【JD077】电梯曳引机与控制系统设计[5A0]【机电一体化毕业设计论文】【优秀】【通过答辩】
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- 内容简介：
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徐州 工程学院 毕业设计 （论文） 任务书 机电工程 学院 机械设计制造及其自动化 专业 设计 （论文） 题目 电梯曳引机与控制系统设计 学 生 姓 名 黄 九 班 级 04 机本 4 起 止 日 期 2 月 25 6 月 2 号 指 导 教 师 李 志 教研室主任 李 志 发任务书日期 2008 年 2 月 25 日 景 ： 针对即将毕业走进社会的四年学习做一次检验。本课题主要是针对电气 控制，机械加工，机械设计 方面做了详细的检验。满足了对机械设计制造 及其自动化专业的学习内容的检测。 通过本次设计，让我们对以后的设计 有了直观的认识，为以后的工作打下了基础。 设计的内容具体是关 于四层 客乘电梯的设计和运做。 论文 )的内容和要求： 毕业设计内容应中心突出，内容充实，论据充分，论证有力，数据可靠 结构层次分明，图表清晰，格式规范，文字流畅，字迹工整，结论正确。 论文中的图或表 要给予解释，统一标上编号和图题。安排于相应位置。若 同类图表数量过多，可作为附录列于论文后面。凡手绘图形 一律用碳素笔 在硫酸纸或复印纸上眷描，并标上 图号，图题，然后贴附于论文适当位置 或附录中，要求图面整洁，比例适当。 1唐金松 简明机械设手册 上海科学技术出版社 2邱宣怀 机械设计 高等教育出版社 3单辉祖 材料力学 国防工业出版社 4李益明 机械制造工艺设计简明手册 机械工业出版社 5杨黎明 零件设计手册 国防工业出版社 论文 )进度计划 (以周为单位 )： 起 止 日 期 工 作 内 容 备 注 第 1， 2 周 第 3， 4 周 第 5， 6 周 第 7， 8 周 第 9， 10 周 第 11， 12 周 第 13， 14 周 第 15， 16 周 进行相关调研，了解产品，确定设计方案。 根据方案和要求进行有关计算，确定主要部件尺寸。 绘制电梯系统图及曳引机总装图。 根据设计的曳引机总装图，绘制知道老师指定的零件图 。 编制该零件的加工工艺规程并绘制加工工艺卡片 进行控制部分的设计，绘制电气接线图及 序图。 对程序图做深入研究，写出程序的运做梯形图。 编写设计说明书，准备答辩。 教研室审查意见： 室主任 年 月 日 学院 审查意见： 教学院长 年 月 日 徐州 工程学院 毕业设计 （论文） 开题报告 课 题 名 称： 电梯曳引机与控制系统设计 学 生 姓 名： 黄 九 学号： 20040601423 指 导 教 师： 李 志 职称： 所 在 学 院 ： 机电工程学院 专 业 名 称： 机械设计制造及其自动化 徐州 工程学院 2008 年 03 月 02 日 说 明 1根据 徐州 工程学院 毕业设计 (论文 )管理规定 ，学生必须撰写 毕业设计（论文）开题报告 ，由指导教师签署意见、教研室审查， 学 院 教学 院长 批准后实施。 2 开题报告是毕业设计（论文）答辩委员会对学生答辩资格审查的依据材料之一。学生应当在毕业设计（论文）工作前期内完成，开题报告不合格者不得参加答辩。 3毕业设计开题报告各项内容要实事求是，逐条认真填写。其中的文字表达要明确、严谨，语言通顺，外来语要同时用原文和中文表达。第 一次出现缩写词，须注出全称。 4本报告中，由学生本人撰写的对课题和研究工作的分析及描述，没有经过整理归纳，缺乏个人见解仅仅从网上下载材料拼凑而成的开题报告按不合格论。 5. 课题类型填：工程设计类；理论研究类；应用（实验）研究类；软件设计类；其它。 6、课题来源填：教师科研；社会生产实践；教学；其它 课题 名称 电梯曳引机与控制系统设计 课题来源 社会生产实践 课题类型 工程设计类 选题的背景及 意义 针对即将毕业走进社会的四年学习做一次检验。本课题主要是针对电气控制，机械加工，机械设计 方面做了详细的检验。满足了对机械设计制造及其自动化专业的学习内容的检测。通过本次设计，让我们对以后的设计有了直观的认识，为以后的工作打下了基础。设计的内容具体是关于四层客乘电梯的设计和运做。 研究 内容拟解决的主要问题 电梯曳引机的选择，包括电机的选择，联轴器的选择，减速器的选择 。 曳引机的设计重点是减速器的选择和箱体零件的设计和加工。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。 制程序设计是考虑到电梯的上升和下降逻辑，以及楼层显示，运作时的加速和减速。 研究方 法技术路线 本课题主要采用以下研究方法及技术路线： 1、 认识研究对象。这包括：了解电梯的过去、现在及将来，从历史角度对其发展有一定的认识；了解压电梯主要有那些著名的生产厂家及其所生产的产品型号，与自己所选课题进行分析比较，在感性上对其有一大概的认识。 2、 查阅优秀本科、研究生相关课题论文，汲取成功论文写作的研究方法与所采用的技术路线，进行消化吸收。 3、 要明确研究内容及设计要求。首先弄清电梯曳引机装置的结构组成及工作原理，并对其作运动学分析，对曳引机的运动特性定性、定量分析计算。 