毕业设计（论文）-基于多层建筑的小型电梯传动系统设计.doc

第 i 页 基于多层建筑的小型电梯传动系统设计 摘 要 随着社会的不断发展，中国城市化的水平越来越高，而电梯作为人们在城市生活 中不可或缺的运输工具必将越来越体现其价值。我国大多数多层建筑居民楼都没有 安装电梯，居住在高层的居民，尤其是老年人，上下楼、搬运东西都很不便。普 通电梯安装要求高，而且价格以及安装、维护费用昂贵。本项目力求研制出一种 新型电梯， 现有建筑物 经过简单 改造 就可安装 ；也可安装在新的建筑物上以 提升房屋品质。本项目主要针对没有预留井道现有建筑物 ，在综合考虑安装、 制造、施工等多方面因素及满足整套系统的可靠性之下研究与之相适应的电梯传 动装置和结构。 在经过查找资料、计算及考虑各方面因素后，我决定精心设计一种电梯, 在不过多地改造居民楼的前提下，采用把 h 型刚固定在墙壁上，轿箱沿着 h 型钢运行， 在型钢上安装齿条，齿条与轿箱上的齿轮配合传动，来提升轿箱，传动部分采用蜗轮 蜗杆一级减速机构，并且利用自琐的特性，把电动机、减速器都固定在轿箱上，轿箱 的的下面安装随行电缆。其产品为社会所能承受，将会受到欢迎，市场前景可观，确 实给社会带来方便。该项研究涉及到机械设计、机械制造 、材料学 、自动控 制、建筑结构等方面的跨学科内容,无论是对社会 ,还是对行业都会产生重大 影响。 关键词：电梯，蜗轮蜗杆，自锁，齿轮齿条 第 ii 页 a mini-elevator elevator of traditional system design on multi-storey building author: xie wenwei tutor: li ansheng abstract with the continuous development of the society, the level of chinas urbanization is higher and higher, while the elevator as an indispensible means of transport in urban life will increasingly reflects its value. in our country, most of the multi-storey residential buildings have not installed elevators, for the residents living in the high-level, especially the elderly people, it is inconvenient to go up and down stairs or carry things. the installation requirements of common elevators are strict, and their price and the fee of installation and maintenance are high. the project strives to invent a new type of elevator that can be installed in the existing buildings through the simple alteration, and it can also be installed in new buildings to improve the house quality. the project aims to the existing buildings which have not the reservation hoist way. synthetically considering the installation, manufacturing, construction and other factors and meeting the reliability of the entire system, we study the elevator rolling device and structures which corresponds to. after searching for information, calculating and considering various factors, i