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毕业论文选题征询表姓 名 陆晓骏 班 级 1125196 电 话 13917645737E-mail 455473201 手 机 13917645737工作单位：上海华力微电子有限公司论文题目：TKJ 系列电梯轿厢结构设计主要论点：本次课题的研究就主要是针对电梯轿厢的结构进行设计，力求能在设计过程中突出设计的创造性、科学性和实用性。主要有以下几个结构要素进行设计：电梯的工况和受力分析以及主要技术参数，曳引能力、钢丝绳、轿架、厢体、导轨的结构设计计算。限速器、安全钳、缓冲器的选用计算。以及一些辅助部分设计。1. 工况以及轿厢外部牵引能力验算，包括：（1） 轿厢平层时钢丝绳不打滑的计算(2) 轿厢滞留工况钢丝绳打滑的验算 (3) 电梯导向轮与钢丝绳直径比校核 (4) 电梯曳引力矩的计算2. 钢丝绳：钢丝绳强度计算、绳头装置锥套强度计算、钢丝绳在绳槽中的比压计算3. 轿厢架的校核：（1） 轿厢架的强度计算，包括：上梁，下托梁，下梁的强度、刚度计算。 斜拉杆，拉杆座的强度计算。（2） 轿厢的结构设计，包括：轿厢拉杆、上梁、立柱、斜梁、拉杆座、轿厢架4. 厢体：（1） 轿厢面积效核、顶层及底坑有效空间的校核、轿厢上、下部位通风孔的计算（2） 轿厢顶、壁、底，轿厢门，轿厢吊顶，轿顶防护架，轿底挂线架的结构设计5. 导轨：（1）轿厢偏载时导轨的计算、安全钳动作时导轨的计算（2）轿厢导轨支架的强度、刚度计算、组合导轨支架的强度、刚度计算6. 其他辅助部分的结构设计：包括轿厢护角板装置、踢脚板、轿厢定位装置，超载装置等。如上就是本课题主要的设计内容,除了基本的计算设计和图纸外，也将会用到 AutoCAD，以求达到更好的设计效果和更直观的作品感受。选题背景简介：历经改革开放的滚滚浪潮和经济全球化的洗礼，不断创造奇迹的电梯行业经过了整整一个多世纪的发展。几经磨练，中国在电梯行业迅速崛起，势如破竹般，产销量连年走高。1980 年，全国制造电梯仅 2249 台，而到 2005 年底全国电梯产量达到 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，据最新统计，我国在用电梯现已达 34.6 多万台，每年还在以约 5 万6 万台的速度增长。电梯制造企业和制造总量居全球第一，中国真正成为了世界第一大电梯产销大国，并且站这历史的舞台上，投身于电梯科技和发展的革命浪潮中。国内电梯的生产能力和产品质量以及制造成本在国际上有着很强的竞争力。关税的降低使国外对中国电梯的进口量有所增长，与此同时也给国产电梯以及其零部件的出口提供了一个良好的平台；国内的电梯市场更是需求很大的市场，同时也是更挑剔的市场。中国的电梯用户不但对电梯产品的质量要求高，而且也对新的电梯技术有着很好的接受度，如变频变压调速技术、永磁同步拖动技术、无机房电梯、远程监控技术、计算机控制技术等推广迅速。而随着我国城市化建设的步伐加快，尤其是西部大开发战略的有效实施，住宅、商场、机场、体贴项目的建设日益增多，电梯的需求量会得到一个更大的提升。对校方有何要求和建议：交表日期： 2014 年 3 月 16 日 （第 周 周 ）毕业设计（论文）I装订线摘要本次设计的内容主要由轿厢的外形结构设计和技术文件两部分构成。其中结构部分使用 AUTOCAD 和 SOLIDWORKS 软件实现全部平面图纸和三维模型的绘制。包括轿厢架、轿厢壁、轿厢底、轿厢顶以及其他结构部件。技术文件主要包括了轿厢外设部件和内部结构的一系列受力和技术参数的分析计算。包括电梯的工况、钢丝绳及绳头锥套的的强度计算、轿厢架的强度计算、电梯导轨的计算以及其他设备的选型计算。关键词：结构设计,受力分析毕业设计（论文）II装订线AbstractThe design of the elevator car mainly about the structural design and technical documentation.Structural part of which software to use all of AUTOCAD and SOLIDWORKS drawings and 3D model drawing. Including car racks, car wall, the end car, the car roof and other structural components. Technical documents include