每股绳直径相同的钢丝绳，股数多，疲劳强度就高。电梯用一般是 6股和 8股。绳芯是被绳股的缠绕的挠性芯棒，通常由纤维剑麻或聚烯烃类 (聚丙烯或聚乙烯 )的合成纤维制成，能起到支承和固定绳的作用，且能贮存润滑剂。钢丝绳中的钢丝的材料由含碳量为 0 4 1的优质钢制成，为了防止脆性，材料中的硫、磷等杂质的含量不应大于 0 035。 14 第 2 章 曳引机及其传动系统的工作原理及主要参数 引机及其传动系统的工作原理 曳引式电梯曳引驱动关系如图 2 1 所示。安装在机房的电动机与减速器、制动器等组成曳引机，是曳引 驱动的动力。曳引钢丝绳通过曳引轮一端连接轿厢，一端连接对重装置。轿厢与对重装置的重力使曳引钢丝绳压紧在曳引轮绳槽内。电动机转动时由于曳引轮绳槽与曳引钢丝绳之间的摩擦力，带动钢丝绳使轿厢和对重作相对运动，轿厢在井道中沿导轨上下运行。 图 2 1 电梯曳引传动系统 1电动机； 2制动器； 3减速器； 4曳引绳； 5导向轮； 6绳头组合； 7轿厢； 8对重装置 第 2 章 本章标题 15 轿厢与对重装置能做相对运动是靠电动机转动时通过曳引绳和曳引轮间的摩擦力来实现的。这种摩擦力又叫曳引力或驱 动力。 运行中电梯轿厢的载荷和轿厢的位置以及运行方向都在变化。为使电梯在各种情况下都有足够的曳引力，国家标准 588 1995电梯制造与安装安全规范规定： 曳引条件必须满足： 1 2 1 2( / ) C C e ； 式中： 为载有 125额定载荷的轿厢位于最低层站及空轿厢位于最高层站的两种情况下，曳引轮两边的曳引绳较大静拉力与较小静拉力之比。 1C 与加速度、减速度及电 梯特殊安装情况有关的系数，一般称为动力系数。 其中 : 1C =（ g+a） /( g 重力加速度 a 轿厢制动减速度 2C 由于磨损导致曳引轮槽断面变化的影响系数 (对半圆或切口槽： 2C 1，对 V 型槽：2C 1 2)。 ， f 为曳引绳在曳引槽中 的当量摩擦系数，为曳引绳在曳引导轮上的包角。 为曳引系数。它限定了比值， 大，则表明了 1 许值越大， 也就表明电梯曳引能力越大。因此，一台电梯的曳引系数 代表了该台电梯的曳引能力。 图 2 2 曳引机的工作原理 16 要参数 根据提供的的参数，我们可以初选曳引电动机的容量。按静功率计算见公式1 2 5 % ( )102Q V I KN 式中： m/s； 电梯平衡系数，取 引绳）绕绳倍率。 按 125%额定载重量计算， Q 为 1200K 平取 h 取 I 取 1，那么计算结果 N=12001(102)= 因此，选用上海南洋型号 率 12电机作为曳引电动机即可满足要求。 引力计算 根据 梯制造与安装安全规范，曳引应满足下列条件见公式2 式中 2 在载有 125%额定载荷的轿厢位于最低层站及空载轿厢位于最高层站的情况下，曳引轮两边曳引钢丝绳中的较大静拉力与较小静拉力之比； 与加速度、减速度有关的动力参数， g+a)/(g 为自由落体标准加速度，g=轿厢制停减速度（或启动加速度）（ m/ 电梯制造与安装安全规范 中的规定， 最小允许值如下： 电梯额定速度 以曳引条件符合要求。 假定电梯用户选定 参数如下：载重量 1200度 s，电机功率 12机电流 28A，绳轮节径 530轮槽数 5 个，曳引绳径 13绳倍率 1:1。 按照传动结构的特点，可将减速器分为四大类。 a 圆柱齿轮减速器 （ 1） 渐开线圆柱齿轮减速器 （ 2） 圆弧齿圆柱齿轮减速器 b 圆锥齿轮减速器 （ 1） 渐开 线圆锥齿轮减速器 （ 2） 双曲面齿轮减速器 （ 3） 圆弧齿圆锥齿轮减速器 c 蜗杆减速器 （ 1） 圆柱蜗杆减速器 （ 2） 环面蜗杆减速器 （ 3） 锥蜗杆减速器 d 行星齿轮减速装置 （ 1） 渐开线行星齿轮减速装置 18 （ 2） 少齿差行星齿轮减速装置 （ 3） 摆线针轮减速装置 （ 4） 谐波齿轮减速装置 速器的基本构造 减速器主要由箱体、轴系部件（传动件、轴及轴承组合）及其附件组成。 轮、轴及轴承组合 齿轮、轴及轴承组成典型的轴系部件，是减速器的重要组成部分，设计时应特别注意它们之间的相互影响。 齿轮的设计对轴的强度、刚度及轴承的寿命影响很大。