4、 在运动学分析基础上，认识到了曳引机的工作特性，我们就可以根据设计说明书上的已知条件及曳引机的设计要求和各机构进行参数进行参数计算。 研究的总体安排和进度计划 本 论文 计划 共 用 16 周的时间来完成。分为 以下几 个阶段： 1、中英文翻译。（一周） 2、 课题工作计划的制定 和资料的搜集。 包括各阶段所用时间、工作进度、最初的说明书 ，和与该课题相关的资料的收集 。（ 两周 ） 3、 曳引机 的方案确定。（一周） 4、 曳引机 的运动学分析。（两周） 5、曳引机 参数的确定。 （两周） 6、主参数 的分析计算。（两周） 7、 控制部分的程序设 计。 （一周） 8、绘零件图、装配图。（一周） 9、对图中出现的错误进行修改。 （一周） 10、编写设计说明书。（两周） 11、准备答辩。（一周） 主要参考 文献 1唐金松 简明机械设手册 上海科学技术出版社 2邱宣怀 机械设计 高等教育出版社 3单辉祖 材料力学 国防工业出版社 4李益明 机械制造工艺设计简明手册 机械工业出版社 5杨黎明 零件设计手册 国防工业出版社 6孟少农 机械加工工艺手册 机械工业出版社 7 机械工程标准手册 中国标准出版社 8刘家仁 机械设计师手册 机械工业出版社 9谢铁邦 互换性与技术测量 华中科技大学出版社 10 起重机设计手册 机械工业出版社 11齐治国 建筑卷扬机设计 机械工业出版社 12李秧耕 电梯基本原理及安装维修全书 机械工业出版社 13胡汉才 单片机原理及其接口技术 清华大学出版社 14 电梯安全技术 上海市纺织工业出版社 15电梯制造与安装安全规范 指导教师 意 见 指导教师签名： 年 月 日 教研室意见 学院 意见 教研室 主任签名： 年 月 日 教学 院 长 签名： 年 月 日 徐州工程学院 08 届本科毕业论文 1 摘 要 本次设计是以三菱 核心的电梯控制系统的硬件组成及软件设计，采用 控制轿箱提升电机的起、停和正、反转。这里主要是对电梯曳引机的参数进行设计、计算、（包括电动机、减速器、轴、轴承、联轴器、制动器）以及工艺的编排和相关图形的绘制，另外对 制系统的设计，主要是 制电路图、程序流程图以及 程。 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和加工。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。 制程序设计是考虑到电梯的上升和下降逻辑 ，以及楼层显示，运作时的加速和减速。 现在电梯都采用传统的继电器群的控制方法，由于所用的继电器较多，控制柜体积庞大，控制系统成本高，而且众多继电器的动作会产生较大的噪音，污染环境。采用 合接口进行控制，可将传统的继电器控制逻辑变为计算机程序控制逻辑，去掉所有用于逻辑控制的中间继电器，使电梯系统的成本和噪音大大降低，控制柜的体积也可大大缩小。 关键词： 曳引机 ;电动机 ;减速器 ;联轴器 ;制动器 徐州工程学院 08 届本科毕业论文 2 is as LC to to to is on to (as as to LC is LC as as LC of is of of a to is ow of of of is of LC to on in of to be to 州工程学院 08 届本科毕业论文 3 目录 1 绪论 1 梯的起源 1 梯的种类 1 用途分类 1 速度分类 2 拖动电动机类型分类 2 驱动方式分类 2 控制方式分类 3 梯主要组成及结构 3 引机构的组成 4 引机构的减速器 5 2 有关参数的计算 7 引机的确定 7 择曳引机 8 引机容量的计算 8 引力计算 8 速器设计 9 用减速器的型式及其应用 9 速器的基本构造 10 杆减速器设计 12 的设计与计算 16 的分类 16 的常用材料 16 的结构设计 16 的强度计算 16 承的设计与计算 20 轴器的设计与计算 22 轴器选择应考虑的问题 22 轴器的理论转矩 22 要尺寸计算 23 动器的设计与计算 23 艺 24 件的分析 24 艺规程设计 26 徐州工程学院 08 届本科毕业论文 4 3 梯 控 制 系 统 的 设计 29 统 概述 29 定 义 29 特点 30 继电器控 制 系 统 的比 较 32 基本结构 33 工作原理 35 制 系 统 的 设 计 分析 37 制系统的 设 计 基 本原 则 37 制系统的 设 计 的 主要内 容 38 制系统程 序 设 计 的步骤 39 电 梯 制 系 统 的 设计 40 的运行 过 程 40 41 模的估 算 42 入输出模 块 的 选择 43 选择 44 4 结论 46 5 参考文献 47 6 翻译 48 文资料 48 文 54 7 致谢 59 徐州工程学院 08 届本科毕业论文 1 文资料 is in 960s in lc (is to of is is to as of is to of in to of In lc as a lc is no is a in It to in as of of or to a to is a be to a is 徐州工程学院 08 届本科毕业论文 2 . 5m/s. is to Its to of s. of s 2. 