decide to elaborately design a kind of elevator. simply alerting the residential buildings, we have h type steel fixed on the wall, lift-box moving along the h type steel. the match of rack on h type steel and a wheel gear on lift-box elevates lift-box. the moving part adopts the first-level deceleration institution of handle turbine worm and makes use of the characteristic of auto- lock. the electric motor and decelerate machine are fixed on the lift-box, underneath which we install an accompanying electric cable. this product can be accepted by the society and it will be welcome. its market prospect is considerable, and indeed it will bring convenience to the society. the research involves machine design, machine manufacturing, material science, 第 iii 页 automatic control, building construction etc. cross-curricular contents. both for society and industry it will have a significant impact. key words: elevator, handle turbine worm, auto-lock, pinion and rack 第 iv 页 目录 摘摘 要要 i i 1 1 绪论绪论 1 1 1.1 课题背景 .1 1.2 设计的背景 .2 1.3 项目的前景分析 2 2 2 电梯传动方案的选择电梯传动方案的选择 3 3 3 3 原动机的选择原动机的选择 7 7 4 4 传动零件的设计计算传动零件的设计计算 9 9 4.1 齿轮轴的计算 9 4.2 齿轮的设计计算.9 4.3 齿条的设计 .12 4.4 齿轮轴上零件的设计 15 5 5 联联轴轴器器的的设设计计1818 5.1 选择联轴器的类型 18 6 6 减速器的设计及润滑减速器的设计及润滑1919 6.1 减速器各轴的运动、动力参数 19 6.2 蜗杆副的设计20 6.3 蜗杆传动的润滑24 总结总结 2525 致谢致谢 2626 参参考考文文献献 2727 第 1 页 1 绪论 1.1 课题背景课题背景 电梯是机电一体化的典型产品，大力开发电梯产品不仅可以供给各行业部门所需 的运载设备而且可用带动高新机电技术的发展。 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） 。 垂直电梯是建筑物内垂直（或接近垂直）运输工具的总称。其种类十分繁多，可 从不同的角度进行分类，常见的有下列几种： 1、按用途分类有： 乘客电梯（客梯） 、客货电梯、货梯（载货电梯） 、病床电梯（医梯） 、住宅电梯、 服务电梯（杂物梯） 、船舶电梯、观光电梯和车辆电梯（汽车库） 。 2、按驱动方式分类有： 直流电梯、交流电梯、液压电梯、齿轮齿条电梯、直线电动机驱动电梯（有被交 流电梯代用的趋势） 。 3、按轿厢运行速度方式分类（暂时规定）有： 低速电梯（v25m/s） 、超高速电 梯（v5m/s） 。 4、按操作控制方式分类有： 手柄开关操作电梯、控钮控制电梯、信号控制电梯、集称选控制电梯、并联控制 电梯、群控电梯。 5、按有无司机分类有： 有司机电梯、无司机电梯、有/无司机电梯。 6、特殊电梯有： 斜行电梯、立体停车场电梯、建筑施工电梯。 1.2 设计的背景 近几年来，中国电梯行业迅速崛起，庞大的市场潜力令世界瞩目。