原则上齿轮相对支撑应尽可能对称布置，这对减小载荷集中是有利的；高速轴和低速轴上的齿轮布置应远离输入、输出端，以便在弯曲和扭转变形的综合作用下，有利于缓和载荷集中；多级传动的中间轴，其上若采用斜齿轮传动，且一轮为主动，另一轮为从动，两轮旋向应相同，这样轴向力可以抵消一部分，这对轴承的设计是有利的。当齿轮的齿根圆直径 减速器常采用滚动轴承。应根据载荷大小和方向及其他性能要求，选择合适的轴承型号。同一轴上的轴承应尽量成对使用，这对轴系部件的受力以及提高轴承孔的加工精度都是有利的。设计时还需注意轴承的润滑和箱内齿轮的润滑的匹配以及轴承的寿命与减速器设计寿命的匹配问题。 减速器的轴为转轴，起着支撑齿轮、承受弯矩、传递转矩和对轴上零件进行轴向定位的作用，因此轴必须有足够的强度和刚度以及合理的结构形状。轴的形状应力求简单，以减缓应力集中。在结构允许的情况下，应尽量减小支撑间的跨距，增加轴承和支座的刚度。轴的悬臂端应尽可能短。 体 箱体是减速器中结构和受力最复杂的零件，目前尚无完整的理论设计方法。因此，一般是在满足强度、刚度的前提下，同时考虑结构紧凑、制造方便、质量轻及使用方便等方面要求，作经验设计。 箱体通常用灰铸铁铸造，对于重载荷或有冲击载荷的减速器也可以采用铸钢箱体。箱体通常做成沿轴心线水平剖分的形式，以便于轴承部件的装卸。上箱盖和下箱盖用螺栓联接成一体，轴承座的联接螺栓应尽量靠近轴承底孔，而轴承座旁的凸台，应具有足够的承托面，以便放置联接螺栓，并保证旋紧螺栓时所需的扳手空间，为保证箱体具有足够的刚度，在轴承孔附近应加支撑肋 。为保证减速器安置在基础上的稳定性并尽第 2 章 本章标题 19 可能减少箱体底座平面的机械加工面积，箱体底座一般不采用完整的平面。 按照现代工业美学的要求，箱体造型设计出现了下列趋势：外表几何形状简单，限于直线平面，轴承孔露在外面而肋藏在箱体里面；装地脚螺栓用地脚不伸出箱体的外表面；起吊减速器用的吊耳与箱体铸成一体，箱体没有伸出部分，使减速器在传动的总体布局中易于配置；箱盖顶部的水平面是加工剖分面和安装时对准减速器用的工艺基准面；箱体内的贮油空间增大。当然这种外貌比较整齐美观的箱体结构也存在某些公认的缺点：质量稍有增加；铸造造型 工时多；内部清理和涂漆困难。为了减少这些缺点，对中小型减速器，可只在低速级轴孔处下设肋板，一减少肋板数目。 件 为了保证减速器的正常工作，除了应对齿轮、轴、轴承组合和箱体的结构设计予以足够的重视外，还应考虑到为减速器注油、排油、检查油面高度、加工及拆装检修时箱盖与箱座的精确定位，吊装等辅助零件和部件的合理选择和设计。 速器的传动比分配 在设计两级或多级减速器时，合理地分配各级传动的传动比很重要，因为它将影响减速器的传动性能、尺寸、质量及润滑方式等。根据所选的是齿轮 类减 速器，当齿轮布置在高速级时，为使箱体内结构紧凑和便于润滑，通常取齿轮传动比2当蜗杆布置在高速级时，可使传动有较高的效率，这时取齿轮传动的传动比 i 为宜。 20 第 3 章 减速器设计 速器传动类型的选择 减速器按传动方法分可分为：齿轮减速器和蜗杆减速器。其中蜗杆传动用于传递交错轴之间的运动和动力。 齿轮减速器的主要优点：工作可靠，使用寿命长；瞬时传动比为常数；传动效率高；结构紧凑；功率和速度适用范围很广等。缺点是：齿轮制造需专用机床和设备，成本较高；精度低时，振 动和噪声较大；不宜用于轴间距离大的传动等。 蜗杆传动的主要优点是：结构紧凑、工作平稳、无噪声、冲击振动小以及能得到很大的单级传动比，而且具有一定自锁功能。它的缺点是：传动效率比齿轮传动低，需要贵重的减摩性有色金属。 综合上述两类减速器的优缺点，蜗杆减速器适合作为电梯曳引机的减速器。 用蜗杆传动的分类及特点 常用蜗杆传动的分类及特点见表 3 1： 表 3 1 常用蜗杆传动的分类及特点 传动类别 蜗杆型式 特点及使用范围 圆柱蜗杆传动 普通圆柱蜗杆传动 阿基米德圆柱蜗杆 加工方便，应用较 广泛。但导角大时加工较困难。不易磨削，传动效率较低，齿面磨损较快。因此，一般用于头数较少、载荷较小、转速较低或不太重要的传动 法向直廓圆柱蜗杆 容易实现磨削，因此加工精度容易保证，效率较高。一般用于头数较多（ 3头以上）、转速较高和要求较精密的传动中 渐开线圆柱蜗杆 锥面包络圆柱蜗杆 加工容易，可
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