768 of of B 7025 of of B 7588 B 10058 B 10085 of B 10089 B 12974 C B 11368 of B 191 of of ts of of to of of :1 it of in of of s 0058he is to B 徐州工程学院 08 届本科毕业论文 3 10058of as 1) In of of of as as of 2) of to of in 3) In of of is to is as in 4) , to in of B 10058 is a is of s is is o., o., o., is i 988 997. 1 of is to or is s; is to 2 he in of by is be so 州工程学院 08 届本科毕业论文 4 as 828588N 811985) In , , , , ( , b), ) ( , , , A is B 75881985) on 1998 is 998 in of 985, 998 of of a to is to 998. In 1. 588a so B 7588of 1:1998. 2. 998. (1) If or 998 or as (2) is in no 998 in so it is in of ), 州工程学院 08 届本科毕业论文 5 is B/T 4728, c) is in B 8903, (3) 998 we 3. In to as in 998 B/T 7024 In 4. to 998 or (1) .1 be mm in in to to in be as as (2) .1 (3) .1 of in of a as as or of , B, C, D, F, H, J, K, L , E, G, M, ZA 徐州工程学院 08 届本科毕业论文 6 , 2004 B 7588in of of 588is to is is is by o., o., o., o., o., o., o., o., o., o., o., o., , o., o., i, 州工程学院 08 届本科毕业论文 7 介 可编程控制器是 60 年代末在美国首先出现的，当时叫可编程逻辑控制器 目的是用来取代继电器。以执行逻辑判断、计时、计数等顺序控 制功能。提出 念的是美国通用汽车公司。 活、通用等优点和继电器控制系统的简单易懂、操作方便、价格便宜等优点结合起来，控制器的硬件是标准的、通用的。根据实际应用对象，将控制内容编成软件写入控制器的用户程序存储器内 ,使控制器和被控对象连接方便。 70 年代中期以后， 广泛地使用微处理器作为中央处理器，输入输出模块和外围电路也都采用了中、大规模甚至超大规模的集成电路，这时的 不再是仅有逻辑 (断功能，还同时具有数据处理、 节和数据通信 功能。国际电工委员会 (布的可编程控制器标准草案中对可编程控制器作了如下的定义：可编程控制器是一种数字运算操作的电子系统，专为在工业环境下应用而设计。它采用了可编程序的存储器，用来在其内部存储执行逻辑运算，顺序控制、定时、计数和算术运算等操作的指令，并通过数字式和模拟式的输入和输出，控制各种类型的机械或生产过程。可编程控制器及其有关外围设备，易于与工业控制系统联成一个整体，易于扩充其功能的设计。 可编程控制器对用户来说，是一种无触点设备，改变程序即可改变生产工艺。目前，可编程控制器已成为工厂自 动化的强有力工具，得到了广泛的普及推广应用。 可编程控制器是面向用户的专用工业控制计算机，具有许多明显的特点。 可靠性高，抗干扰能力强； 编程直观、简单； 适应性好； 功能完善，接口功能强。 1 主题内容与适用范围 本标准规定了额定速度小于 25 m/s 的电梯曳引机技术要求和质量要求。 本标准适用于乘客电梯、病床电梯、载货电梯用曳引机。不适用于杂物电梯和额定速度不小于 2. 5 m/s 的各类电梯用的曳引机。额定速度小于 2. 5 m/s 的各类电梯用的其他曳引机可参照执行。 2 引用标准 768 噪声源声功率的测定简易法 025 电梯主参数及轿厢、井道、机房的型式与尺寸 徐州工程学院 08 届本科毕业论文 8 588 电梯制造与安装安全规范 0058 电梯技术条件 0085 圆柱蜗杆传动基本参数 0089 圆柱蜗杆、蜗轮精度 2974 交流电梯电动机通用技术条件 1368 齿轮传动装置清洁度 91 包装储运图示标志 3 术语 曳引机额定速度 of 应于轿厢额定速度的曳引轮节径上的线速度。 曳引机额定载重 量 of 曳引比为 1:1、平衡系数为 ，曳引轮切向曳引的轿厢额定载重量。 电梯技术条件 0058家技术监督局 1997准 1998施 1 范围 本标准规定了乘客电梯及载货电梯的技术要求、检验规则、标志、包装、运输与贮存等。 本标准适用于额定速度不大于 2 5m s 的电力驱动的曳引式或强制式的乘客电梯和载货电梯。 本标准不适用于液压电梯和杂物电梯。 2 引用标准 下列标准所包含的条文，通过在本标准中引用而构成为本标准的条文。本标准出版时，所示版本均为有效。所有标准都会被修订，使用本标准的各方应探讨使用下列标准最新版本的可能性。 