毕业设计（论文）-自动旋转门设计.docVIP

目录第1章 前言.1第2章 自动旋转门国内外的发展史.第3章 自动旋转门的特点和类型 3.1自动旋转门的特点 3.2自动旋转门的主要类型 3.3自动旋转门的安全配置 3.4自动旋转门的系统配置 3.5自动旋转门门柱、门梁、门体装饰类型的选择 3.6自动旋转门的安装调式与维修第4章 自动旋转门控制系统. 4.1自动旋转门系统的结构特点和工作原理 4.2自动旋转门主要控制功能 4.3环柱式自动旋转门的驱动控制系统设计第5章 传动系统的总体设计. 5.1系统总体设计 5.1.1轴的结构设计 5.1.2选择联轴器 5.1.3初选滚动轴承 5.1.4齿轮的结构设计 5.1.5滚动轴承的组合设计和轴承端盖结构 5.1.6轴承的润滑与密封 5.1.7标注尺寸 5.2选择电动机 5.2.1选择电动机的类型和结构形式 5.2.2确定电动机的转速 5.2.3确定电动机的功率和型号 5.3计算总传动比和分配传动比 5.3.1计算总的传动比 5.3.2传动比的分配 5.4蜗轮蜗杆传动 5.4.1圆柱蜗杆传动比的主要参数 5.4.2蜗杆传动的几何尺寸计算 5.4.3蜗杆传动的失效形式及设计准则 5.4.4蜗杆和蜗轮的材料 5.4.5蜗杆传动的强度计算 5.5带传动 5.6齿轮传动致谢参考文献 第一章前言自动旋转门是楼宇设备中的光机电一体化技术产品，它给人以亲切大方的感觉，同时营造出奢华的气氛，其全新的概念，宽敞的开放门面和高格调的设计，堪称建筑物的点睛之笔，立足于建筑时代大潮的最前端。 本文主要是八个方面阐述：第一、自动旋转门国内外的发展史，从自动旋转门发展历程、发展过程及它从原始到现在的组成部分的变化。第二、自动旋转门的特点和类型，介绍了自动旋转门的特点、类型、安全配置、系统培植。旋转门门柱、门梁、门体装饰类型的选择及安装调式与维修。第三、自动旋转门控制系统，阐述了自动旋转门系统的结构特点和工作原理、主要控制功能和环柱式自动旋转门的驱动控制系统设计。第四、讲述传动系统的总体设计，包括电动机的选择，计算总得传动比及合理分配传动比。第五、蜗杆传动，讲述蜗杆传动的优点，蜗杆蜗轮材料的选择，效核弯曲强度及其设计是否合理。第七、带传动，阐述带传动的优点，正确选择带和带轮的型号、尺寸并计算出中心距。第八、齿轮传动，讲述齿轮材料的选择及热处理方式，确定计算公式和参数，初定齿轮传动级齿轮主要尺寸，效核计算齿轮设计是否合理。第九、减速装置装配图设计，讲述整个系统由什么零件组成，各零件的设计方法和选择方法，零件与轴之间配合公差选择。第2章 自动旋转门在国内外发展原始转门最初出现在世纪19末, 迄今已有近百年的历史。20世纪30年代, 人力推动的转门开始在国外一些大型建筑物上采用。近年20来, 国外转门无论在尺度、构造、材料选用以及一些细部作法上均有较大改进。随着高新技术的发展和应用, 出现了性能日趋完善的自动转门。这种自动转门近年来传入我国, 并开始在一些大城市的宾馆、酒店、写字楼等建筑工程上装用。 新型自动转门的主要特点是外廓尺寸大, 采用电动机械驱动, 人流通过量大, 大厅内人工气候环境不受外界径装首, 叼保让女全运行, 残疾人轮椅可顺利通过自动转门的驱动方式是小功率电动机, 减速机, 转柱门扇, 使门扇围绕转柱转动。减速机的齿轮齿面经热处理, 硬度高, 耐磨性能好, 采用长效润滑剂, 保养简单。 自动转门的门扇和护帮采用轧制铝合金型材域不锈钢型材制作。转柱用不锈钢钢管制成, 顶架用型钢焊成。采用铝合金型材制成的门扇, 为了增加装饰效果也可在边挺和冒头等敞露部分包覆不诱钢皮, 也可通过喷粉熔烧成彩色涂层, 使铝合金型材表面镀上鲜艳悦目的开启状态和关闭状态。 现在自动旋转门运用范围很广，有许多工厂运用自动旋转门用红外线控制和检查工作人员是否有携带金属及其他危险物品进工厂。为社会的经济发展起了推动作用。 第三章自动旋转门特点和类型3.1自动旋转门的特点自动旋转门的最大的优点是“永远开门，永远关门”。即对于人员来说，门总可以打开，可对于建筑物来说门又总是关着。因此，自动旋转门在保安功能方面具有独到的发展，但在人员流量方面自动旋转门却没有优势，因为门的转速是固定的，每个门翼之间可容纳的人员也是有限的。每种自动旋转门都是标定的人员流量数值。自动旋转门由于其永远开启的同时又永远关闭的特点，使其动态密封效果在经常使用的条件下相对于其他自动门要好。由于自动旋转门的人流量有限，通常在自动旋门两侧另设自动或手动开门，一方面增加通行能力，另一方面当自动旋转门出现故障时，不影响人的通过。但在静态密封效果方面，自动旋转门远不如其他门自动门，因为其门体运动方式决定着只能使用毛条密封。