1980 年，全国 第 2 页 制造电梯 2249 台，到 2005 年底全国生产电梯达到 13.5 万台。26 年间，中国电梯产量 增长了 60 多倍，年产量达到并超过世界总量的 1/3，电梯制造企业和制造总量居全球 第一，中国已经成为电梯制造大国。 随着社会发展和物质生活水平的提高，电梯成为人们工作、生活中不可或缺的楼宇交 通工具，而电梯轿厢正是乘客了解电梯性能、感受电梯品质、品评电梯档次的最直接 环节。资本和技术主宰一切的时代已经过去，创意的时代已经来临。这句从美国硅谷 到华尔街的流行语，现在流行到了中国。作为世界上为数不多的电梯设计大赛，设计 作品必须着眼未来，必须致力于让我们的生活每天都发生细微变化，致力于创造更理 想的生活方式、创造更和谐的生活空间，彰显多彩多姿的电梯文化，倡导电梯轿厢设 计的最新理念，探讨电梯轿厢设计的未来发展方向。正是基于此，中国电梯协会，中 国电梯杂志编辑部、上海三菱电梯有限公司共同举办“上海三菱杯中国电梯轿厢设计 大赛” ，提出“人文、科技、时尚”的主题，其目的是表彰、推动、宣传、展示电梯轿 厢设计中的原创思维与创新精神；发现优秀的轿厢设计人才；探寻未来的轿厢设计趋 势，使电梯轿厢在设计上达到科技、人性化与美感的高度融合和统一。 1.3 项目的前景分析 据统计资料，我国大约有 3 亿人居住在城市。他们住居的楼房基本上都没有安装 电梯，再考虑到各个城市的消费水平，在大、中型城市的居民都需要现粗略计算这种 小型电梯的需求量。假设每 200 人需要电梯一部，则约需要 15 万部电梯的。本次设计 的电梯也可以安装在其他建筑物上，由此推断，本项目的需求市场很大。 为了便于电梯使用时的管理，可以安装电梯使用记费系统，所有的乘客必须刷卡 乘坐电梯。这样，方便了小区物主对电梯使用的管理，既节省了管理上的资金，有给 业主的使用带来了很多方便。 2 电梯传动方案的选择 最早的垂直运输电梯采用卷轮结构，称为鼓轮式电梯。这种电梯在使用上很 第 3 页 不安全。当电梯上下行程控制元件失灵，超越顶层的极限位置接近楼板时，钢丝 绳继续被鼓轮卷绕，轿厢会撞击楼板，以致钢丝绳被拉断，轿厢从最高处自由落 下，引起重大事故。为解决这种电梯的缺点，人们将电梯从卷扬结构变为曳引结 构，大轮称为曳引轮，被曳引电动机拖动旋转。这种设计方式避免对重与轿厢相 互碰撞。连接轿厢于对重是钢丝绳，称为曳引钢绳，这种曳引方法的特点是：当 轿厢运行至顶层时，对重处于底层；轿厢运行至底层时，对重处于顶层，若电梯 曳引电机失控，向上、下极限位置运行时，对重或轿厢将达到地坑地面，然后曳 引钢丝绳开始打滑，不会出现钢丝绳被拉断的事故。同时，由于曳引电机钢绳不 在鼓轮上缠绕，可以方便d 增加钢丝绳的根数，电梯曳引方式的改变大大提高 了电梯的安全性 4。 电梯作为一种运输机械，它要求其传动装置能满足大距离在垂直方向上运动， 并且有较高的传动精度和传动效率，通过对各种能实现上、下运动的机构进行， 主要有以下几种： 第一；钢丝绳式：通过钢丝绳的拽引轿厢，实现轿厢的升降。 第二；液压、气压式：向液压（气压）缸中输入液压油（气体），使活 塞实现升缩，把活塞的末端与轿厢连接，实现轿厢的升降。 第三；齿轮齿条式：固定导向轨道和安装齿条，在轿厢上安装齿轮，由电动 机带动齿轮旋转，变转动为直线运动，从而达到轿厢上下运行的目的。 第四；螺杆式：把大螺母与轿厢想连接，螺杆垂直布置，通过电动机带动杆 旋转，由于螺杆螺母间有螺旋角，把螺杆的转动变成螺母的上下运动，从而使与 螺母连接在一起的轿厢上下运动。 本次设计所研究的电梯主要安装于已经建成的房屋,这些房屋一般都没有 预留安装电梯的机房 ,为这些房子设计电梯 ,既需要考虑各种传动方式的优缺 点，又要考虑把这些传动方式合理地与建筑物连接起来，要求对建筑不能有较大 的改造施工。 既要考虑其实用性和安装的问题。通过现场参观各种居民楼房的建筑布局, 发现步行楼梯的布置位置主要有图2-1 所示的两种： 图 2-1 建筑物楼梯布置形式 第 4 页 我国现有的居民楼的步行楼梯的布置方式，主要有以上两种。对于这两种形 式的楼房，在其步行梯的墙面上安装电梯，主要考虑因素有以下几点： 第一；电梯的安装位置是否影响步行楼梯的正常使用； 第二；电梯安装运行后，是否对建筑物的墙体结构的受力状况有影响； 第三；安装的电梯与搭配是否和谐。 如果要在楼房的其他位置安装电梯，对建筑物的施工工程量较大。按照现 行的电梯安装情况，大多建筑物在安装电梯前就预留井道。如果对已经建成的楼 房增加井道，这将增加施工成本。