the peripheral components and internal structure of the car a range of force and technical parameters of calculation. Conditions, including the elevator, wire rope and rope sleeve of the strength calculation, the car frame strength calculation, the calculation of the elevator rails and other equipment sizingKeywords: structural design, Stress Analysis毕业设计（论文）装订线1正文1 引言随着社会发展和物质生活水平的提高，电梯成为人们日常工作、生活中必不可少的楼宇交通工具，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。而电梯轿厢的设计也必须走向一个崭新的时代，必须着眼于未来，致力于让我们的日常生活不断发生惊喜的变化，致力于创造更理想的生活方式、创造更完善的生活空间，彰显丰富多彩的电梯文化，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。这就是本次课题所研究的作用和意义所在。本次课题的研究就主要是针对电梯轿厢的结构进行设计，力求能在设计过程中突出设计的创造性、科学性和实用性。有以下几个结构要素进行设计：电梯的工况和受力分析以及主要技术参数，曳引能力、钢丝绳、轿架、厢体、导轨的结构设计计算以及一些辅助部分设计。如上就是本课题主要的设计内容,除了基本的计算设计和图纸外，也将会用到如 AutoCAD、SOLIDWORKS 平面三维设计软件，以求达到更好的设计效果和更直观的作品感受。由于本人能力及学识有限，在设计中尚存在一些缺陷，望老师们能给予批评以及指导。毕业设计（论文）装订线22 设计计算说明2.1 电梯的工况和受力分析电梯在正常运行时，以不大于额定载荷的载重量在额定运行速度的条件下工作，曳引电动机的转速为一衡等值，此时曳引钢丝绳两端受的力相等。设曳引机左转电梯上行，则曳引机右转电梯下行。由于曳引机在电梯平层时起、制动的需要，曳引电动机出现了加、减速运转，此时曳引钢丝绳两端出现了不平衡的力。电梯加、减速运行时的工况如下：（见图 2-1)：1) 当轿厢载有额定载荷起动上行或以额定速度下行制动时： 重边力在轿厢侧： )ga+1QG=S1x( 轻边力在对重侧： )ga-1Wd2d(2) 当轿厢载有额定载荷起动下行或以额定速度上行制动时： 重边力在对重侧：)ga1=S1d(G轻边力在轿厢侧： )gaWd2x(3) 当轿厢空载起动上行或以额定速度下行制动时，重边力在轿厢侧： )ga1G=S1x(轻边力在对重侧：毕业设计（论文）装订线3)ga1W=Sd2d(4) 当轿厢空载起动下行或以额定速度上行制动时，重边力在对重侧： )ga1=Sd1d(轻边力在轿厢侧： )gaG2x(式中：G轿厢自重 N Q额定载重量 N Wd对重装置重量 N Wd=G+kQ其中：k对重平衡系数 k=0.450.5 ,客梯取 k= 0.45A电梯起、制动加速度 m/s2根据 GB7588-1995电梯制造与安装安全规范第 9 章注释之公式中：变形为: C 1a+a= C1g+g当 0V0.63 时 C 1=1.10 a=0.467当 0.63V1.0 时 C 1=1.15 a=0.684当 1.0V1.6 时 C 1=1.20 a=0.892当 1.6V2.5 时 C 1=1.25 a=1.09当 2.5V 时 C 11.25 va467.09.1式中：V额定运行速度 m/s 本梯 V1.0m/s取 a=0.684G重力加速度 m/s2 上海 g=9.81SX轿厢侧边力 N Sz对重侧边力 N S1钢丝绳重边力 N Sz钢丝绳轻边力 N 电梯属于起重机电设备，同时又是轨道运行器，具有超载、超速运行的可能，GB7588-2003 第 D2 篇规定了超载试验时载重量为 125额定载重毕业设计（论文）装订线4量；第 9.9 章规定了限速器允许运行速度不小 115%额定速度。在以下的强度计算中以此为依据。除此以外，一般的机械强度计算取安全系数1.1另外，当机械零部受力时，由于结构的不均匀、力的不稳定及受力点的偏差，结构内部会产生剪力、弯矩、甚至扭矩等一系列的复合内应力来平衡外力，计算必须考虑这些复合应力。