828 87 逐批检查计数抽样程序及抽样表 (适用于连续批的检查 ) 588 1995 电梯制造与安装安全规范 (N 81 1： 1985) 903 88 电梯用钢丝绳 (344： 1983) T 10059 1997 电梯试验方法 0060 93 电梯安装验收规范 T 13435 92 电梯曳引机 T 5072 1 一 1996 电梯 T 型导轨 (465： 1983) 3 技术要求 徐州工程学院 08 届本科毕业论文 9 3 1 基本要求 3 1 1 电梯及其所有零部件应设计正确、结构合理、遵守机械、电气及建筑方面的通用技术要求。 3 1 2 制造电梯的材料应具有足够的强度和合适的性能。 3 1 3 电梯整机和零部件应具有良好的维修和保养，处于正常的工作状态。 3 1 4 需要润滑的零部件应装有符合要求 的润滑装置； 3 2 电梯工作条件 a)海拔高度不超过 1 000m； b)机房内的空气温度应保持在 5 40之间； c)运行地点的最湿月月平均最高相对湿度为 90，同时该月月平均最低温度不高于 25； d)供电电压相对于额定电压的波动应在土 7的范围内； e)环境空气中不应含有腐蚀性和易燃性气体及导电尘埃存在。 3 3 整机性能 3 3 1 当电源为额定频率和额定电压、电梯轿厢在 50额定载重量时，向下运行至行程中段 (除去加速和减速段 )时的速度，不得大于额定速度 的 105，且不得小于额定速度的 92。 3 3 2 乘客电梯起动加速度和制动减速度最大值均不应大于 1 5m 3 3 3 当乘客电梯额定速度 (v)为 1 0m sv 2 0m s 时，其平均加、减速度不应小于 0 48m 乘客电梯额定速度为 2 0m sv 2 5m s 时，其平均加、减速度不应小于 0 65m 3 3 4 乘客电梯的中分自动门和旁开自动门的开关门时间不应超过表 1 的规定 。 本标准的第 1、 2、 3、 4 章以及 分内容 )、 分内容 )、 分内容 )、 分内容 )， )(部分内容 )、附录 C、附录 E、附录 G、附录 M 及附录 推荐性的，其余为强制性的。 本标准是根据欧洲标准化委员会 (标准 1电梯制造与安装安全规范 1998 年版，对 588 1995电梯制造与安装安全规范 (等效采用 1:1985)进行修订的。经本次修订后的 588 2003 在技术内容上与 :1998 等效，条文编号与之一致。 欧洲标准 1:1998 与 1:1985 相比，内容有较大变动。增加了许多新的技术内容和计算方法。本次对 588 的修订除少部分内容根据我国电梯行业情况有所变更外，基本上接受了 1:1998 的内容。 在本次修订中，主要技术内容变更如下 : 徐州工程学院 08 届本科毕业论文 10 588 1995 适用范围简洁明确，因此仍保留 588 1995 适用范围，为了明确起见，加上 “ 病床电梯 ” ，删去 1:1998 的使用范围。 1:1998 所引用的标准做了以下转化 : (1)属于 1:1998“ 引用标准 ” 一章中列入的国 际标准或国外先进国家标准已被我国等效采用后成为我国国家标准或行业标准的，则直接引用相应的我国标准号。 (2)属于 l:1998“ 引用标准 ” 一章中没有列入的，在 1:1998 中也未提及标准代号，但其内容上涉及我国应实施的有关标准的，则也列入 “ 引用标准 ” 。如 :)中原文为 “ 使用 号 ” ，列入对应的我国标准 4728电气图用图形符号。又如：对于 c)的要求，列入对应的我国标准 903电梯用钢丝绳。 (3)属于 1:1998“ 引用标准 ” 一章中已列入的，但我国尚未转化的国外先进标准，我们直接引用国外标准号，如 :磁兼容性用于电梯、自动扶梯和自动人行道的系列标准辐射， 磁兼容性用于电梯、自动扶梯和自动人行道的系列标准 抗干扰性。 1:1998 中与 7024电梯、自动扶梯和自动人行道术语相同的术语不再列入，仅保留专用术语，并增加了 “ 检修活板门 ” 及 “ 井道安全门 ” 等。 1:1998 的部分内容进行了修改或调整。 (1)增加的内容：如 在 增加 “ 观光电梯可除外 ” ；在 增加了 “ 对于载货电梯，此间隙不得大于 8；在 增加 “ 特殊情况，为了满足底坑安装的电梯部件的位置要求，允许在该隔障上开尽量小的缺口 ” 。 (2)删去的内容： 如删去 “ 具有缓冲作用的瞬时式安全钳 ” 及其他条文中相关内容；删去 “ 具有缓冲复位的蓄能型缓冲器 ” 及其他条文中相关内容。 (3)调整的内容：如对 厢有效面积的规定进行了调整；轿厢采用的瞬时式和渐进式安全钳的速度范围作 了调整； 在附录 2j)中， 将： “ 额定速度 ” 调整为 “ 检修速度 ； 将 具有缓冲作用的蓄能型缓冲器 ” 的试验方法内容调整为 “ 线性蓄能型缓冲器 ” 试验方法。 本标准规定的各项安全准则以及附录内所有的要求，为乘客电梯、载货电梯的制造、安装与检验提供了全国统一的技术依据和安全要求，对于电梯交付使用前的检验、定期检验以及重大改装或事故后的检验的内容不应超出本标准的范围。 本标准的附录 A、 B、 D、 F、 H、 J、 K、 L、 N 均为标准的附录，附录 C、 E、 G、徐州工程学院 08 届本科毕业论文 11 M、 提示的附录。 本标准从 2004 年 1 月 1 日起实施，与此同时代替 588 1995。本标准自实施之日起，过渡期为 1 年，过渡期满后， 588 1995 同时废止。 本标准由中国机械工业联合会提出。 本标准由全国电梯标准化技术委员会归口。 