自动扶梯用曳引机减速器的设计

本科毕业设计（论文）通过答辩摘要摘 要自动扶梯现代是地铁站、机场、火车站等公共交通和商场中必不可少的设施。2009 年，中国自动扶梯的保有量超过 15 万步部。这一数字必将随国家经济的继续高速发展和公共交通的进一步完善不断增加。曳引机是自动扶梯的动力设备，为其提供运行所需转矩和转速，有自动扶梯的心脏之称。本文通过对自动扶梯传动结构和性能需求的研究，参照相关国家标准和机械设计手册 ，通过严格计算和校核，设计了一款满足自动扶梯使用要求的曳引机用蜗轮蜗杆减速器。本减速器为立式结构，蜗轮蜗杆减速，功率 11kw，输出转速 39.18r/min 适合梯级高度 0.2m、梯级深度 0.4m、名义宽度 0.8m，倾斜角 30 ，提升高度 5m，额定速度 0.75m/s 的自动扶梯使用。关键词：自动扶梯,曳引机，减速器，立式，蜗轮蜗杆Io本科毕业设计（论文）通过答辩西安交通大学城市学院本科毕业生毕业设计（论文）II本科毕业设计（论文）通过答辩ABSTRACTABSTRACTWhen moving escalator modern public transportation and shopping mallsindispensable facilities. 2009, China escalator over 15 million steps of quantities. Thisnumber will continue with the national economy and further improving the publictraffic update.As the escalator no-engineroom power equipment have escalator heart.Based on the research and design, escalators, a suitable escalator use requirement oftraction machine with reducer.The speed reducer for vertical structure, worm gearbox, 11kw power output speed,39.18 r/min, suitable for cascade high 0.2 m, cascade depth 0.4 m, width of 0.8 m,name of fixing, hoisting height was rated speed, the requirement of 0.75 m/sescalators.KEY WORDS:The tractors，Reducer，Vertical，The Worm and wormIII本科毕业设计（论文）通过答辩西安交通大学城市学院本科毕业生毕业设计（论文）IV本科毕业设计（论文）通过答辩目目录 录前 言. 1.1. 课题背景1.1.1.2.1.3.1.4.3自动扶梯的定义. 3自动扶梯的发展历史. 3中国电梯发展现状. 4本课题的任务和意义. 52. 自动扶梯简述. 72.1. 自动扶梯的结构组成及原理. 72.2. 自动扶梯的相关参数. 82.2.1. 提升高度 H. 82.2.2. 额定速度 v. 82.2.3. 倾斜角. 82.2.4. 理论运输能力. 82.2.5. 名义宽度. 92.3. 自动扶梯曳引机. 92.3.1. 曳引机分类. 92.3.2. 曳引机减速器. 103. 曳引机用蜗杆减速器的设计. 133.1. 传动方案确定. 133.2. 传动系统总体设计. 133.2.1. 电动机所需功率的计算. 133.2.2. 电动机的选择. 153.2.3. 传动比分配. 163.2.4. 传动系统运动和动力参数计算. 173.3. 减速器传动零件的设计计算. 173.3.1. 