本电梯的受力构件所用的材料不低于 Q235-A，具有较大的强度屈服极限。按照莫氏强度理论和现代张力场梁理论及有限元强度理论计算可以得到轻便合理的结构和充分发挥材料的综合强度。除 GB7588 强制性规定的计算方法外，一般计算零部件的强度计算按第四强度理论计算综合强度，其理论公式为： = S/ d或 = 0。2 / d1式中: 强度储备系数 取 =1.11.5 为合理 d当量应力 MPa 2n2 + 式中：剪应力 Mpa =Q max/A min正应力 Mpa =M max/W min n扭应力 Mpa n =Mn max/W min其中：Q剪切力 N，M弯矩 Nm，M n扭矩 Nm2.2 主要技术参数轿厢自重 G X=960+258（轿底梁）=1218kg轿门重 G M=138kg (包 括 门 、 门 机 )附加重 G F=31kg(包 括 平 层 、 极 限 、 操 纵 箱 、 挂 线 架 等 )轿厢重量 G=G X + GM + GF =1218+138+31=1387kg额定载重量 Q=1000kg曳引机 永磁同步无齿轮型提升高度 以 井 道 总 高 度 80m（ 22 层 22 站 ） 为 参 照 依 据钢丝绳重量 W s=0.3471485=257kg (5-10)随行电缆重量 W D=0.862121=104kg (1-600.75mm2 ) 补偿链重量 W L=21.2575=187kg曳引轮直径 400mm毕业设计（论文）装订线5轿底轮直径 400mm曳引比 i=2:1平衡系数 k=0.45对重重量 W d=G+0.45Q=1387+451000=1837kg电动机功率 P=5.479kw电动机转速 n=95r/min额定运行速度 V1m/s=60m/min电梯运行机械效率 =0.682.3 电动机功率计算根据电梯与自动扶梯介绍的计算公式，电机静功率：PVQVk/61201000600.475/61200.855.479kW式中: 曳引机效率蜗轮蜗杆传动 0.50.6，无齿轮传动 0.80.9。本梯为 2:1无齿轮传动,取 0.85。2.4 曳引能力验算曳引条件的验算按 GB7588-2003 第 9.3 章有以下三个要求：1. 当载有 125额定载荷的轿厢平层时不打滑；2.轿厢不是管空载还是满载，紧急制进动时的减速度不应超过缓冲器作用时的减速度值；3.对重压在缓冲器时轿厢不能上行(即对重滞留时钢丝绳应打滑)，槽口参数见图 2-1。2.4.1 轿厢平层时钢丝绳不打滑的计算载荷为 Q=1.25Q1250kg 图 2-2 曳引槽型钢 丝 绳 在 曳 引 轮 槽 中 不 打 滑 条 件 按 GB7588-1995 计 算 ,即 轿 厢 载 有 125额 定 载 荷 位 于 最 低 层 站 及 轿 厢 空 载 位 于 最 高 层 站 两 种 不 利 情 况 来 计 算 。 其 计算 公 式 为 ： faeC21S/2）（式中：S 1重边力, S 2轻边力毕业设计（论文）装订线6C1轿厢的起、制动加减速度系数(GB7588-1995)145.agC2与绳轮槽摩擦系数 sin96.5的切口槽C20.993 e自然对数的底数f钢丝绳在绳槽中的当量摩擦系数 sin/2)(-14钢丝绳在铸铁绳轮中的摩擦系数 0.1曳引轮槽切口角度 96.5/1801.684 弧度(见图 2-1)sin)48.25-(10.4f1) 当载有 125额定载荷的轿厢位于最高层站平层时，重边力 S1 在轿厢侧，轻边力 S2在对重侧：S1(1)=(G Q WD WL) /2=(1387 1250 38+187)9.81/2=14038N(合 力 )S2(1)(W d +Ws)/2=(1837+257)9.81/210271N(合力)2) 当空载轿厢位于最低层站平层时，重边力 S1对重侧, 轻边力 S2在轿厢侧：S1(2)(W d WD WL)/2(1837+38+187)9.81/210114NS2(2)(GW s)/2(1218+257)9.81/27235N3) 曳引系数计算:ef e 0.219 1.9897 曳引轮包角 1804) 曳引能力的计算:当载有 125额定载荷的轿厢位于最高最层站时(S1(1)/ S2(1) ).C1.C2(14038/10271)1.1450.9931.554 当空载轿厢在最低层站时(S2(2) / S2(1) ).C1.C2(10114/7235)1.1450.9931.589结论：重力比值小于曳引系数 ef 。