3.2自动旋转门的主要类型（1）自稳定性自动旋转门（三翼和四翼旋转门）三翼和四翼旋转门(如下图所示)的中心门轴通过轴承机构垂直安装于地面，三个或四个门翼呈发散式固定在中心门轴上，各门扇之间的角度相等，人在内扇之间推动（按顺时针）门扇，就成为一个手动旋转门。中心门轴的上方安装电动机及其他电气控制部件，再配以感应装置和安全装置，就成为自动旋转门。这种结构的稳定性、可靠性很高，使用寿命长。考虑到旋转门在停止时一定要密封，所以三翼旋转门的每个分隔可以容纳更多的人，可是门的净开口宽度较小。而四翼旋转门的每个分隔可容纳较少的人，可是门的净开口宽度却较大。这种旋转门门翼与中心轴的固定方式决定了门扇宽度不能太大，所以这种旋转门的直径最大只有约4m。为了解决这一问题，中心门轴设计成了中间展示室，相对减小了门扇宽度，增加了电机对门中心的旋转作用力矩，使这种旋转门的最大直径扩大到6m，中间展示室又有很好的装饰效果。 (2)悬挂式自动旋转门（两翼旋转门）为进一步扩大旋转门人员流量，扩大旋转门门扇之间的距离，可以考虑将旋转门的门扇数量减小为两个。但是，两翼旋转门已不可能再采用原有的中心门轴结构，因为两个门扇使中心驱动的力矩过大而，驱动力的作用力点又有很少。另外，中心门轴结构难以实现两翼旋转门的紧急打开功能。于是两翼旋转门采用了上部圆周导轨悬挂整个门体的设计，以一个或两个电机驱动。控制部分与稳定性自动旋转门相同。但两翼旋转门的紧急打开功能从结构上变的很容易，即在中间设置一个自动平移门或手动平开。两翼旋转门的停门位置有两个，一个是门体与入口平面平行，中间的自动平移门或手动平开门可直接使用；另一个是门体与入口垂直，门体两端的圆弧将旋转门的两个开口同时封住，在冬季可获得好的密封隔热效果。（3）全玻璃自动旋转门 从结构上看，全玻璃自动旋转门与自稳定性自动旋转门一样。也分三翼和四翼两种。也是地面支撑的稳定性结构。所不同的是，驱动装置埋在地下。上部和下部各有一个连接门扇的金属盘，金属盘上有固定门扇的门夹，门扇玻璃在中间直接相结合，省略了中心门轴，极大的提高了门轴的通透性。顶部是一个整体的圆形平板玻璃，门的固定圆弧采用圆弧玻璃，没有任何金属固定型材。这种结构与现代铝合金玻璃幕墙特别是点式玻璃幕墙在风格上完全吻合协调；缺点依然是门的最大直径受限制。另外，底部电气部分的防水密封圈必须定期更换。这些旋转门有一个公同的优点：门扇四周边角均装有橡胶密封条和特制毛刷，因而能将门扇边梃与护帮、门扇上冒头与吊顶，以及门扇下冒头与地坪表面之间空隙封堵密实，使室内外环境完全隔开，形成不成对流，从而保证室内形成良好的人工气候环境，杜绝外界尘土、噪声、大气污染对室内环境的影响，并节约电能耗费。现在新型自动旋转门还装制动器和不间断电源，可保证旋转门在紧急情况时立即停转、并在电源发生故障是仍能连续运行2个小时。新型自动门的另一优点是，在转门出入口装有带残疾轮椅标志的电钮开关，当残疾人坐轮椅来到此处时，只需按下此电扭，转门就会自动减小转速，由原来的4r/min 降至 2r/min ，待轮椅通过之后，便又恢复到正常转速。正是由于新型旋转门具备上述一些优点，所以受到很多宾馆、酒店等公共建筑的欢迎，纷纷弃置原有的瑶门和自动推拉门，而换新式的大型自动旋转门。3.3自动旋转门的安全配置为了保证自动旋转门的运行安全，必须配置必要的安全系统。安全系统主要围绕以下两点进行配置：一是防止夹人，活动翼与固定门体之间很容易夹人，因此要在自动旋转门出入口两侧安装防夹的感应胶条；二是防止人与门碰撞，自动旋转门的旋转速度相对稳定，人在通过旋转门时的行走速度必须与其转速一致，否则，就很容易发生碰撞，防碰撞功能是通过类似自动反向功能来实现，自动旋转门的防碰撞功能也包括对人为推动进行反应，而人为推动是造成自动旋转门功能障碍的主要原因之一。不同品牌的自动门，其标准配置也不同，在选定了自动门品牌及确定其基本配置后，再根据使用要求，确定需要增加的附加功能，其内容通常如下。a 是否需要配置高机能传感器（大范围、高灵敏度，如五星级酒店、写字楼）或窄区域传感器（如人行道旁的银行、商店）；b 是否需要配置安全辅助传感器，以确保在任何情况下均不会发生夹人事故（特别如五星级酒店、医院）；c 是否需要安装电锁及特别的开门方式（如刷卡、按密码、指纹、遥控、可视对讲、人工控制）；d 是否需要配置火灾联动、后备电源等系统。3.4自动旋转门的系统配置 自动门的系统配置是根据使用要求而配备的与自动控制器相连的外围辅助控制装置，如开门信号源、门禁系统、安全装置和集中控制等。必须根据建筑物的使用特点，过门人员的组成和楼宇自控的系统要求等合理配备辅助控制装置。开门信号自动门的开门信号是触点信号，微波雷达和红外传感器是常用的两种信号源。