本标准负责起草单位：中国建筑科学研究院建筑机械化研究分院。 本标准参加起草单位：中国迅达电梯有限公司、中国天津奥的斯电梯有限公司、上海三菱电梯有限公司、广州日立电梯有限公司、苏州迅达电梯有限公司、沈阳东芝电梯有限公司、杭州西子奥的斯电梯有限公司、通力电梯有限公司、广州广日电梯工业有限公司、蒂森电梯有 限公司、上海东芝电梯有限公司、上海永大机电工业有限公司、广州奥的斯电梯有限公司、华升富士达电梯有限公司、苏州江南电梯 (集团 )有限公司。 本标准主要起草人：顾鑫、康红、张广健、万忠培、叶丹阳、朱健、徐文刚、金来生、马凌云、黄启俊、杨锡芝，严建忠、王伟峰、林曼青、陈路阳、魏山虎。 本标准首次发布于 1987 年，第一次修订于 1995 年，第二次修订于 2003 年。 图 书 分类号： 密 级： 毕业设计 (论文 ) 电梯曳引机与控制系统设计 生姓名 黄九 学院名称 机电工程学院 专业名称 机械设计制造及其自动化 指导教师 李志 2008 年 6 月 2 日 徐州工程学院 08 届本科毕业论文 2 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： 日期： 年 月 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： 导师签名： 日期： 年 月 日 日期： 年 月 日 徐州工程学院 08 届本科毕业论文 3 摘 要 本次设计是以三菱 核心的电梯控制系统的硬件组成及软件设计，采用 控制轿箱提升电机的起、停和正、反转 。这里主要是对电梯曳引机的参数进行设计、计算、（包括电动机、减速器、轴、轴承、联轴器、制动器）以及工艺的编排和相关图形的绘制，另外对 制系统的设计，主要是 制电路图、程序流程图以及 程。 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和加工。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。 制程序设计是考虑到电梯的上升和下降逻辑，以及楼层显示，运作时的加速和减速。 现在电梯都采用传统的继电器群的控制方法，由于所用的继电器较多，控制柜体积庞大，控制系统 成本高，而且众多继电器的动作会产生较大的噪音，污染环境。采用 合接口进行控制，可将传统的继电器控制逻辑变为计算机程序控制逻辑，去掉所有用于逻辑控制的中间继电器，使电梯系统的成本和噪音大大降低，控制柜的体积也可大大缩小。 关键词： 曳引机 ;电动机 ;减速器 ;联轴器 ;制动器 徐州工程学院 08 届本科毕业论文 4 is as LC to to to is on to (as as to LC is LC as as LC of is of of a to is ow of of of is of LC to on in of to be to 州工程学院 08 届本科毕业论文 5 目录 1 绪论 1 梯的起源 1 梯的种类 1 用途分类 1 速度分类 2 拖动电动机类型分类 2 驱动方式分类 2 控制方式分类 3 梯主要组成及结构 3 引 机构的组成 4 引机构的减速器 5 2 有关参数的计算 7 引机的确定 7 择曳引机 8 引机容量的计算 8 引力计算 8 速器设计 9 用减速器的型式及其应用 9 速器的基本构造 10 杆减速器设计 12 的设计与计算 16 的分类 16 的常用材料 16 的结构设计 16 的强度计算 16 承的设计与计算 20 轴器的设计与计算 22 轴器选择应考虑的问题 22 轴器的理论转矩 22 要尺寸计算 23 动器的设计与计算 23 艺 24 件的分析 24 艺规程设计 26 徐州工程学院 08 届本科毕业论文 6 3 梯 控 制 系 统 的 设计 29 统 概述 29 定 义 29 特点 30 继电器控 制 系 统 的比 较 32 基本结构 33 工作原理 35 制 系 统 的 设 计 分析 37 制系统的 设 计 基 本原 则 37 制系统的 设 计 的 主要内 容 38 制系统程 序 设 计 的步骤 39 电 梯 制 系 统 的 设计 40 的运行 过 程 40 41 模的估 算 42 入输出模 块 的 选择 43 选择 44 4 结论 46 5 参考文献 47 6 翻译 48 文资料 48 文 54 7 致谢 59 徐州工程学院 08 届本科毕业论文 1 1 绪论 梯起源 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。 梯的种类 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，因此电梯的分类方法也有下列几种。 用途分类 这是一种常用的分类方法，但由于电梯有一定的通用性，所以按用途分类在使用中用得较多。但实际标准不很明确。 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。 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。 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。 