蜗杆类型的选择. 173.3.2. 材料的选择和中心距的初步确定. 183.3.3. 计算主要传动尺寸. 183.4. 减速器轴及轴承装置的设计. 203.4.1. 轴的设计. 203.4.2. 键和联轴器的选择. 213.4.3. 轴承的选择. 223.5. 箱体及其附件设计. 223.5.1. 蜗轮蜗杆定位和固定. 24本科毕业设计（论文）通过答辩V本科毕业设计（论文）通过答辩西安交通大学城市学院本科毕业生毕业设计（论文）3.5.2. 润滑和密封.3.5.3. 减速器附件简要说明.4. 自动扶梯减噪措施.5. 小结.5.1. 设计结果.5.2. 主要完成的工作.5.3. 后续工作展望.6. 致谢.7. 参考文献.8. 附录.24242527272727293133VI本科毕业设计（论文）通过答辩前言前 言十九世纪末，美国人杰西雷诺和乔奇惠勒分别设计出来各自的自动扶梯，100 多年来，自动扶梯以它的快捷方便悄然改变着我们的生活，在车站、机场、商场大显身手。我们不难想象，如果没有了自动扶梯，我们的生活将会多么的不便。2000 年至今，中国电梯行业以平均每年 20%的高速增长。到 2009 年，中国电梯保有量和新增量均为世界第一，已超过 100 万台，其中自动扶梯保有量和新增量超过 15 万台。 （来源：中国传动网）而中国的电梯市场远远尚未饱和，伴随着中国经济的继续高速增长、公共交通的日渐完善和发达以及人们对便捷舒适生活的追求，中国自动扶梯市场仍旧会高速增长，拥有很大的发展空间。然而同时我们看到，目前电梯生产企业中跨国公司的产量超过 80%，其中美国奥的斯、瑞士迅达、芬兰通力、德国蒂森、日本三菱、日立、东芝、富士达等13 家大型外商投资公司在国内的市场份额达到了 74%，中国电梯市场十大品牌基本被这些企业占据。所以无论从自身的发展还是从竞争的角度，我们都有必要大力研究和发展自动扶梯。而曳引机有自动扶梯的心脏之称，是自动核心部件。一台曳引机的性能关系到了一部自动扶梯的乘坐是否舒适、是否节能和是否节约空间等。曳引机是自动扶梯的动力牵引设备。目前的曳引机有两大类，即无齿轮曳引机和有齿轮曳引机。虽然作为新兴的电磁式的无齿轮曳引机将是今后曳引机市场的发展方向，但有齿轮曳引机，尤其是作为其代表的蜗轮蜗杆传动的有齿轮曳引机，仍以其相对高的安全性、稳定性及其相对低廉的制造和维护费用而占据当今曳引机市场的主流，是自动扶梯首选的传动装置。我们今年三月份去秦川曳引机厂实习时，就看到这种曳引机仍旧大量生产，并供应于日本三菱等国际知名电梯制造商。所以我这次毕业设计的课题选择了设计一款自动扶梯用的曳引机减速器，该减速器为蜗轮蜗杆传动，面向对象为提升高度 5m、倾斜角 30 、额定速度 0.75m/s、梯级高度 0.2m、梯级深度 0.4m、名义宽度 0.8m 的自动扶梯。该减速器为专用减速器。为完成该设计我首先查阅了相关国家标准和专业资料，确定了自动扶梯梯形、技术规格范围和使用条件，然后结合这些要求和条件本课题原始数据，使用了机械设计手册和相关设计软件、以及所学习理论知识完成了本课题要求的减速器的设计计算，并通过 OUT CAD 软件绘制了相关装配图和零件图。同时，根据相关资料和我本课题研究学习过程中掌握的知识，对减1o本科毕业设计（论文）通过答辩西安交通大学城市学院本科毕业生毕业设计（论文）速器减噪提出了一些改进意见。本设计可能不尽完美，无法直接投入实际生产，但在设计过程中本人完成了对大学四年所学知识的梳理，极大地提高了分析解决问题的能力，并对机械设计的过程和方法有了清晰了解和认识。我相信本次设计所积累的经验将对我今后的职业生涯产生深远影响，这是我机械设计的第一桶金。限于本人的初学水平和个人能力，本毕业设计必然存在缺陷和不足，错误和不妥之处望老师批评指正。2本科毕业设计（论文）通过答辩课题背景自动扶梯用曳引机减速器的设计1.1. 自动扶梯的定义1. 