通过查阅相关资料，和请教有实际工程经验的 工人师傅，认为比较合理的安装位置为图2-1 所示的 ab 电梯的安装在步行 电梯的一侧，把电梯的入口设置在一楼和二楼之间的平台处，在每两层之间的平 台设置出入口，居住在各层的居民上下半层就可以方便乘坐电梯。 拟定电梯安装位置后，选用合适的驱动方式。 图 2-2 所示驱动方式，都只适合在预留井道的前提下安装电梯，它们只适 合于安装于建筑物的内部。如果不进行较大规模的土建施工，不能采用这几种传 动方式应用于实际工程中。如果采用螺杆式，这种传动方式要求把大螺母与轿厢 连接起来，螺母与一根竖直的螺杆相配合，螺杆的轴线平行与墙的表面。工作时， 电动机通过一套传动系统，带动螺杆的旋转，由于螺旋副 曳引式 液压式 油压间接式 图 2-2 常用电梯的驱动形式 第 5 页 的特点，螺母就沿螺杆轴线方向运动，带动轿厢上下运动，达到上下运送货物或 人的目的。建筑施工时，必然要求在安装电梯的墙壁一侧建立地基，把螺杆竖直 安装，并且螺杆的垂直度要求较高。如果从建筑物上引出拉杆，保证螺杆的竖直， 这种方式可以满足螺杆垂直度要求。但是，这种方式影响 了轿厢的上下运行。如果采用其他方式固定螺杆工程造价会很高，再加上螺旋副 制造难度较大，加工成本高。选用此传动方案，工程造价高，不适合用来做较大 距离的传动。通过各种方案的比较，综合考虑使用性和经济性能，拟用齿轮齿条 传动方式。传动机构示意图如图2-3 所示： 第 6 页 图 2-3 电梯传动系统结构图 1、齿条 2、齿轮 3、轴承 4、联轴器 5 、轴 6、锥齿轮 7、联轴器 8、蜗轮蜗杆减速器 9、电动机 9 采用齿轮齿条传动，齿条固定在建筑物上，齿轮安装在轿厢上，电动机 带动齿轮旋转，变转动为直线运动，从而达到轿厢上下运行的目的。 根据电梯的使用条件，以及电梯的起升高度较低等特点，轿厢的额定运行速 度过高将会产生振动、噪音。参考采用齿轮齿条传动的施工电梯的设计，我们初 定电梯的运行速度为。0.4/m s 第 7 页 3 原动机的选择 电动机是电梯上升的动力源，电梯的运行状况和舒适性主要由电机决定。 选择满足功能要求的电机是能否设计好电梯的关键。所选的电动机应 有较大 起动转矩倍数并适于短时重复工作。参考电梯设计规范，电动机的工作制与 工作级别 有相关要求，设计规范要求： 不频繁使用的设备，其驱动机构的工 作级别可参考gb3811 定为 m4-m5 级，电动机的接电持续率不低于25： 较繁忙使用的设备，其驱动机构的工作级别不低于m6，电动机的接电持续 率不低于 40。所设计的电梯工作时启动频繁，启动的转矩较大。 设计任务要求，电梯的最大承载重量为500kg，电梯的运行速度为小于 1。根据实际考虑电梯的运行速度设计为0.4。并且电梯能频繁启动，sm/sm/ 运行平稳。按设计要求，以及工作条件查阅相关标准，选用小功率变频调速三相 异步电动机，此种电机适用于变频调速电梯。 查减速器设计实例精解表 2-1 可知各机构的传动效率为： ；8 . 0 蜗杆 ； 99 . 0 联轴器 ；)(97 . 0 一对 轴承 ；96 . 0 锥齿轮 96 . 0 齿轮齿条 工作机的总效率为： 68 . 0 22 齿轮齿条 锥齿轮轴承蜗轮蜗杆联轴器总 电梯上升所需最大功率： kw mgvfv pw96 . 1 1000 4 . 08 . 9500 10001000 所以电动机所需工作效率为： kw p p w 9 . 2 68 . 0 96 . 1 0 总 查选用 ytd132-c4/18c 型调压调速电动机，电动机的功率为4kw，额定电压 第 8 页 为 380v,额定频率为 50hz,同步转速为 1500r/min。 please contact q 153893706 give you perfect drawings 第 9 页 4 传动零件的设计计算 4.1 齿轮轴的计算齿轮轴的计算 取齿轮的模数为5，齿数为 20，齿轮的分度圆直径为100mm。电梯上升 速度 v。计算安装齿轮轴的转速n：sm/4 . 0 （4-1） mz v n 60 式中 v 轿厢运行速度 m 齿轮的模数 z 齿轮的齿数 由式 4-1 计算得，电动机的转速为1500r/min，由此可以计min/75rn 算传动系统的传动比： 20 min/75 min/1500 r r i 4.2 齿轮的设计计算 通过查阅相关材料，根据实际工程使用情况。取传动齿轮的模数为 5，齿轮的齿数为20。齿轮的材料为40cr，热处理方式为调质。