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。 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，严禁乘人和徐州工程学院 08 届本科毕业论文 2 装卸货物将头伸入，为此限制轿厢分格空间高度不得超过 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。 速度分类 电梯的额定运行速度正在逐步提高，因此按速度分类的国家标准正待颁布。目前的习惯划分为： 这种电梯的额定速度 =1m/ss。 这种电梯的额定速度 s4m/s。 速电梯 这种电梯的额定速度 4m/s。 拖动电动机类型分类 将采用交流电动机拖动的电梯。其中又可分为单、双速拖动，采用该变电动机极对数的方法调速。调压拖动，通过改变电动机电源的方法调速。调频调压拖动，采用同时改变电动机电源电压和频率的方法调速。 这是一种采用直流电动机拖动的电梯。由于其调速方便，加减速性好，曾被广泛采用随着电子技术的发展，直流拖动正被节省能源的交流调速拖动代替。 驱动方式分类 它可分成两种不同的型式，一种是被广泛采用的摩擦 曳引式。另一种是卷筒强制式。前一种安全性和可靠性都较好，后一种的缺点较多，已很少采用。 这种驱动式电梯历史较长，它可分为柱塞直顶式和柱塞侧置式。优点是机房设置部位较为灵活，运行平稳，采用直顶式时不用轿厢安全钳及底坑地面的强度可大大减小，顶层高度限制较宽。但其工作高度受柱塞长度限制，运行高度较低。在采用液压油作为工作介质时，还须充分考虑防火安全的要求。 它通过两对齿轮齿条的齿和来运行；运行振动、噪声较大。这种型式一般不徐州工程学院 08 届本科毕业论文 3 需要设置机房，由轿厢自备动力机构，控制简单，适用于流 动性大的建筑工地。目前已划入建筑升降机类。 这是一种强制驱动型式，因链条自重较大，所以提升高度不能过高，运行速度也以因链条链轮传动性能局限而较低。但它在用于企业升降物料的作业中，有着传动可靠，维护方便，坚固耐用的优点。 其他驱动方式还有气压式。直线电机直接驱动，螺旋驱动等。 控制方式分类 目前电梯技术的发展使电梯控制日趋完善，操作趋于简单，功能趋于多样，控制方式正向广泛应用微电子新技术的方向发展。目前常见的控制方式有：微机集选控制（按钮操作）；门微机并联、梯群控制（按钮操作 ）；继电器信号控制和手柄控制（手柄或按钮操作）。 除上述常见的分类外，目前还有按机房位置、钢丝绳传动型式等分类方法。 梯的主要组成及结构 机房内的主要部件通常有主机、控制屏（柜）、限速器、选层器、极限开关等。井道内的主要部件通常有轿厢（及其安装在它上面的一些附件或设施如轿门、轿顶轮、导靴、安全钳、悬挂装置、随行电缆等）、对重装置（及其安装在它上面的设施如导靴、悬挂装置等）、层门（及其附属设施如门锁、地坎等）等。底坑内的主要部件通常有缓冲器、对重侧护栏、限速绳张紧装置等。 图 1示： 徐州工程学院 08 届本科毕业论文 4 制动器电动机控制柜电源开关井道传感器开门机轿内操作箱轿箱体悬挂电缆层楼指示器呼梯按钮层门液压缓冲器曳引机曳引轮底座绳轮限速器曳引钢丝绳限位开关撞弓轿箱导靴限位开关轿箱架轿箱门导靴对重补偿链补偿链导轮限速器涨紧装置图 1 电梯的曳引机构 引机构的组成 电梯曳引机构一般由电动机、制动器、减速箱、联轴器及曳引轮所组成。以电动机与曳引轮之间有无减速箱可分为有齿轮曳引机和无齿轮曳引机。 a 无齿轮曳引机（无减速器曳引机） 无齿轮曳引机用在运行速度 vs 的高速电梯上。这种曳引机的曳引轮紧固在曳引电动机轴上，没有机械减速机构，整机结构比较简单。曳引 电动机是专徐州工程学院 08 届本科毕业论文 5 为电梯设计和制造的，能适应电梯运行工作特点，具有良好调速性能的直流电动机（或交流变频电动机）。 该曳引机制动时所需要的制动力矩要比有减速器曳引机大得多，因此无减速器曳引机的制动器比较大。 由于无减速器曳引机多数情况是用于复绕传动结构中，所以曳引轮轴、复绕轮轴及其轴承的受力要比有减速器曳引机大得多，相应的轴也显得粗大。 由于无减速器曳引机没有减速器等有利因素，所以使用寿命比较长。 b 有齿轮曳引机 有齿轮曳引机广泛用于运行速度 以曳引条件符合要求。 假定电梯用户选定 调速曳引机， 其参数如下：载重量 1 000度 s，电机功率 11机电流 28A，绳轮节径 530轮槽数 5个，曳引绳径 13绳倍率 1:1。 减速器的计算 速器设计 用减速器的型式及其应用 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 徐州工程学院 08 届本科毕业论文 10 （ 1） 渐开线行星齿轮减 速装置 （ 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可能减少箱体底座平面的机械加工面积，箱体底座徐州工程学院 08 届本科毕业论文 11 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 s、蜗杆减速器蜗杆的圆周速度v10m/s、行星齿轮减速器齿轮的圆周速度 v10m/s，宜采用压力循环喷油润滑。 b 滚动轴承的润滑 滚动轴承主要采用飞溅润滑、刮板润滑和油浴润滑，以及油脂润滑，并尽可能利用传 动件的润滑方法来实现。 