课题背景自动扶梯是电梯的一种，是带有循环运行的梯级，用于向上或向下倾斜输送乘客的固定电力驱动设备（摘自国标 GB16899-1997 ） 。其被广泛应用于机场、铁路、地铁等公共交通和大型商场。自动扶梯是由一台特种结构形式的链式输送机和两台特殊结构形式的胶带输送机所组合而成，带有循环运动梯路，用以在建筑物的不同层高间向上或向下倾斜输送乘客的固定电力驱动设备（见图 1-1） 。运载人员上下的一种连续输送机械。1.2.图 1-1 自动扶梯自动扶梯的发展历史自动扶梯是在十九世纪末由两名美国人发明的，距今已有一百多年的历史。第一个自动扶梯的专利 1859 年被授予内森爱米斯（Nathan.Ames） 。他发明了一种“旋转式梯级”的自动扶梯（revolving stair） 。在旋转皮带上安装梯级型木板，人到顶上跳下来。现在看起来可笑，但给后人很大启示。1891 年，在美国科尼岛码头装了一部自动扶梯，轰动一时。它当时被称为“倾斜升降机” ，是由纽约企业家杰西雷诺（jesse w. reno）设计制造的。他早在 1882年就申请并发明了此项专利。这种自动扶梯采用输送带原理，一条分节的坡道以20 度至 30 度坡度移动。扶梯的起止点都有齿长 40 厘米的梳状铲，与脚踏板上的凹齿啮合。乘客站在华倾斜移动的节片上，不必举足，便能上、下扶梯。3本科毕业设计（论文）通过答辩西安交通大学城市学院本科毕业生毕业设计（论文）美国的乔奇惠勒(G.H.Wheeler)与雷诺同年获得了另一种形式自动扶梯的专利，他发明的移动楼梯(movingstairway)并有与现在类同的活动扶手带（但需加油） ，其重要性可与奥的斯发明的安全钳相媲美，但他的专利很长时间无人问津。直到 1898 年查理斯西伯格（charles seeberger）买下了他的专利并加以改造，于第二年与奥的斯公司合作制造出第一台有水平梯级、扶手和梳齿板阶梯式自动扶梯。在 1900 年举行的巴黎博览会上，西伯格成功展出了他们以“电动扶梯”（escalator）为名的产品，并且获得了一项头奖。1910 年奥的斯收购了西柏格的专利，次年再购下雷诺的公司成为世界上唯一制造自动扶梯的公司， 。1920 年，奥的斯把两者的设计结合，扶梯中组合了水平梯级、梳齿板及免润滑的扶手带新专利 （见图1-2） ，从而使扶梯真正的实用化，成为今天电动扶梯的基本设计。图 1-2 木质梳齿自动扶梯1930 年，出现了金属梯级的自动扶梯；1950 年，有了玻璃扶手支撑；1974 年，美国卢娜扶梯公司（Luna Staircase Company）试制 了螺旋式的自动扶梯“Helical Escalator” ；1985 年，日本三菱公司推出了“Spiral Escalator”螺旋自动扶梯（图 1-3） ；2000 年，由日本日立公司（Hitachi）制作推出了薄型自动扶梯，机房高从1000mm 减至 555mm，倾斜段高度减去 300mm。中国首个安装电动扶梯的城市是上海，1935 年，上海的大新百货公司安装两两部自动电梯。1.3. 中国电梯发展现状改革开放到今天，电梯行业在不知不觉中走过了一个从无到有，从有到多，从多到精的发展历程。随着住宅市场的巨大变化，中国已经成为全球容量最大、增长最快的电梯市场。2007 年，中国电梯产量为 216000 台，超过了全世界电梯产量的一半，电梯的生产能力跃居世界第一。2008 年，中国电梯产量达 250000台，目前全国在用电梯突破 1000000 台，再次刷新了全球电梯行业的发展记录。其中自动扶梯产量和保有量为 15 万部。目前，中国电梯仍以每年 20%的速度高速发展，预计 2010 年， 中国电梯产量将达到 33.41 万部。其中随着机场、地铁、商场等大型公共设施建设和继续完善，自动扶梯行业的发展也相当可观。但是，目前电梯生产企业中跨国公司的产量超过 80%，其中美国奥的斯、瑞士迅达、芬兰通力、德国蒂森、日本三菱、日立、东芝、富士达等 13 家大型4本科毕业设计（论文）通过答辩课题背景外商投资公司在国内的市场份额达到了 74%，中国电梯市场十大品牌基本被这些企业占据。