微波雷达是对物体的位移反应，因而反应速度快，适用于行走速度正常的人员通过的场所，对门机有一定的保护作用。红外传感器对物体存在进行反应，不管人员移动与否，只要处于传感器的扫描范围内，它都会反应即传出触点信号；缺点是红外传感器的反应速度较慢，适用于有行动迟缓的人员出入的场所。另外，如果自动门接受触点信号时间过长，控制器会认为信号输入系统出现障碍。而且自动平移门如果保持开启时间过长，也会对电气部件产生损坏。 由于微波雷达和红外传感器并不了解接近自动门的人是否真要进门，所以有些场合更愿意使用按键开关。按键开关可以是一个触点式的按钮，更方便的是肘触开关。肘触开关很耐用，特别是它可以用胳膊肘来操作。避免了手的接触。还有所谓脚踏开关，功能一样，但对防水的要求较高，而且脚踏的力量很大，容易是脚踏开关失效。还有一种带触点开关的拉手，当拉手被推（或在反方向拉）到位时，向门机提供触点信号。 现在的楼宇自控有时会提出特殊的要求，例如使用电话的某一分线控制开门。要达到这个要求，只要保证信号是无源的触点信号即可。极少情况下，人们会提出天线遥控的要求。用一个无线接受器与自动门进行触点式连接，在配一个无线发射器，就可以达到要求。不过，现在的无线电波源太多，容易导致偶然开门是一个麻烦问题。 定时器可以自动控制门的状态，其原理是将时针与特定的开关电路相连，还预设定时间将自动门处于自动开启或锁门状态。2集中控制包括集中监视自动门运行状态和集中操作多个自动门两层含义，集中监视自动门开门关门状态可以通过位置信号输出电路来实现，可以采用接触式开关。当门到达一定位置（如开启位置）时，触动开关而给出触点信号。也可以采用感应式信号发生装置，当感应器探测到门处于某一位置时发出信号。在中控室设置相应的指示灯，就可以显示自动门状态，而集中操作动常指同时将多个门打开或锁住，这取决于自动门控制门上有无相应的接线端子。 自动门的工程在整个建筑投资中的比例虽然很小，但在建筑的日常使用和管理中却占有很重要的地位，是建筑智能化水平的重要指标，从施工方面看，自动门工程是比较复杂而且综合的工作，它与外装修、内装修、强电、弱电、楼宇自控、甚至消防系统密切相关。更重要的是，自动门的安装处于整个建筑装修后期，如果工程协调工作不利，可能影响整体工程的工期。因为国家对自动门产品质量、安全性、节能性、噪声、施工质量、售后服务还没有统一的标准，所有国内建筑业学校没有相关的专业或课程，也没有权威的咨询机构，自动门管理尚处于无序状态。随着国内建筑业的发展，这一状态一定会有所改变。 目前世界自动门业的发展速度很快，发展的方向一方面是功能控制的程序化和状态显示的数字化，为开发更多的功能提供可能性；另一方面是在门机的结构和门体的设计制造方面进行改进，以适应不同的建筑风格。各自动门制造厂产品又各有特色。3门禁系统 是对人门授权的识别。在识别或检测人门授权通过以后，向自动门的控制系统提供开门信号。在提供开门信号之前，自动门必须处于锁门的状态。门禁系统包括从最简单的钥匙开关、密码锁、磁卡锁，一直到复杂的体重识别系统，指纹识别系统等。但无论系统怎么复杂，最终都是给自动门提供开门的触点信号。信号电路的屏蔽对避免由于无关信号的干扰而误开门的情况发生非常重要。3.5自动旋转门门柱、门梁、门体装饰类型的选择 一般从配合自动门的形象及方便自动门以后保养维修的角度考虑，最好采用不锈钢、铝型材或铝塑板作为门柱、门梁的外饰面，自动门工程与大理石工程之间必须事先确定相互配合的施工的放案，否则会造成严重的后果。而门体制作以一般玻璃为主（医院除外），目前常见的纯玻璃门及有框玻璃门。纯玻璃门的制作成本较低，通透性较好；有框玻璃门制作成本较高，显得稳重、大气，安全可靠。所以，当门洞较小是，通常采用纯玻璃有框玻璃门方式。3.6 自动旋转门的安装调式与维修 自动旋转门安装与维修的关键在于门体的水平度，水平度越高，传动部件的磨损就越小，电气部件的负载就越均匀，故障率就越低，使用寿命也就越长。自动旋转门的维修期通常为一年。第四章自动旋转门驱动控制系统一可环绕固定立柱安装和旋转的4.8m直径三翼自动旋转门，被环绕立柱的最大直径可达1300mm，也就是说，可以环绕边长910mm的方柱旋转。这样的自动旋转门主要用来将非旋转类型的楼宇大门。一般情况下，被环绕的立体往往都是建筑物的一部分构造，先于旋转门存在的不可移动物体。因此，可想而知，一个可环绕固定立柱安装和旋转的自动旋转门的本体结构也一定较普通旋转门要复杂的多。最基本的事实是，旋转门上所有需要环绕立柱的大型部件都要设计制作成可以一分为二的形式，特别是对于那些需要环绕立柱旋转的零部件而言，必然还会带来加工、安装调式和控制噪声方面的一系列特殊问题。