下面对齿轮 进行校核 。 所设计的齿轮用于是开式装置、低速重载情况下工作。开式齿轮的失效形 式主要有轮齿折断、齿面磨损 、齿面胶合等形式。所设计的齿轮在以上叙述 的工作情况下，必须有足够的、相应的工作能力，以保证在整个工作寿命期间不 致失效。因此，必须以保证齿面抗磨损及齿根抗折断能力两准则进行计算。由于 现阶段对齿面抗磨损能力的计算方法尚不完善，对齿轮的设计计算仅保证齿根弯 曲疲劳强度作为设计准则。 齿轮在受载时，齿根所受的弯矩最大，因此齿根处的弯曲疲劳强度最弱。 考虑齿轮的制造成本，和工作条件。采用低精度齿轮。这种齿轮的制造误差较大， 实际上多由在齿顶处啮合的齿轮分担较多的载荷，只需按全部载荷作用于齿顶来 计算齿根的弯曲强度。建立受力模型来计算（如图4-1 示）： 第 10 页 图 4-1 齿轮齿条受力简图 其中：作用在齿条上的作用力，其计算式为 f 20cos2 g f 假设齿轮为一悬臂梁。在实际工作时，由于电动机以及减速器的影响，在 同时啮合的齿对间，载荷的分配并不是按接触线均匀分布。因此，在计算齿轮传 动强度时，按接触线单位长度上的最大载荷： 由于齿轮、齿条所受的力为一对作用力，故齿轮所受力为。上式可变f 为： （4-2） 2 20cos g ff nt 其中：齿轮所受的圆周力，单位为n； t f 作用在齿面上的法向载荷，单位为n； n f g 工作时，承载的最大载荷，单位为n. 由机械设计 公式 10-4 知，齿根危险截面的弯曲应力为 （4-3） 0f safat ff bm yykf 把公式 4-2 带入 4-3 得： 第 11 页 （4-4） 2 f safa f mb ykgy 其中： 齿轮应力矫正系数； sa y 齿形系数； fa y m 齿轮的模数； b 齿轮的厚度； k 齿轮载荷系数 . k kkkk va 使用系数是考虑齿轮啮合时外部邻接装置引起的附加动载荷影响系数。 a k 它取决于所使用电动机的机械特性、质量比、联轴器的类型，查机械设计 表 10-2 可得齿轮的使用系数为 1.5。 a k 动载荷系数 kv是由于直齿轮在啮合过程中，由双对齿啮合到单对齿啮合， 或是由单对齿啮合到双对齿啮合的过度期间，由于啮合齿对的刚度发生变化，查 机械设计 图 10-8 得动载荷系数kv为 1.23。 齿间载荷分配系数是由于齿轮与齿条啮合的过程中，不管是单对还是双 k 对齿啮合时，由于齿距误差及弹性变形等原因，啮合齿的接触线长度不一定是齿 厚 b，进行强度校核时应按平均单位载荷大于p 的值计算，查 机械设计 表 10-3 得齿间载荷分配系数为 1.21。 k 齿向载荷分配系数是由于轴承对齿轮作不对称布置，受载前、轴的弯曲变形 k 很小，齿轮的啮合正好正常；受载后，轴产生弯曲变形，轴上的齿轮也就随之偏 斜，这就使作用在齿面上的载荷沿接触线分布不均匀。在校核齿轮的强度时，为 了计算齿面上载荷沿接触线分布不均 匀的现象。根据 机械设计 表 10-4 和图 10-13 得： 计算得=1.76 和=1.32。 h k f k 综合以上查阅的数据，由公式计算得载荷系数k=2.946。 k kkkk va 查机械设计 表 10-5 可得： 齿轮的应力矫正系数为=1.55， 齿形系数=2.80 sa y fa y 第 12 页 把以上数据带入公式4-4 中： mpa mb ykgy safa f 4 .104 6052 55 . 1 8 . 28 . 9500946 . 2 2 齿轮的许用应力的计算式为： （4-5） s k fen 其中： s疲劳安全系数，对于弯曲疲劳强度来说，如果一旦发生断齿， 就会引起严重事故。查阅特种设备安全技术规范一书，取齿轮的工 作级别为 m4。对应的安全系数为s=4.5。 考虑应力循环次数影响的系数，应力循环次数的计算方法是： n k 设 n 是齿轮的转速（单位为r/min） ，j 为齿轮每转一圈时，同一齿 面啮合的次数；为齿轮的工作寿命，则齿轮的工作应力循环次数n n l 按下式计算： n = 60njlh.= 601001360850=8.64108 齿轮的疲劳极限。 fe 查机械设计 图 10-20 得：=700mpa:查机械设计 图 10-18 得： fe =1.0 n k 按公式 3-7 计算齿轮的许用应力为: mpa s k fen 6 . 155 5 . 4 7000 . 1 由公式 3-6 计算得齿轮的弯曲应力为由公式 4-5 计算的齿轮的97.93 f 许用应力为比较可知，故所设计的齿轮符合使用要求。 