即（S 1/S2）C 1C2e fa钢丝绳毕业设计（论文）装订线7在曳引轮槽中不打滑。能满足钢丝绳在曳引轮槽中不打滑条件,符合 GB7588-2003 第 9.3a)条的要求，保证电梯正常运行。2.4.2 轿厢滞留工况钢丝绳打滑的验算按 GB7588-2003 第 M2 提供的公式:（S 1/S2） .C2e fa，因对重压在缓冲器上,而曳引轮还在转动。此时重边力 S1在轿厢侧:S1 =（G+Q+ W s）g/2=（1387+1250257）9.81/2=14195N轻边力 S2在对重侧S2 =(Wd + WLW D)g/2=（0+38+187）9.81/2=1014N（S 2/S1） .C2=(14195/1014) 1.1450.993=15.917e fa 结论：重力比值小于曳引系数 ef 。即（S 1/S2）C 1C2e fa钢丝绳在曳引轮槽中打滑。能满足钢丝绳在曳引轮槽中打滑条件,符合 GB7588-2003 第 9.3c)条要求，保证轿厢蹲底时电梯不能运行。2.4.3 电梯导向轮与钢丝绳直径比校核要求 D/d40D/d=400/10=40式中：D导向轮直径 400mmi2钢丝绳直径 10mm 结论：符合 GB7588-2003 第 9.2.1 条的要求2.4.4 电梯曳引力矩的计算： mNigWGQDYd 50.39281.)37180(4.2)(M式中：D曳引轮直径（m）iY曳引比 i Y=2曳引机额定力矩： mNinPg 85.739.0158.6979751D式中：i 1-齿轮比 无齿轮为 1毕业设计（论文）装订线8-电梯曳引效率 2:1 无齿曳引 =0.91曳引力矩储备系数 =587.885/539.550=1.089结论：电梯曳引能力足够2.5 电梯运行速度验算 smiDn/95.02160954.60V21 结论：通过调频电梯运行速度在 1.0m/s 正负 0.01m/s,完全与额定运行速度一致。2.6 曳引钢丝绳强度计算本电梯选用钢丝绳 5 根，GB8903-88，验算钢丝绳强度按 GB7588-2003要求的安全公式：S S/S1K式中：SS钢 丝 绳 的 最 小 破 断 载 荷 TS=44.0 kNS1天然纤维芯单 根 钢 丝 绳 所 受 的 最 大 拉 力 250N= /0.684911387/)1(2 )(nigaQGx强度储备系数 =44000/250517.565结论：符合 GB7588-2003 第 9.2.2 条的要求，钢丝绳强度足够。2.7 绳头装置锥套强度计算受力分析：当钢 丝 绳 以拉力的型式将 S1传给钢丝绳锥套时，锥套的螺纹段以拉应力 = S 1/AL的方式来平衡，而锥套的锥端部分则以张力 Z= S1/AZ的方式来平衡，见图 2-3 所示:(10 锥套杆 151.5)：q=P/Aq= S1max/Aq ， Z AZ= qAq 。式中：q张力 MPa Aq锥端部分截面积 mm2其中：A Ld 2/4=13.376 2/4=140.521 mm 2毕业设计（论文）装订线9螺纹为 M151.5,小径 13.376mm1) 螺纹段的拉应力为：S 1/A2505/140.52117.827 Mpa其中锥套螺杆采用 Q235D，并经锻打，抗拉强度可达 b=460Mpa,在此只用屈服极限( 0.2)280 Mpa 来衡量。强度储备系数 =280/17.82715.707结论：钢丝绳锥套螺纹段强度足够2) 锥套锥端部分的张力为： ZS 1 cos 5.15/2L2505cos5.15/24506.237MPa式中:5.15锥端斜角2锥端的两个面锥端有效厚度 =4mmL锥端部分有效高度 L=50mm材料为 ZG200-400，MPa 0.2=200Mpa 图 2-3 锥套端部力平衡图强度储备系数 =200/6.23732.066结论：钢丝绳锥套锥端部分强度足够3) 螺纹段焊接部位的剪应力为：S 1/AL2050/154.51013.268Mpa锻钢材料=0.8=0.85280=238MPa其中：A d 2/4=14.026 2/4=154.510 mm 2螺纹为 M151.5,中径 14.026mm强度储备系数 =200/13.26815.074结论：钢丝绳锥套螺纹段焊接部位部分强度足够,符合 GB7588-2003第 9.2.3 条不小于锥套杆部 80强度的要求,所选用的钢丝绳锥套符合要求。