因此，这种形式的自动旋转门体部分的设计制造也就是具有了相当的难度。4.1自动旋转门系统的结构特点和工作原理 自动旋转门本体分为外壳部分和内部结构部分。内部结构主要是起旋转支撑作用的定心导向圈和定心导向圈固定座，其中包括定心导向圈固定座又与立柱牢固连接，它们之间又连接成完整的圆环体，从而附着固年定于立柱上，成为旋转运动部件定心和导向的可靠约束。此圆环体的另一个作用是用来安装旋转门的驱动变速装置，驱动变速主要由电机和输出轴来驱动蜗杆转动带动蜗轮转动，在用v型带把蜗轮的速度传出，来驱动变速固定在大齿圈，旋转部分的主题部分是一个有足够强度和刚度，质量又轻松的薄壁圆柱形网筒，借大齿圈的转动可以绕立柱体的轴线旋转，圆柱形网筒上按等分角度固定安装在了规定数目的旋转门扇（一般为23扇）随筒旋转，就形成了旋转门装置。另一方面，对环柱式旋转门的控制功能的要求和安全并未因其制作难度的增加而有所降低，相反，由于环柱式旋转门的旋转质量远大于普通旋转门的旋转质量，使得对环柱式旋转门运动的精确定位控制带来了困难，这导致一般不能简单地将普通旋转门的控制系统到环柱旋转门上。4.2自动旋转门主要控制功目前普遍采用的旋转门控制和安全功能主要有以下几项1 自动启动功能 由接近传感器通知系统是否是移动物体接近或进入，以启动旋转门以常速（4r/min）自动旋转，或停止旋转门运行。2自动定位停功能 自动停止在锁门位置和密封位置停止。3防夹功能 在右边曲壁立柱（即由外入内）侧安装了红外式防夹开关装置，以防止门扇与曲壁立柱夹伤人及宠物等。4防碰功能 旋转门驱动电动机与电流检测传感器相连，当行人碰到门时会导致电动机电流的变化，传感器会将这一变化检测出来，防止门扇碰伤行人。5残疾人调速功能 自动转门设置有残疾人按扭，当残疾人通过时，即按下该按扭，转门就可以低速12r/min转动，待残疾人顺利通过后，转门自动恢复常速。6紧急按扭 自动旋转门设有紧急停止按扭，遇到特殊情况发生，需要转门停止旋转时，可按下此按扭。7紧急疏通道 但出现紧急情况时（如火警），门扇可折叠打开，形成畅通无阻通道，符合消防安全需要。8调速功能 常速为4r/min；慢速为2r/min；快速为6r/min。9夜间闭锁功能 夜间开启电子锁锁定转门，具有保安作用。电子锁具有体积小、材质坚硬、施工方便，安全性高，具有开关调节延迟时间；具有门状态和锁状态信号输出；10自动报警功能 当门玻璃遭到破坏时，可自动报警，便于有关方面对事故的处理，并具有保安作用。4.3环柱式自动旋转门的驱动控制系统设计根据对旋转门上述工作和安全能力的基本要求，制定出以下的功能和性能参数作为控制系统的设计依据。（1）旋转门的功能特点1变速功能。旋转门设有低速、中速和高速3种旋转速度，分别对应残疾、middle和high三个按扭进行切换，以适应残疾人通过、正常运转和紧急疏散对转速的不同要求。2自动转停功能。来人时自动启动；并以正常转速运转，15s无人进出，则自动停转并封门。3防夹功能。但门扇转靠进曲壁立柱时，如果行人试图从两者之间（防夹区）进入旋转门，则门立即自动停转以防夹伤行人。行人离开防夹区，门自动恢复运转。4防撞功能。 当行人紧靠右侧立柱或遇物体碰撞右侧立柱时，则旋转门马上停转，以防止撞伤行人或撞坏物体。行人或物体离开右侧立柱，门自动恢复运转。5防碰功能。 行人在旋转门通行过程中，如遇门扇碰脚后跟，则门立即自动停转，以防止撞伤行人。行人离开门扇，门自动恢复运转。6锁门功能 采用电磁锁门，只要转动琐匙即可完成自动锁门工作，快捷方便。7急停功能。当出现紧急意外事故时，按下急停按扭，门立即停转，解除急停信号，门又自动恢复运转。8暂停功能（stop扭）与急停功能相当,不同是按stop扭后,必须用残疾、middle或high三个按扭中的一个进行恢复。9残疾优先功能。当按下残疾按扭后，30s内门始终以2r/min的速度低速运转，此时按middle或high扭无效，以确保残疾人安全通过。30s后来人，门自动以正常速度运转。10电机过载保护功能。当电机过载时，门停转并且指示灯闪 报警。过载消除后门自动恢复运转。11变频器报警输出和延时自动复位功能。当变频器过压或过流时，关闭输出，门停转并报警（指示灯闪 ），延时3s自动恢复。12漏电保护功能。（2）旋转门的主要性能参数1电动机。交流电动机一台，功率为1.5w。2门转速。分为低速（2r/min），中速（4r/min）和高速（6r/min）。第五章传动系统的总体设计5.1选择电动机 选择电动机包括选择电动机的类型、结构形式、功率、转速和型号。5.1.1选择电动机的类型和结构形式 电动机的类型和结构形式应根据的电流的种类（直流或交流）、工作条件（环境、温度等）、工作时间的长短（连续或间歇）及载荷的性质、大小、起动性能和过载情况等条件来选择。