对齿轮减速器，当浸油齿轮的圆周速度（减速器中只有一个浸油齿轮的圆周速度） v=m/s 时，滚动轴承多采用飞溅润滑；当 1 6 4 34 23 23 12 1 徐州工程学院 08 届本科毕业论文 13 936 2832 2752 2872 5081 2880 40 d 蜗杆导程角 = d1=m/于要求具有自锁性能的传动，则应采用 3m/s 时， 取 K 为载荷分布系数，载荷平稳时， K =1；载荷变化时， K =2 取 K=1 d2=9 4 0 0 2 3 6 8 . 41 6 2 2 1 4 . 4 6 2 8 1 . 5 21 1 2 3 8 7 . 5H 所以满足要求 根弯曲强度计算 a 设计公式： 2321 26000 () Ym d m 徐州工程学院 08 届本科毕业论文 15 蜗轮复合齿形系数，按22 3及变位系数 似求得 2 F 为蜗轮齿根许用应力按下式计算： F= F中 F为 06 时的轮缘材料许用弯曲应力，其值见表 2 蜗轮材料及 07时的许用接触应力 H （表 2轮材料及 06时的许用弯曲应力 F蜗轮材料 铸造方法 适用的滑动速度vs(m/s) 机械性能 H F0.2b蜗杆齿面硬度 一侧受载 两侧受载 35045模 金属模 12 25 130 170 220 310 180 200 200 220 51 70 32 40 模 金属模 10 12 90 100 200 250 110 135 125 150 33 40 24 29 模 金属模 10 180 200 490 540 82 90 64 80 模 金属模 10 _ 490 540 _ 100 _ 90 徐州工程学院 08 届本科毕业论文 16 模 金属模 10 _ 245 345 62 _ 56 _ 模 2 _ 150 40 25 模 25 _ 200 48 30 模 25 _ 250 56 35 取 F=35 图 2 计算得： 17500 所以满足要求 b 验算公式： 212666 () S K K Y Y M P ad d m Y为导程角系数，用公式 Y=1算得 6 6 2 3 6 8 . 4 1 1 1 1 1 . 4 4 3 51 1 2 3 8 7 . 5 1 2 . 5 满足设计要求 2 1 () 式中 v决于蜗杆蜗轮材料和两者啮合处的滑动速度，见表 2 表 2v=400o ，1= =52% 95% 98%=的设计与计算 轴是机械设备中的重要零件之一。其主要功能是支承作回转运动的零件，并传递运动和动力。 轴通过轴承与机架相联，装在轴上的零件都围绕轴心线作回转运动，形成了徐州工程学院 08 届本科毕业论文 17 一个以轴为基础的轴系部件。因此，在轴的设 计中，不能只考虑轴的本身，还必须计及轴系零（部）件对轴的影响。 轴的设计主要包括工作能力计算和结构设计两个方面的内容。 的分类 根据轴的受力情况不同，可把轴分成心轴、转轴和传动轴三种。 a 心轴 工作时仅承受弯矩作用的轴称为心轴。根据工作情况，心轴还可分为固定心轴和转动心轴。如行星减速器中支承行星齿轮的轴和某些卷筒轴。 固定心轴，轴的弯曲应力性质随弯矩性质而定；转动心轴，轴的应力为循环变化的弯曲应力，多为对称循环变化。 b 转轴 工作时，同时承受弯矩和转矩作用的轴称为转轴，如齿轮减速器中的轴。轴 中的弯曲应力为循环变应力，其应力性质，常为对称循环变应力和非对称循环变应力，扭转应力性质则随转矩性质而定。 c 传动轴 只传递转矩，不承受弯矩或承受很小弯矩的轴，称为传动轴。 的常用材料 根据电梯启、制动频繁，冲击载荷大的工作特点，减速器中轴的材料，应具有足够的静强度和疲劳强度，并具有一定的韧性、耐磨性和抗腐蚀性。选择轴的材料时除首先要满足使用要求外，还要考虑材料的工艺性及经济性等。轴的材料主要采用碳素钢和锻件。轴的常用材料为优质中碳钢，如 35、 45、 50 钢，其中以 45 钢最为常用。对工作要求较高 或较重要的轴，可考虑选用合金钢，如 40重要的轴可用碳素结构 ,如 。 的结构设计 轴的结构设计就是要确定出轴的合理外形和全部结构尺寸。 轴的结构设计本身必须同时考虑强度问题，结构不合理往往给强度带来不利的影响。在许多情况下，是轴的结构要求决定了它的外形及尺寸，而且轴的结构设计应使轴具有合理的外形，同时应满足使用和工艺要求，这比强度计算考虑的因素更多。 轴的合理外形应满足：轴和装在轴上的零件要有准确的工作位置；轴上的零件应便于 的强度计算 a 按转矩估算 轴径 实心轴：3 式中： 徐州工程学院 08 届本科毕业论文 18 有关的设计系数见表 2 外径 d 之比，通常取 =种常用轴材料的 与 A 值（表 2 轴的材料 0 35 45 405820 (1220 2030 3040 4052 1525 A 160135 135118 118107 10798 148125 A 的取值范围为 118107 蜗杆传动 =动轴承 =轴器 =p=P =(n=1460/31 47.1(r/32 5 . 2 2(1 0 7 1 1 8 ) 5 1 . 3 6 5 6 . 6 44 7 . 1d 虑到轴的最小直径处要安装曳引轮会有键槽存在，故将估算直径加大3%5%取 设计手册取标准直径 0311 1 . 