毕业设计（论文）装订线102.8 钢丝绳在绳槽中的比压计算设定本曳引轮配备的是 5-10 带切口的半圆槽，其计算公式：sin)2/co(81DdnSP式中：S 1 -轿厢有 125%额定负载停靠在最高层站平层时钢绳中的静拉力为：已知：S 114038Nn钢丝绳根数 n=5d钢绳直径 d=10mm D曳引轮直径 D400mm绳槽切口角 96.5则 MpaP89.65.sin7.124co8620195容许比压： paVc091.45145.Vc与轿厢速度相对应的曳引钢绳速度 PP结论：负载比压是容许比压 6.899/7.091=0.973 倍，符合 GB7588-1995 第 9 章“注 2.”的要求2.9 轿厢架的强度计算轿厢架的受力分析:轿厢架结构见图 2-4 所示。轿厢架是轿厢的主要受力部件，它与轿底、轿壁、轿顶和轿厢连接件自轿厢内的载荷及自身重量造成的力，其中轿底承受来自轿厢内的可变载荷，轿顶承受安装维修时的活动载荷，轿壁维持外形和承受轿顶、门机等固定设备的重毕业设计（论文）装订线11量和传递来自轿顶的载荷。来自轿厢的力（G+Q）由轿底传给下梁，其中一部分偏置载荷通过斜拉杆的拉力直接传给立柱，再由斜拉杆传给下梁。下梁用剪力、弯矩的型式将力传给下托梁。 再由下托梁用剪力、弯矩的型式传给钢丝绳，以束力 S1的形式来平衡（G+Q） 。因此，轿厢架的强度计算可把它看作由杆件组成的静定框架结构。将来自钢丝绳的拉力 S1由下托梁、下梁用剪力、弯矩的形式来承受，立柱上梁不参加受力。2.9.1 下托梁的强度、刚度计算下 托梁 由 两 根 18075205 的 冷 弯 槽 钢 组 成 (剖 面 见 图 2-5， 剪 力 弯 矩 图见 图 2-6)：图 2-5 剖面图 图 2-6 剪力弯矩图下托梁的外力： g)a+1QG=SPpj( （1387+1000） （9.81+0.684）= 25049N给每根下托梁的力：F 1=PL1/L1+L2=25049860/860+719=13642N毕业设计（论文）装订线12F2=PL2/L1+L2=25049719/860+719=11407N下托梁的截面积：A=A i=2(18075-17065-1405)=3500mm2下托梁的 y 方向形心坐标：y C=dA dy C /A=H/2=90mm下托梁的惯性矩：J XdA dy 2=2(751803-651703-51403)/12=17389167 mm4下托梁的抗弯模数:W XJ X/ymax= 17389167/90=193213mm3下托梁的剪力：Q max=F1=13462N下托梁的弯矩：M=F 2L2=13462860=11577320Nmm剪应力: MpaA846.350max最大正应力: paWx 920.51927maax当量应力: 6.1MP .+3.846= +2d 强度储备系数 =235/60.1663.905结论: 下托梁强度足够下托梁挠度的计算： mEJPlx 79.0173860263 4Fmax 机械工程手册第 12 卷第 8 章 2.3 条要求梁挠度不大于 1/960结论：下托梁刚度足够2.9.2 下梁的强度、刚度计算轿厢的自重和额定载荷呈均布载荷(q)作用于下梁上,其值为 150/)ga+QGq( =（1387+1000） （9.81+0.684）/1550= 16.161N下梁由 192(340)16080306 的冷弯型钢加加强板组成 (剖面见图 2-7，剪力弯矩图见图 2-8)毕业设计（论文）装订线13图 2-7 下梁剖面图 图 2-8 下梁内外力图下梁的截面积：A=A i=1926+2(1486+86+246)=4176mm2下梁的 y 方向形心坐标：y C=dA dy C /A=19263+26（14880+80157+24142）=30.737mm下梁的惯性矩：J XdA dy 2=192677.7372+26(74.73737.3692+73.26336.6322+8076.2632+2461.2632)=17134985mm4下梁的抗弯模数:W minJ X/ymax= 17134985/80.737=212232mm3下梁的剪力：Q maxqB/2=16.1611550/2=12524N下梁的弯矩：M max= QB2/8=16.16115502/8=4853350Nmm剪应力: MpaA9.41765max最大正应力: paWx 86.23850maax当量应力: 3.258MPa .9= +22d 强度储备系数 =235/23.25810.104结论: 下梁强度足够下梁挠度的计算： mEJPlx 79.02648 1509F33max 毕业设计（论文）装订线14机械工程手册第 12 卷第 8 章 2.3 条要求梁挠度不大于 1/960结论：下梁刚度足够2.9.3 斜拉杆的强度计算当轿厢在装载乘员时，由于人员的流动，造成电梯的偏载, 偏载时斜拉杆以受拉的形式平衡偏载力矩 MP：F= (G/2+Q)(g+a)L/8偏载力 P 如下： Ng1049)68.9(10)a+Q(偏载力矩 MP如下：MP=PLq=10494177.5=1862685Nm轿厢架斜拉杆及其外力见图 2-9 所示。