工业一般采用三相交流电动机。y系列三相交流异步电动机由于具有结构简单、价格低廉、维护方面等优点，故其应用最广。当转动惯量和启动力矩较小时，可选用y系列三相交流异步电机。而自动旋转门的系统中它的转动和启动力矩较小所以应选择y系列三相交流异步电机。5.1.2确定电动机的转速 同一功率的异步电动机有同步的转速3000r/min、1500r/min、1000r/min、750r/min等几种。一般来说，电动机的同步转速愈高，磁极对数愈少，外廓尺寸愈小，价格愈低；反之，转速愈低，外廓尺寸愈大，价格愈贵。当工作机转速越高时，选用高速电动机较经济。但若工作机转速较低也用高速电动机，则此时总传动比增大，会导致传动系统结构复杂，造价较高。所以在确定转速时，应全面分析。5.1.3确定电动机的功率和型号 电动机的功率选择是否合适，对电动机的正常工作和经济性都有影响。功率选得过小，不能保证工作机的正常工作或使电动机长期过载而过早损坏；功率选得过大，则电动机价格高，且经常不在满载下运行，电动机的效率和功率因数都较低，造成很大的浪费。 电动机功率的确定，主要与其载荷大小、工作时间长短、发热多少有关，对于长期连续工作、载荷较稳定的机械（如连续工作的运输、鼓风机等），可根据电动机所需要的功率来选择，而必校 电动机的发热和启动力矩。选择时，应使电动机的额定功率稍大于电动机的所需功率。对于间歇工作的机械，额定功率可稍小于电机所需功率。 在传动系统中每对运动副或传动副（如联轴器、齿轮传动、带传动、链传动和轴承等）的效率。如表5-1 表5-1 常用机械传动和轴承等效率的该略值 类 型效率圆柱齿轮传动7级精度(油润滑)8级精度(油润滑)9级精度(油润滑)开式传动(脂润滑)0.980.970.960.940.96锥齿轮传动7级精度(油润滑)8级精度(油润滑)开式传动(脂润滑)0.970.940.970.920.95蜗杆传动自锁蜗杆(油润滑)单头蜗杆(油润滑)双头蜗杆(油润滑)0.400.450.700.750.750.82滚子链传动开式闭式0.900.930.950.97v带传动0.95滚动传动0.980.99滑动轴承0.970.99联轴器弹性联轴器刚性联轴器0.990.99运输机滚筒0.96 在计算传动系统的总效率时,应注意以下几点: (1)由于效率与工作条件、加工精度及润滑状况等因素有关,上表中所列数值是概略的范围。当工作条件差、加工精度低、维护不良时，应取低值；反之，可取高值。当情况不明时，一般取中间值。 (2)动力每经过一对运动副或传动副，就是一次功率损耗，故计算效率时，都要计入。 (3)上表中传动效率是指一对传动啮合效率，未计轴承效率。表中轴承的效率均指一对轴承而言。5.2计算总传动比和分配传动比5.2.1计算总体传动比 根据电动机的满载转速nm和工作机所需转速所需转速nw，按下式计算机械传动系的总传动比i: i=nm/nw 在另一方面,由机械设计课程可知,机械传动系统的总传动比 应等于各级传动比连乘积,如下 i=i1i2.in5.2.2传动比的分配 在设计多级传动的传动系统时,分配传动比是设计中的一个重要问题。分配传动比得不合理，会造成结构尺寸大、相互尺寸不协调、成本高、制造和安装不方便等。因此，分配传动比时，应考虑下列几点原则； 1.各种传动的每级传动比应在推荐值的范围内。如表4-2列出各传动比的推荐值。表5-2各种传动中每级传动比的推荐值传动类型传动比i的推荐值圆柱齿轮传动闭式开式锥齿轮传动闭式开式蜗杆传动闭式开式带传动链传动 2.各级传动比应使传动系统尺寸协调、结构匀称、不发生干涉现象。 3.设计几级传动减速时，应尽量使高速级和低速级的齿轮强度接近相等，即按等强度原则分配传动比。 分配的各级传动比只是初步选定的数值，实际传动比要根据选定的齿数与带轮基准直径准确计算，因而，可能与标准传动值有误差。一般允许工作机实际转速与要求转速的相对误差不大于 （35）%，当误差较大时，则应重新进行传动比分配。 根据动力源和工作条件，一般用的是系列三相交流异步电动机。初步选用1006额定功率1.5kw，满载转速为910r/min。计算出机械传动中的各个传动效率。01 =0.991.2=0.720.98=0.7052.3=0.980.95=0.9313.4=0.980.98=0.9604则整个系统的总效率为总=0.990.7050.9310.9604=0.624工作机所需要的效率sp=p电总=1.50.624=0.936kwy系列的三相异步电动机的技术数据选用的是（jb/t8680.11998）则电动机的外伸d（mm）=28，轴外伸长度e（mm）=60，电机中心高h（mm）=100，电机长度l（mm）=380。