2(1 0 7 1 1 8 ) 2 1 2 31460 (考虑到轴的最小直径处要安装联轴器会有键槽存在，故将估算直径加大3%5%取 设计手册取标准直径 4徐州工程学院 08 届本科毕业论文 19 图 2-4 b 按许用 弯曲应力计算： 齿轮受力： 圆周力： 611211 1 . 22 9 . 5 5 1 02 1460 1 7 9 8 . 880TF t F ()N 622122 2 3 . 6 2 1 0 2 9 1 9 . 4 ( )248TF t F a 径向力：2 2 1t a n 2 9 1 9 . 4 0 . 3 6 4 1 0 6 2 . 7 ( )F r F t F r N 1800 7640( )N 作水平面内的弯矩图，支点反力为： 2 2 9 1 9 . 41 9 5 9 . 7 ( )22H A H N 面处的弯矩为 : 9 5 9 . 7 1 1 2 2 1 9 4 8 6 . 4 ( )N m m 面处的弯矩为： 9 5 9 . 7 6 2 1 2 1 5 0 1 . 4 ( )N m m 徐州工程学院 08 届本科毕业论文 20 作垂直平面内的弯矩图，支点反力为： 22 1 0 6 2 . 7 1 7 9 8 . 8 2 4 8 4 1 4 . 4 ( )2 2 2 2 2 2 4 r F a 2 6 4 8 . 3 ( )V B V r F N 面左侧弯矩为 : 1 4 . 4 1 1 2 4 6 4 1 2 . 8 ( )N m m 面右侧弯矩为 : 4 8 . 3 1 1 2 7 2 6 0 9 . 6 ( )N m m 面处的弯矩为： 4 8 . 3 6 2 4 0 1 9 4 . 6 ( )N m m 合成弯矩： M 22面： 2 24 6 4 1 2 . 8 2 1 9 4 8 6 . 4 2 2 4 3 3 9 . 9 8 ( )V I Z H N m m 2 2 27 2 6 0 9 . 6 2 1 9 4 8 6 . 4 2 3 1 1 8 4 . 8 5 ( )V I Y H N m m 面： 2 2 24 0 1 9 4 . 6 2 1 9 4 8 6 . 4 2 2 3 1 3 6 . 4 7 ( )V I I H N m m 求当量弯矩： 因减速器双向运转，故可认为转矩为脉动循环变化，修正系数 为 面： 6 1 1 . 20 . 3 9 . 5 5 1 0 2 1 9 7 8 . 1 ( )1460T N m m 2 2( ) 2 3 1 1 8 4 . 8 5 2 1 9 7 8 . 1 2 3 2 2 2 7 . 2 0 ( ) N m m 面： 2 2( ) 2 2 3 1 3 6 . 4 7 2 1 9 7 8 . 1 2 2 4 2 1 6 . 2 4 ( ) N m m 确定危险截面 及校核强度 由图可以看出截面 面处所受转矩不同，但弯矩 轴上还有键槽，故截面 能为危险截面，但由于轴径32也应对截面 面： 2 3 2 2 2 7 . 2 0 1 0 . 7 5 ( )0 . 1 6 0 P 面： 32 2 4 2 1 6 . 2 4 1 0 . 4 ( )0 . 1 6 0e I I P 查表 ： 1 60 P a 满足 1的条件，故设计的轴有足够的强度，并有一定的余量，因此此轴不必再作修改。 徐州工程学院 08 届本科毕业论文 21 2 17640 8 8 2 0 ( )22V B V C N 面处弯矩为： 1 0 0 8 8 2 0 0 0 ( )V X I Y V X I Z V F N m m 面处弯 矩为： 5 5 8 8 2 0 5 5 4 8 5 1 0 0 ( )V I V V N m m 校核 面： 3882000 5 3 ( )0 . 1 5 5V X I I Z P 3485100 3 8 ( )0 . 1 5 0V I V P 查表 ： 1 60 P a 满足 1的条件，故设计的轴有足够的强度，并有一定的余量，因此此轴不必再作修改。 承的设计与计算 曳引机用轴承一般分为两大类：滑动轴承及滚动轴承。滚动轴承，适于一般使用条件，起动及工作时摩擦力矩小，起动灵活，效率高；径向游隙小，且可用预紧力的方法，提高支撑刚度及旋转精度；同尺寸轴颈宽度小，轴向尺寸紧凑；属于标准件，型号齐全，更换、维修方便，成本低；润滑简便；承受冲击载荷小，高速时噪声大；径向尺寸大，属整体式，在个别情况下不好安装。总之，它可以在广泛的载荷、转速、精度、尺寸范围内工作。在很多场合逐渐取代了滑动轴承，曳引机设计中也不例外。滑动轴承具有滑动摩擦特性属副低副机构，有减振、抗冲击和降低噪声的性能 ；结构简单；径向尺寸小承载能力大、寿命长；可剖分安装。但润滑稍困难，维修比较复杂，轴向尺寸大。但从全面分析并结合具体条件和设计水平，采用滚动轴承。采用滚动轴承完全能满足曳引机性能要求，并且能达到良好的产品质量。 a 曳引轮右端轴承的选择： 50d 37 / m 1 8 0 0 9 . 8 1 7 6 4 0 ( ) 10000 00N 求当量动载荷 P： ()d r aP f X F X F式中N； N； X 、 Y 其中 X 、 Y 可由表查 2： 徐州工程学院 08 届本科毕业论文 22 轴承类型 e 单列轴承 双列轴承 / e
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