每侧杆力为： qL/)ga+1QG/2=F2(=（ 609+1000） （ 9.81+0.684） 177.5/706 =4245N假设轿底重量和额定载重的 1/4 由四根斜拉杆承受，则每侧杆力： 24/)ga+1QG=F2 (=(1218+1000) （9.81+0.684）/8=2909N选择外力大的 F1=4245N 为计算依据，又以每根斜拉杆能承受其中 3/4 的力为设计原则（受力不平衡） ，则一根斜拉杆 承担的力为： F=42523/4=3189N 图 2-9 轿厢架斜拉杆斜拉杆直径 12mm，两端螺纹小径 d=10.106mm。 截面积：A=d 2/4=10.106 2/4=80.214mm2斜拉杆螺纹部分拉伸应力为：毕业设计（论文）装订线15MpaAF756.39214.80强度储备系数 =23539.7565.911结论：拉杆的螺纹部分强度足够2.9.4 拉杆座的强度计算拉杆座 M24, 螺纹小径 d=22.752mm, 截面积：A=d 2/4=406.561mm挤压应力: MpaRFj 91.436.18强度储备系数 =23514.91115.760结论：拉杆座螺栓强度足够2.10 轿厢面积校核根据 GB/T 7025.1-1997 规定的类电梯(非住宅楼电梯)的参数、尺寸,1000kg 的乘客乘员 13 人，电梯轿厢尺寸为:16001400，面积2.240m2。说明：本次设计的标准无机房 1000kg 乘客电梯轿厢尺寸为:15501420，面积 2.201m2，符合 GB7588-2003 第 8.2.1 条的要求，比GB/T 7025.1-1997 的 2.240 m2,小 0.039 m2(1.625)，符合 GB7588-2003第 8.2.3b)之最小有效面积不小于 2.15 m2的要求。结论：轿厢面积符合 GB7588-2003 第 8.2.3 条的要求2.11 电梯导轨的计算电梯在运行时，由于悬挂点及载荷偏离轿厢形心形成偏载力矩，因此造成侧向力作用于导轨上；另，当电梯失控限速器动作拉动安全钳夹紧导轨使电梯停止运行，因此造成压力作用于导轨上。使导轨受剪、 受压及受弯毕业设计（论文）装订线16而变形。设悬挂点在 C，轿厢重心在 G，载重重心在 Q。本电梯使用 T89/B 导轨主要技术参数有:截面积 A15.70cm 2惯性矩 Jx 59.70cm4 Jy 53.00cm4抗 弯 模 量 Wx 14.50cm3 Wy 11.90cm3惯 性 半 径 ix 1.98cm iy 1.84cm 2.11.1 轿厢偏载时导轨的计算 电 梯 轿 厢 使 用 极 限 状 况 如 图 2-10 所 示 ： 轿 厢 内 净 尺 寸 为BH=15501420， 轿 厢 重 心 线 （ 导 轨 轴 线 ）在 深 度 方 向 处 于 600 处 (与 轿 厢 形 心 轴 线 重 合 )为 XX 轴 ； 在 宽 度 方 向 处 于轿 厢 的 对 称 轴 线 处 (与 轿 厢 形 心 轴 线 重 合 )为 YY 轴 。导靴受力点距离 H=3270mm, 导轨长度 L=5000，导轨支架间距 L2400mm。按 GB7588-2003 第 10.1.2 条来计算许用应力和变形。偏载按 GB7588-2003 第 G7.2.1.1b 项规定，偏载距等于轿厢尺寸的1/8， 得 XX 轴 距 177.50, YY 轴 距 193.75, (图 10 中 C轿 厢 形 心 ， G轿 厢 重 心 ,Q载 荷 重 心 )。1) 导轨正面偏载力矩 gb)a+gaGMY-PQ)b =1218(9.81+0.684)0+1000(9.81+0.684)9.81193.75=2033213N-m导轨正面压力 HYP327z 2) 导轨侧面偏载力矩 gca)a+1g1GX-PQ()c( =1218(9.81+0.684)0+1000(9.81+0.684)9.81177.50=1191042N-mm导轨侧面压力 HMYP327z 式中：b-载荷 Q 偏离轿厢 Y-Y 轴的偏载距 b=193.75mmc-载荷 Q 偏离轿厢 X-X 轴的偏载距 c=177.5mm毕业设计（论文）装订线17H-轿厢架上下两个导靴之间中心距离，H3270mm假设导轨中间受力，且按静定梁模式计算，即 L=2400，此时，导轨的剖面见图 2-11，剪力弯矩图见图 2-12。