自动旋转门的转速在24r/min，这样行人就会安全通过，那么总的传动比i就应该在227.5455。由传动方案可知，i01=1。查表1-2可知:蜗轮蜗杆的传动比i12=70。v形带传动比i23=1。圆柱齿轮的传动比i34=4。则总传动比就应该为i总=470=280，在227.5455之间，因此设计合理。（3） 确定传动系统的运动和动力系数电动机轴:n0=nm=910r/min p0=pm=1.5kw t0=9550p0n0=95501.5910=15.742nm蜗杆轴：n1=n0/i01=910/1=910r/min p1=p001=1.50.99=1.485kw t1=9550p1n1=95501.485910=15.584nm蜗轮轴：n2=n1/i12=910/70=13r/min p2=p112=1.4850.705=1.047kw t2=9550p2n2=95501.04713=769.142nm大齿轮轴：n3=n2/i23=13/1=13r/min p3=p223=1.0470.931=0.975kw t3=9550p3n3=95500.97513=716.25nm门的齿轮：n4=n3/i34=13/4=3.25r/min p4= p334=0.9750.9604=0.936kw t4=9550p4n4=95500.9363.25=2750.4nm第六章蜗杆传动 蜗杆传动由蜗杆和蜗轮组成，用于传递空间垂直交错轴之间的运动和动力，在减速中蜗杆为主动件，蜗轮为从动件。 蜗杆传动的特点及应用与齿轮传动相比较，蜗杆传动具有下述特点 1.传动比大，结构紧凑，传动比等于齿数比，蜗杆头数（齿数）一般为16，远小于蜗轮的齿数，传递动力时，单级传动比可达580，分度机构中可达到1000。 2.传动平稳，无噪声蜗杆传动如螺旋传动，故传动平稳，无噪声。 3.具有自锁性。当蜗杆的导程角很小时（一般3.50），蜗杆传动具有自锁性（即只能蜗杆带动蜗轮，反之则无法驱动）。 4.传动效率较低蜗杆传动齿面间滑动速度大，齿面磨损严重，发热量高，效率低。一般传动效率=0.70.8，具有自锁性时，传动效率=0.40.5。蜗杆传动不适用于大功率传动。 5.制造成本较高为了减摩耐磨，蜗轮齿圈常用贵重的铜合金制造成本高。 6.不能互相啮合。由于蜗轮的轮齿呈圆弧形包围蜗杆，故加工蜗轮的蜗轮滚刀参数与工作蜗杆的参数必须完全相同（包括滚刀的模数、压力角、头数、分度圆直径及加工中心距等）。所以，仅模数、压力角相同的蜗杆与蜗轮是不能任意互换啮合的。 蜗杆传动常用于传动比较大，结构要求紧凑，传动功率不大的场合。6.1圆柱蜗杆传动的主要参数1.模数m和压力角 通过蜗杆轴线并垂直于蜗轮轴线的平面，称为中间平面，在此平面内蜗轮与蜗杆的啮合就相当于齿轮与齿条的啮合。因此，规定在中间平面内的参数为标准值，即蜗杆的轴向模数等于蜗轮的端面模数，用m表示；蜗杆的轴向压力角等于蜗轮的端面压力角，一般取标准的压力角=200。2.蜗杆分度圆直径d2 由于加工蜗轮齿的滚刀参数与工作蜗杆的参数必须相同,为限制蜗轮滚刀的数目,将蜗杆分度圆直径d1标准化，其值与模数匹配，分度圆直径与模数的比值,称为蜗杆直径系数。选用的标准为gb100851998根据表中就可以知道当蜗杆的分度圆直径和模数选定后，蜗杆的直径系数也确定了3.蜗杆分度圆柱导程角蜗杆分度圆导程角如下公式:tan=z1px1/d1=z1m/d1=z1/qpx1蜗杆的轴向齿距z1蜗杆的头数根据下列选择确定tan=0.1 =5.80 由公式可知d1越小或q越小，导程角越大，传动效率就越高，但蜗杆的刚度和强度越小。通常，转速转速较高的蜗杆可取较小的d1值，蜗轮齿数z2较多可取较大的d1值。 对于普通蜗杆传动，除模数和压力角相等外，杆的导程角应等于蜗轮的螺旋角，且旋向相同。4.传动比 、蜗杆头数z1和蜗轮齿数z2 当蜗杆转一圈时，蜗轮将转过z1/z2圈。因此其传动比为:i=n1/n2=z2/z1=d2/d1tann1，n2蜗杆和蜗轮的转速（r/min）；d2蜗轮的分度圆直径(mm)。 对单级动力蜗杆传动是580，常用为1550。一般减速系统中圆柱蜗杆传动比的比值为5，7.5，10，12.5，15，20，25，30，40，50，60，70，80。 通常蜗杆头数z1=1，2，4，6。传动比大时，取z1=1，但传动效率较低；要求传动自锁时，必须z1=1，且3.50。传递功率较大时，为提高效率可采用多头蜗杆，取z1=26。蜗轮齿数z2=iz1。为了避免蜗轮轮齿产生根切，应使z229。