6 . 155 f 4.3 齿条的设计 当标准外齿轮的齿数增加到无穷多时，齿轮上的基圆和其它圆否变成相互平 行的直线，同侧渐开线齿廓也变成了互相平行的斜直线齿廓。分析可知齿条具有 以下特点： 1)齿条同侧齿廓为平行线,它在与齿 顶线平行的任一直线上具有相同齿距 第 13 页 ；mppi 2)齿条直线齿廓上各点具有相同的压力角,等于直线齿廓的齿形角,一般 为标准值 ；20i 当齿轮齿条标准安装时,齿轮分度圆与齿条分度线重合,啮合角等于齿形角 ;齿 轮以角速度转动 , 带动齿条以线速度作直线移动v 11r vvp 电梯对齿条杆部表面有很高的耐磨要求,为此需要一套表面精加工工艺及 加工参数的设定 ,对齿条的表面特征控制,并不能要求最光洁的表面,而是要 获得符合使用要求且能经济加工的表面特征。在齿条和齿轮相对运动时增加了其 齿条的磨损。 rz 值太小 ,将降低齿条表面的储油功能,使齿条和齿轮相对运动 时产生干摩擦 ,加剧了齿条齿轮副的磨损。调质处理前表面清洁度不够好, 渗碳层厚度不够 ,层厚不均匀 ,表面微裂纹密度分布不合理等因素,表面吸附 异物等现象 ,使其表面波形破坏 ,影响齿条的使用寿命。齿部不得有影响使用 性能的缺陷，也不得焊补。精度不低于gb10095 和 gb10096 中规定的 9-8- 8 级。 齿条的校核：齿条的受力模型如图4-3 所示。 齿条与齿轮相啮合，齿条和齿轮的参数必须相一致。因此，齿条的模数为 5，压力角为。齿条的厚度为70mm，在与齿轮相啮合传动时，有效的受力长 0 20 度为齿轮的齿厚b=60mm。齿轮和齿条相啮合，有时是一对齿啮合，有时是两对 齿啮合。当齿条的齿顶与齿轮的根部相啮合时，另一对齿也在进入啮合，在这种 图 4-2 齿轮齿条传动图 第 14 页 情况下，虽然对齿条的齿根的 图 4-3 齿条受力模型图 力臂最长，但是作用在单个齿上的力并不大。此时，齿根的弯曲应力并不是最大。 齿根所受的最大弯矩发生在轮齿啮合点位于单对齿啮合区最高点。因此，齿根弯 曲强度应按载荷作用于单对齿啮合区最高点来计算。 剪应力的计算： 齿条根部的截面面积s 为： 70mm20.24mm=1416.8mm2 轮齿受力为，其中 g 为轿厢承载的最大重量。 2 g 轮齿根部剪应力为： mpa s g t73. 1 8 .14162 8 . 9500 2 弯曲应力的计算： mpa bh mchg bh mch g w m 74 . 3 24.2060 5)25 . 0 1 (8 . 95003)(3 6 )( 2 22 * 2 * 查机械设计 表 15-1，45 钢的剪切疲劳极限：弯曲疲劳极mpat135 1 限为。取齿条的工作等级为m4,所对应的安全系数为。mpa60 1 4.5 第 15 页 齿条剪切许用应力为： mpa t t30 5 . 4 135 5 . 4 1 齿条的许用弯曲应力为： mpa 3 . 13 5 . 4 60 5 . 4 1 由计算比较可知，故齿条符合使用要求。tt 4.4 齿轮轴上零件的设计 轴承所受载荷的大小、方向和性质，是选择轴承的类型的主要依据，设计需 要轴承的主要承受收径向力，轴向承受的载荷很小，轴承的转速较低，轴承的载 荷较大，考虑各类轴承的特点。选用圆柱滚子轴承，代号为n211e。下面对 轴承进行校核。轴承在轴上的布置如图4-4 所示： 图 4-4 轴承安装图 计算 a、b、c 处所受的力： 由图示可知， c 处的作用力的大小即为此轴所支撑轿厢的重量，即: c f =g/2=2509.8=2450n c f 对 a 处：固定 b 点， a、c 两出的力对 b 点的力矩为零，列平衡方程为： n l fl fa ab cbc 2 .7424 66 2450200 对 b 处：固定 a 点， b、c 两出的力对 a 点的力矩为零，列平衡方程为： 第 16 页 n l fl f ab cac b 2 . 9874 66 2450266 计算 a、b 两处轴承的计算轴向力，对于圆柱滚子轴承，由机械设计 表 13-5 可得，径向动载荷系数x 取 1，轴向动载荷系数y 取 1.2。因为两轴 承在工作时轴向载荷很小，在计算时可以忽略不记。在轴承在实际工作时，支乘 中会出现一些附加载荷，如冲击力、惯性力、以及轴挠曲或轴承的座变形产生的 附加力等因素的影响。在计算时，为了避免这些影响，在计算当量动载荷时应乘 上载荷系数。