图 2-11 导轨剖面图 图 2-12 导轨剪力弯矩图导轨支撑条件假定为简支梁，当外力作用于两个导轨支架中间时，导轨的支反力：F za=Fzb=Pz/2=614/2=307NFca=Fcb=Pc/2=364/2=182N导轨的剪力：Q z=Fza=Fzb=307NQc=Fca=Fcb=182N导轨的弯矩：M z=FzL/2=6141200=736800NmmMc=FcL/2=3641200=436800Nmm剪应力: MpaAzz 196.0573Qzz .82合力: pa28.0.16+0.9 +=22cz 最大正应力: MWxzz 4.54738毕业设计（论文）装订线18MpaWyMcz 706.319468合力: pa85.2.+5. +=22cz 当量应力: d 6608JG/T5072.1-1996 规定材料 b=370520,按 S20 计：截面尺寸小于100mm 时, b=400520, 0.2=230 强度储备系数 =230/62.6863.669结论：导轨强度符合要求导轨挠度的计算： mEJlPxz 438.15970120648 F33max lyc . 33ax复合变形: ff 89.1.70+1.48 +=222cz GB7588-2003 第 10.1.2.2 条要求安全钳不动作时导轨挠度不超 10mm结论：导轨刚度符合要求2.11.2 安全钳动作时导轨的计算当轿厢载有额定载荷以115额定速度向下运动时，限速器动作，钢丝绳提起安全钳拉杆，安全钳楔块夹住导轨，此力压到导轨上，其压力为：Ng21759/8.9)1(0128()a+QGn1=Pzv (式中：n导轨根数 本梯 n=2a Z安全钳制停减速度，按 GB7588-2003 第 10.4.3.3 项规定缓冲器平均减速度不应大于 1g，即限速器动作时平均减速度 aZpj=9.81 m/s2。1) 按 GB7588-2003 第 G7.1.1.1 项提供的方法计算弯曲应力a. 导轨的正面压力为： NnHGQgkX 5813270).19(8.92)(P1z 毕业设计（论文）装订线19式中：k 1安全钳动作时的冲击系数，查 GB7588-2003 表 G2 k1=2xQ载荷偏离轿厢 Y-Y 轴的偏载距 x Q = b=193.75mmxG 轿厢重心偏离轿厢 Y-Y 轴的偏载距 x G =0导轨的正面压力引起内外力为：mNLPz 2615314058316Mz MpaWxZ9.2z式中：L导轨支架距 L=2400mmb. 导轨的侧面压力为： NnHGyQgkP 10652/370)5.1(8.92/)(1C 式中：y Q 载荷偏离轿厢 X-X 轴的偏载距 y Q = c=177.5mmyG 轿厢重心轿厢 X-X 轴的重心距 yG = 0c. 导轨的侧面压力引起内外力为： mNLPC 479251605316MMpaWy 3.9472z2) 按 GB7588-2003 第 G7.1.1.2 项提供的方法计算压弯应力 NnQGgkP 217592)018(.)(1 MpaAyK .457.3)9(3k式中：k 3附加装置在安全钳动作时冲击系数，导轨上无附加装置Gy，故 k3=0安全钳动作时的导轨柔度系数，按 GB7588-2003 第 G5.3 章中提供的方法本梯导轨 L/imin=2400/18.4=130.435,查表 G3 得 =3.053) 按 GB7588-2003 第 G7.1.1.4 项提供的方法计算翼缘弯曲应力： MpacPC5.10685.1.22F 毕业设计（论文）装订线20式中：c导轨凸缘脚厚 c=104) 当量应力: 22k2c2z +=Fd Mpa19.65.17.40.318.9强度储备系数 =230/62.1913.698结论：导轨强度足够5) 按 GB7588-2003 第 G7.1.1.5 项提供的方法计算导轨的挠度 mEJlPxz 952.057102648 4.77.0F33maxz lyc 6.1 . 33axcGB7588-2003 第 10.1.2.2 项的要求，安全钳动作时导轨的最大计算允许变形 5mm,本梯每根导轨长 5m,支架距 2.4m,为三支点一度超静定梁，计算中按双支点静定梁模式，变形不超过国标规定。结论：导轨刚度足够附注：对重导轨用的是 TK5A 空心导轨，对重装置为全对称结构，平衡链悬挂点在重心处，且无安全钳，因此不作计算。