z2也不宜过多，一般z283，否则但模数一定时会使结构尺寸太大，蜗杆长度也增加，导致其刚度和啮合精度下降。对于动力蜗杆传动，常用z2=2970。传动运动时，z2不受限制。z1，z2，及i的推荐值z1，z2，及i的推荐值蜗杆头数z11246蜗轮齿数z229832963296329，31传动比i298314.531.57.2515.754.83，5.17导程角30808016016030028033.505.中心距蜗杆传动中心距计算公式为:a=(d1+d2)/2=m(q+z2)/2 对于普通圆柱蜗杆传动,其中心距尾数应取为0或5mm：标准蜗杆减速的中心取为标准值，取是标准值取（gb100851988）。为了配凑成标准的中心距，蜗杆传动常需要变位。但由于d1已标准化，故蜗杆不变位，只对蜗轮进行变位修正。蜗杆减速的标准中心距40506380100125160(180)200(225)250(280)315(355)(400)(450)500 总上所述在选择中心距、模数、分度圆、蜗杆头数、蜗轮齿数、传动比之间关系要满足上述的关系选择如下： 中心距a=70，模数 m=4，蜗杆分度圆d1=40，蜗杆头数 z1=1，蜗轮齿数 z2=70。 6.2蜗杆传动的几何尺寸计算此减速装置的蜗杆传动主要几何尺寸的计算如表61表61此系统的蜗杆传动的几何尺寸计算表名称符号计算公式基本参数齿数zz1=1,z2=iz1=7070模数mm=4压力角=20。齿顶高系数ha*标准值ha*=1顶隙系数c*标准值c*=1几何尺寸齿顶高haha1=ha2=ha*m=m=4齿根高hfhf1=hf2=（ha*+c*）=1.2m=4.8齿高hh=ha+hf=2.2m=8.8齿距pp=px1=px2=m=12.56蜗杆分度圆直径d1d1=40蜗杆齿顶圆直径da1da1=d1+2m=40+8=48蜗杆齿根圆直径df1df1=d12.4m=30.4蜗杆齿宽b1b1=2.5m(z2+1)1/2=84蜗轮分度圆直径d2d2=mz2=470=280蜗轮喉轮直径da2da2=d2+2m=288蜗轮齿根圆直径df2df2=d22.4m=270.4蜗轮外圆直径de2de2=da2+m=292蜗轮齿宽b2b2=0.7da1=0.74833.6蜗轮齿宽角2arcsinb2/d11140蜗轮齿顶圆弧半径ra2ra2=d1/2m=16蜗轮齿根圆弧半径rf2rf2=da1/2m=20中心距aa=(d1+d2)/2=1606.3蜗杆传动的失效形式及设计准则1.滑动速度 蜗杆传动工作时，齿面间有较大的相对滑动，滑动速度口。沿蜗杆的螺旋线方向，滑动速度vs为:vs=v1/cos=d1n1/601000cosv1蜗杆在节点的圆周速度自动旋转门的减速装置中的蜗轮与蜗杆滑动速度:vs=(3.1440910)/601000cos5.80.915m/s2失效形式 在蜗杆传动中，由于蜗杆蜗轮齿面相对滑动的速度较大，摩察和发热严重，其主要失效形式为齿面胶合、磨损、点蚀和轮齿折断。在闭式传动中容易出现齿面胶合或点蚀，在开式传动中主要是磨损和轮齿折断。3.设计准则 由于蜗杆齿为连续的螺旋，且材料强度高于蜗轮，失效总发生在蜗轮轮齿上，故一般只对蜗轮齿进行计算。对于蜗杆传动的胶合和磨损，至今尚无妥善的计算方法，一般用齿面接触疲劳强度和齿根弯曲疲劳强度进行条件计算，在选取许用应力时，考虑胶合和磨损失效因素的影响。 蜗杆传动的设计标准是：对于闭式蜗杆传动，一般先按齿面接触疲劳强度计算，验算轮齿的弯曲疲劳强度，必要时还要进行热平衡计算，对于开式蜗杆传动，只需按齿根弯曲疲劳强度设计。 若蜗杆刚性差，弯曲变形过大会造成齿面胶合不良，还应对蜗杆进行刚度验算。6.4蜗杆和蜗轮的材料 针对蜗杆传动的失效形式，蜗杆、蜗轮的材料不仅应用足够的强度，而且要有良好的减摩耐摩性能和抗胶合的能力。通常采用淬硬摩削的刚制蜗杆与青铜蜗轮齿圈相配。6.4.1蜗杆材料 蜗杆材料为了提高耐磨性和承载能力，多数蜗杆需要经淬火、磨削和抛光。蜗杆常用材料如表62表62常用蜗杆材料材料类型与牌号热处理齿面硬度齿面粗糙ra/um适用场合渗碳钢 渗碳淬火5663hrc0.81.6高速重载或冲击较大和精度要求高的传动表面淬火钢表面淬火4555hrc0.81.6重载或较重要传动调制钢调制270hbs6.3不重要的或低速传动 根据上表可知自动旋转门中传动过程中是重要传动蜗杆应选用材料为表面淬火钢，热处理：表面淬火；齿面硬度：4555hrc；齿面粗糙度ra/m:0.81.66.4.2蜗轮材料 常用的蜗轮材料为青铜。锡青铜具有良好的耐摩性和抗胶合性能，但抗点蚀能力低，价格高，用于滑动速度vs5m/s的重要传动。铝铁青铜、猛黄铜等力学性能较好，价格低,但减摩察性稍差，抗胶合能力低，适用于vs5m/s的场合。