故实际计算时，轴承的当量动载荷应为： （4-6） apa ffp bpb ffp please contact q 3053703061 give you perfect drawings 验算轴承寿命：因，在计算时应按b 端轴承的受力大小进行验算： bapp 查表得，型号为n211e 轴承的基本额定动载荷c=80.2kn。 取指数。把以上求得数据带入轴承寿命计算公式13-5 进行计算： 3 10 h p c n lh 9 . 61948) 3 . 14811 80200 ( 7560 10 )( 60 10 3 10 66 设电梯的使用寿命为20 年，每年按 360 天计算，每天平均运行时间为8 小 时。计算轴承的设计寿命为： / h l hlh57600208360 / 比较轴承的设计寿命和轴承的计算寿命可知。故所设计的轴承满足使 / hh ll 用要求。 第 17 页 5 联轴器的设计 5.1 选择联轴器的类型 1、为了隔离振动与冲击，从机械设计教材中选择单行套柱销联轴器。这种联轴器制造 容易，装拆方便，成本较低，适用于连接载荷平稳、需正反转或启动频繁的传递中小 转矩的轴。 2、计算联轴器的计算转矩 计算转矩 ta=kat 工作情况系数 查表 14-1 得 ka=1.5 公称转矩 t=9.55*=18.46n*m 6 101500 9 . 2 tca=1.5*18.46=27.69n*m 第 18 页 3.型号选择 从 gb/t4323-2002 中查得 tl6 型弹性注销联轴器的许用转矩为 31.5n*m，许用最大 转矩为 6300r/min 轴经在 20-22 之间较合适。 6 减速器的设计及润滑 6.1 减速器各轴的运动、动力参数减速器各轴的运动、动力参数 1、各轴转速 电机轴转速： min/1500 0 rn 减速器高速轴： min/1500 01 rnn 减速器低速轴： min/75min/ 20 1500 1 2 rr i n n 1、各轴功率 第 19 页 电动机轴： kwp9 . 2 0 减速器高速轴： kw44. 1 2 99. 09 . 2 2 0 1 kw p p 联轴器 减速器低速轴： kw15. 18 . 044 . 1 12 kwpp 蜗杆 2、各轴转矩 电动机轴： mn46.18 1500 9 . 2 9550 n p 9550t 0 0 0 mn 减速器高速轴： mn17. 9 1500 44. 1 9550 n p 9550t 1 1 1 mn 减速器低速轴: mn43.146 75 15 . 1 9550 n p 9550t 2 2 2 mn 6.2 蜗杆副的设计 1、选择材料、热处理方式和公差等级 考虑到蜗杆传动传递的功率不大，速度不太高有相对滑动速度，蜗杆选用 45 号钢， 表面淬火处理，hbc=4550。设相对滑动速度，故蜗轮选用铸铝铁青铜smvs/6 zcual10fe3 金属模铸件，选用 8 级精度。 2、确定蜗杆头数 由减速器设计实例精解表 10-5 选取, 则3 1 z60320 12 izz 3、初步设计传动的主要尺寸 因为是软齿面闭式传动，故按齿面接触疲劳强度进行设计。则有 2 2 21 2 ) (9 h e z z ktdm 第 20 页 (1)蜗轮传递转矩 mmn146430t2 (2)载荷系数。由减速器设计实例精解 （以下未标明的均出自本书）表 kkkk va 10-6 查的工作情况系数=1.0；设涡轮圆周速度，取动载荷系数=1.0； a ksmv/3 2 v k 因工作平稳，故取齿向载荷分布系数=1.0，则 k =1.01.01.0=1.0 kkkk va （3）许用接触应力。由表 10-7 查取基本许用接触应力。 ohnhh kmpa h 180 （4）弹性系数，则模数 m 和蜗杆分度圆直径mpaze 1 d 3322 2 21 2 24.289) 18060 160 (1464300 . 19) (9mmmm z z ktdm h e 由表 10-8 选取 m=3.15，=35.5mm 则 1 d 32 1 2 352 5 . 3515 . 3 mmdm 4、计算传动尺寸 （1) 蜗轮分度圆直径为 mmmzd1896015 . 3 22 （2）传动中心距 mmdda25.112)189 5 . 35( 2 1 )( 2 1 21 5、验算蜗轮圆周速度、相对滑动速度，及传动总效率 2 v s v （1）蜗轮圆周速度 2 v smsm nd v/3/74 . 0 100060 75189 100060 22 2 与初选符合合适0 . 