2.12 导轨支架强度、刚度的计算2.12.1 轿厢导轨支架的强度、刚度计算支架由三根 505 的角钢焊接而成，计算时将焊接刚架拆为一组独立的梁。同时，支架立柱视为两根平均受力的独立固支梁。毕业设计（论文）装订线21505 的角钢的主要技术参数有：截面积 A4.803cm2惯性矩 Jx11.21cm4抗弯模量 Wx3.18cm3惯性半径 ix1.53cm1) 轿 厢 导 轨 支架横梁的强度和刚度计算根 据 导轨受力计算可知，轿 厢 偏 载 时 支架横梁受力为大，导 轨 支 架 在 轿 厢 偏 载 时 的剪 力 弯 矩 见 图 2-13 所 示 。支架横梁的最大外力为偏载时的PZ=614N，支反力 Fa=Fb=307N 图 2-13 导 轨 支 架 剪 力 弯 矩 图因此，支架横梁的最大内力为：Q=Fa=Fb=307N Mmax=FL/2=307125=38375Nmm a. 横梁的强度计算:最 大 剪 应 力 : MpaAQ639.0487max最 大 正 应 力 : Wx1.25aax当量应力: 2.10Pa 68.0.39= +22d 强度储备系数 =235/12.10119.419 结论：横梁的强度足够b. 横梁挠度的计算: mEJPLx 09.1202648 5F33max 结论：横梁挠度小于导靴与导轨间隙 1mm,符合电梯技术要求2) 轿厢导轨支架立柱的强度计算：支架立柱的最大外力为安全钳动作时的 PC计, P C=1065N；安全钳动作时导轨支架的内外力见图 13 所示。毕业设计（论文）装订线22支反力按刚度分配法由两根立柱分担：F C=PC/2=1065/2=803N支架立柱的最大内力：Q=F C=803NMmax=803242=194326Nmma. 立柱的强度计算：最 大 剪 应 力 : MpaAQ672.13480max最 大 正 应 力 : Wx0.5aax当量应力: 61.5Pa 9.1.672= +2 22d 强度储备系数 =235/61.1553.843 结论：立柱的强度足够b. 立柱挠度的计算： mEJPLx 19.026103 484F3max 结论：立柱挠度小于导靴与导轨间隙 1mm,符合电梯技术要求2.12.2 组合导轨支架的强度、刚度计算组合导轨支架由轿 厢 导 轨 支 架 和 对 重 导 轨 支 架 组合而成，高度 724，中心跨度 940，导轨支架跨度 175。根 据 导轨受力计算可知，轿 厢 偏 载 时 组合导轨支架横梁受力为大。组合导轨支架轿 厢 偏 载 时 导 轨 支 架 的 结 构 和 剪 力 弯 矩见 图 2-14 所 示 。毕业设计（论文）装订线23图 2-14 导 轨 支 架 结 构 和 剪 力 弯 矩 图支 架 由 两 根 635 的 角 钢 焊 接 的 轿 厢 导 轨 支 架 （ 单 跨 刚 架 ） 和 一 根 635角钢对重导 轨 支架组成。由图可见，当组合导轨支架受到来自导轨的侧向力时，重导 轨 支架立柱是不参加受力的。组合导轨支架立柱的最大外力为安全钳动作时的 PC=1065N635 的角钢的主要技术参数有：截面积 A6.143cm 2惯性矩 Jx23.17cm 4抗弯模量 Wx5.08cm 3形心距 Z 01.74cm 其中轿厢导轨支架（单跨刚架）的惯性矩为:Jx=26.14372.48.752+217.526.1434.3752=76333cm4这样，轿厢支架立柱的最大内力为Q=FC=1065/2=532.5NMmax=536.5724=385530Nmm剪 应 力 : MpaAQ109.34852max最 大 正 应 力 : Wx 82.75maax当量应力: 75.908MPa .1.092= +2d 强度储备系数 =235/75.9083.096 结论：立柱的强度足够立柱挠度的计算： mEJLPxc 01.7621023 4548F3max 结论：对重立柱挠度小于导靴与导轨间隙 1mm,符合电梯技术要求毕业设计（论文）装订线243 设计小结2010 年 11 月，我开始了我的毕业设计工作，到目前为止设计已进入尾声。从刚上手时的茫然，到慢慢的进入状态，再到对思路逐渐的清晰，整个设计过程艰难却也富有乐趣。在整个过程中，我再一次领略到了作为一个机械设计工作者所需要面临的挑战。11 月伊始，经过一番选题，我的毕业设计题目是电梯轿厢结构设计。从那一刻开始我便立刻着手
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