对于vs2m/s传动，蜗轮材料可用灰铸铁。从上面的计算和查表63可知:表63常用的蜗轮材料和许用接触应力无锡青铜蜗杆副材料滑动速度vs/(ms_1)适用场合蜗轮蜗杆0.250.5123468铸造铁青铜钢淬火25023021018016012090重载和较大冲击载荷铸锰黄铜钢淬火2152001801501359573稳定轻、中载 根据上表可知自动旋转门中传动过程中是重要传动载荷稳定中载即蜗轮就应选择铸锰黄铜蜗轮许用接触应力h2 =180mpa。6.5蜗杆传动的强度计算6.5.1蜗轮齿面接触强度计算 为了防止齿面产生胶合和点蚀，对于刚制蜗杆与青铜蜗轮匹配时齿面接触疲劳强度效核公式h=480(kt2/d1d2)1/2=480(kt2/m2d1z22)1/2h2 设计公式m2d1480/z2h2 2kt2式中 k载荷系数，一般取k=1.11.4，当载荷平稳、蜗轮圆周速度v23m/s 和7级以上精度时，取较小值，否则取较大值；h最大接触应力mpah2 蜗轮许用接触应力mpa疲劳强度效核:h=480(kt2/d1d2)1/2=480(kt2/m2d1z22)1/2=480(1.115.584)/164070701/=1.123mpah2 设计公式m2d1480/z2h2 2kt2m2d1=1640=640(480/(z2h2 )2kt2=480/(70180)2(1.115.584)=0.025满足上式关系,即设计合理 当蜗杆与蜗轮配对的材料为钢对灰铸铁时可将上公式中的常数480改为497。其符号意义和单位相同。当蜗轮齿圈材料为锡青铜时，蜗轮的主要失效形式为疲劳点蚀。当蜗轮材料为锡青铜或会铸铁时，蜗轮的主要失效形式为胶合，这时接触强度的计算是条件性计算，故许用应力应根据材料组合和滑动的速度来决定。6.5.2蜗杆传动的效率 与齿轮传动类似，闭式蜗杆传动的功率损耗包括三部分：啮合损耗、轴承摩察损耗及油谷润滑时的搅油损耗。其中最主要的是齿面的相对滑动而引起的啮合损耗。第七章带传动 带传动是机械传动系统中用以传递运动和动力的常用装置之一。带传动是由带和带轮组成的饶性传动。按其工作原理分为摩察性带传动和啮合型带传动。摩察型传动靠带与带轮接触面上的摩察力来传递运动与动力。啮合型带传动靠带齿与带轮齿之间的啮合实现传动。7.1普通的v带传动 设计普通v带传动必须确定的内容是：带的型号、长度、根数，带轮的直径、宽度和轴孔直径，中心矩，初拉力及作用在轴上之力的大小和方向以及v带轮的主要结构尺寸等。设计计算时应注意以下几个方面的问题：（1）设计带传动时，应注意检查带轮的尺寸与传动系统外廓尺寸的相互协调关系。（2）设计带传动时，一般应使带速v控制在525m/s的范围内。若c过大，则离心力大，降低带的寿命；反之，若v过小，在传递功率不变，则所需的v带根数增多。（3）为了使每根v带所受的载荷比较均匀，v带的根数z不能过多，一般取z=36根为宜，最多不超过8根。（4）一般情况下，带传动的最大有效拉力与主动带轮上包角成正比，为了保证v带具有一定的传递能力，在设计中一般要求主动带轮上的包角大于等于120度。（5）为了延长带的寿命，带轮的最小直径应大于或等于该型号带轮所规定的最小直径，且为直径系列值。带轮直径确定后，应该计算带轮传动的实际传动比和从动轮的转速，并以此修正减速装置所需的传动比和输入转矩。7.2v带轮的材料和结构 带轮常用的材料为铸铁,带速v25m/s时,可采用ht150,v=2530m/s时可用ht200,速度更高时可采用铸钢。铝合金带轮和塑料带轮常用于小功率传动。 带轮由轮缘（用于安装v带轮的部分）、带 （带轮与轴相联接的部分）和轮辐（轮缘与轮 相联接的部分）三部分组成。轮缘尺寸查（gb/t11541997）。根据带轮直径的大小，普通v带轮有实心轮、辐板式轮、孔板式轮、椭圆辐轮四种典型结构。7.3带传动的计算 带传动中心距小,结构紧凑,但带短使绕转次数增多,从而降低带的寿命,同时使包角减小,导致传动能力降低。中心距过大，不仅使传动结构尺寸增大，当带速较高时，还会引起带的颤动。设计应按具体情况参考下式初步确定中心距a0。0.7(dd1+dd2)a02(dd1+dd） 带长l可通过带传动的几何关系 l=2a+1.57(dd1+dd2)+(dd1dd2)/4a 根据初定的中心距a0计算出带长l0查表取得接近的基准长度ld，在按下述近似公式计算实际中心距a：a=a0+（ldl0）/2 考虑安装、调整、补偿初拉力的需要，中心距应留出一定的调整余量。一般为：amax=a+0.03ld,amin=a0.015ld 因为旋转门的直径是四米,即在选择则带的长度应大于或等于四米。查表（gb/t115