1 v k （2）导程角 please contact q 3053703061 give you perfect drawings （1）螺旋角系数。 y 第 21 页 71 . 0 140 2 . 40 1 140 1 y （4）许用弯曲应力。由表 10-10 查得mpa of 90 则抗弯强度为： offaf yy mdd kt 54.1771 . 0 2 . 2 15. 31895 .33 1464300 . 153 . 1 53 . 1 2 21 2 8、计算蜗杆传动其他几何尺寸 （1）蜗杆 齿顶高： mmmmmhh aa 15 . 3 15 . 3 1 1 全齿高： mmmmcmhh a 93 . 6 15. 32 . 015 . 3 122 1 齿顶圆直径： mmmmmhdd aa 8 . 3915 . 3 125 .332 11 齿根圆直径： mmmmcmhdd af 94.2715 . 3 2 . 0215 . 3 0 . 12 5 . 3522 11 蜗杆螺旋长度为： mmmmmzb99.4515 . 3 )6006 . 0 11()06 . 0 11( 21 取=46mm 1 b 蜗杆轴向齿距： mmmpx896. 915 . 3 蜗杆螺旋线导程： mmmmpzp xa 688.29896 . 9 3 1 （2）蜗轮 蜗轮齿顶圆直径： mmmhzd aa 3 . 19515 . 3 ) 1260()2( * 22 第 22 页 齿根圆直径： mmcmhdd af 44.18115 . 3 2 . 0215 . 3 1218922 22 外圆直径： mmmmmdd ae 03.20015 . 3 5 . 1 3 . 1955 . 1 22 齿宽： mmqmb04.24)1105 . 0(15 . 3 2)15 . 0(2 2 齿宽角： 25.85) 5 . 35 04.24 arcsin2(arcsin2 1 2 d b 咽喉母圆半径： mmmm d ar a 6 . 14 2 3 .195 25.112 2 2 02 轮缘宽度： 取 b=29mmmmmmdb a 85.29 8 . 3975 . 0 75. 0 1 9、热平衡计算 取油温 t=70，周围空气温度 t=20，通风良好，取，传动c c )/(15 2 cmwks 总效率为 0.8，则散热面积为： 22 0 1 384. 0 )2070(15 )8 . 01 (44 . 1 1000 )( )1 (1000 mm ttk p a s 6.3 蜗杆传动的润滑 润滑对蜗杆传动来说，具有特别重要的意义因为当润滑不良时，传动的效率将 显著降低，并且会带来剧烈的磨损和产生胶合破坏的危险，所以采用粘度大矿物油进 行良好的润滑，在润滑剂中加入添加剂，使其提高抗胶合的能力蜗杆传动所采用的 润滑油润滑方法及润滑装置与齿轮传动的基本相同本设计采用 220 号工业油润 滑本设计中闭式传动采用油池润滑，在搅油损耗不致过大的情况下，应有适当的油 量这样不仅有利于动压油膜的形成，而且有助于散热。 第 23 页 总结 虽然每学期都安排了课程设计或者实习，但是没有一次像这样的课程设计能与此 次相比，设计限定了时间长，而且是一人一个课题要求更为严格，任务更加繁多、细 致、要求更加严格、设计要求的独立性更加高。要我们充分利用在校期间所学的课程 的专业知识理解、掌握和实际运用的灵活度。在对设计的态度上的态度上是认真的积 极的。 第 24 页 通过近一学期毕业设计的学习，给我最深的感受就是我的设计思维得到了很大 的锻炼与提高。作为一名设计人员要设计出有创意而功能齐全的产品，就必须做一个 生活的有心人。多留心观察思考我们身边的每一个机械产品，只有这样感性认识丰富 了，才能使我们的设计思路具有创造性。 为什么这样说呢？就拿我设计的电梯传动系统来说吧，最初老师让我搜集些资 料，设计一个方案出来，达到设计目标。我选择了电梯传动系统这一课题来作为我的 毕业设计这是对我的四年知识能力考查，也是对我应用这些知识能力的考查，我尽力 使自己的设计减少错误，但我知道由于许多知识和能力的欠缺，肯定有一定的错误。 通过本次设计我学到的不仅仅是电梯传动这单一方面的了解，让我熟悉了设计 的各个方面的流程，学会了把自己大学四年所学的知识运用到实际工作中的方法。从 以前感觉学的许多科目没有实际意义，到现在觉得以前的专业知识不够扎实，给自己 的设计过程带来了很大的麻烦。电梯是现代人们生活不可或缺的，通过设计电梯的传