中国名族企业由于技术和资金方面的限制，只占据了四分之一。1.4. 本课题的任务和意义本课题的主要任务是设计一款自动扶梯曳引机用的蜗轮蜗杆减速器，绘制相关装配图和零件图，并完成设计说明书和论文的编写。曳引机被称为自动扶梯的心脏，其品质关系到一台自动扶梯质量的优劣，比如其噪音大小、节能指标及安装尺寸等。而有齿轮曳引机的性能主要由其减速传动部分即减速器决定。蜗轮蜗杆减速的曳引机传动稳定，且具有自锁功能，可保证当制动器失效的情况下自动扶梯乘客的安全。而且涡轮蜗杆减速的曳引机结构紧凑，尺寸较小，适合自动扶梯曳引机安装坑道的空间，并且其制造和维护的费用都较电磁式的无齿轮曳引机低。所以蜗杆减速器是自动扶梯首选的传动装置。本课题的意义主要有两点：1. 具有一定的经济价值由上面的数据和预测我们看到，国内自动扶梯场市场有着巨大的发展空间，其远远尚未饱和，再加上旧的扶梯的淘汰和更换，自动扶梯的需求量将更加巨大。而这必将带动其重要部分-曳引机的市场需求。虽然无齿轮曳引机会凭借其自身优势而成为今后曳引机市场的发展方向，但有齿轮曳引机，尤其是采用蜗轮蜗杆减速器的有齿轮曳引机仍旧是当代曳引机市场的主流。我们 2010 年 3 月赴秦川曳引机厂参观时我们看到，该类型曳引机仍在大批量生产，供应与日本三菱等知名电梯企业。所以我们这个课题是有着巨大现实经济价值的。2. 理论与实际的结合自动扶梯曳引机减速器属于专用减速器，其设计过程不需要大量的机械设计理论知识，比如机械原理、机械设计、材料力学、材料学、机械制图等等理论知识，而且涉及到工程实际，可以让我们很好的做到理论和实际结合。所以对本课的设计不仅可以梳理、总结和提升我大学四年所学习的机械方面的理论知识，也可以很好的锻炼我分析解决实际工程问题的能力和方法。既加深对理论的理解，又加强了我们对实际工程生产的认识。5本科毕业设计（论文）通过答辩西安交通大学城市学院本科毕业生毕业设计（论文）6本科毕业设计（论文）通过答辩2.自动扶梯简述自动扶梯简述2.1. 自动扶梯的结构组成及原理自动扶梯是一台特种结构型式的链式输送机和两台特殊结构型式的胶带输送机组合的，用于不同层高间运载人员上下的一种连续输送机械。图 2-1 自动扶梯的结构其主要部件有梯级、牵引链条及链轮、导轨系统、主传动系统（包括电动机、减速装置、制动器及中间传动环节等） 、驱动主轴、梯路张紧装置、扶手系统、梳板、扶梯骨架和电气系统等（见图 2-1） 。梯级在乘客入口处作水平运动（方便乘客登梯） ，以后逐渐形成阶梯；在接近出口处阶梯逐渐消失，梯级再度作水平运动。这些运动都是由梯级主轮、辅轮分别沿不同的梯级导轨行走来实现的。一系列的梯级与两根牵引链条连接在一起，在按一定线路布置的导轨上运行即形成自动扶梯的梯路。牵引链条绕过上牵引链轮、下张紧装置并通过上、下分支的若干直线、曲线区段构成闭合环路。这一环路的上分支中的各个梯级（也就是梯路）应严格保持水平，以供乘客站立。上牵引链轮（也就是主轴）通过减速器等与电动机相连以获得动力。扶梯两旁装有与梯路同步运行的扶手装置，以供乘客扶手之用。扶手装置同样由上述电动机驱动。为了保证自动扶梯乘客绝对安全，要求装设多种安全装置。 （文章来源：中国传动网）7本科毕业设计（论文）通过答辩2.2.2.2.1.西安交通大学城市学院本科毕业生毕业设计（论文）自动扶梯的相关参数提升高度 H提升高度提升高度是指使用自动扶梯的建筑物上、下楼层间或地铁地面与地下站厅间的高度.对于倾斜角为 35的自动扶梯，其提升高度不应超过 6m。2.2.2. 额定速度 v自动扶梯的额定速度指自动扶梯梯级踏板或胶带在空载情况下的运行速度 ,也是由制造厂商所设计确定并实际运行的速度。自动扶梯倾斜角 不大 30 时,额定速度做大不能超过 0.75m/s；自动扶梯倾斜 角 大 于 30 但 不 大 于 35 时 为 额 定 速 度 允 许 不 大 于 0.5m/s 。 （ GB/T18996-1997）2.2.3. 倾斜角自动扶梯的倾斜角指梯级踏板梯级踏板火交代运行方向与水平面之间的最大角度。根据 GB/T 18996-1997，自动扶梯的倾斜角 不应超过 30 ，当提升高度不超过 06m，额定速度不超过 0.5m/s 时，倾斜角允 许增至 35 。2.2.4. 理论运输能力自动扶梯理论运输能力指自行扶梯每小时理论运输人数。为了确定理论输送能力假定在一个平均深度为 0.4m 的梯级或每可见长度的踏板或胶带上能承载：在名义宽度 z1 0.6m 时为 1 人在名义宽度 z1 0.8m 时为 1.5 人10.4式中 c1 为理论输送能力人，v 为额定速度，K 为系数对常用的宽度其值为1当时 z1 0.8m 时，k=1.58o0 ooo在名义宽度 时为 2 人v理论输送能力按公式（1）计算：c 3600k当时 时，k=1.0本科毕业设计（论文）通过答辩当时 z1 1.0m 时，k=2.0自动扶梯简述2.2.5. 名义宽度名义 宽度是指梯级宽度的公称尺 寸见图 2-2，通常 为 600mm、800mm 和1000mm 三种规格。2.3.图 2-2 自动扶梯梯级图中： x1 为梯级高度； y1 为梯级宽度； z1 为梯级名义宽度按 GB16899-1997 中条款 8.1.1 、8.1.2 、8.1.3 规定x1 0.40m ， y1 0.38m ， z1 为 0.581.10m自动扶梯曳引机曳引机是电梯梯的动力设备，用于向电梯梯提供运转所需的功率，也叫电梯的驱动主机，是电梯的心脏。其性能的优劣关系到自动扶梯的乘坐的舒适感、提高节能效果和节省空间等。2.3.1. 曳引机分类扶梯曳引机按减速的方式主要分为两类，即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9本科毕业设计（论文）通过答辩西安交通大学城市学院本科毕业生毕业设计（论文）轮曳引机，一般用于 25ms 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。曳引比有 2：1 和 1：1。载重 320kg2000kg，梯速 0.3m/s4.00m/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 25ms 以上的高速电梯和超高速电梯。有齿轮曳引机主要由电动机、制动器、联轴器、减速箱、链轮组成（如图2-3 示） 。图 2-3 曳引机简图2.3.2. 曳引机减速器其中减速箱是曳引机的核心部件。它的主要作用是为曳引机提供输出所需的额定转速和额定转矩，进而满足自动扶梯的驱动需求。 自动扶梯的噪声、效率、乘坐舒适度等性能指标主要有减速器确定。在有齿轮减速器中，目前应用和使用最广的蜗轮蜗杆减速器，蜗杆减速器是10本科毕业设计（论文）通过答辩自动扶梯简述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 18120 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。且由于其制造和维护费用相对较低，所以目前仍占据自动扶梯曳引机的主流市场。自动扶梯曳引机减速器的设计要求自动扶梯曳引机用减速器是专用减速器，其工作服务对象决定了其自身必须要达到的要求，这样才能算是合格，才能胜任。所以我们对该1. 满足自动扶梯的动力需求，向自动扶梯提供所需要的额定转速和额定转矩。这一点和其他各种类型减速器相同，这是任何减速器的第一任务要求。而对于自动扶梯，其载荷是不定的，是变化的，甚至变化幅度很大，这一刻空载，下一刻可能全负荷运行，所以我们应该充分考虑和计算自动扶梯的极限最大载荷，以此为标准选用电机，设计和校核传动部分及轴承装置。2. 传动平稳 即需要其传动比恒定，输出瞬时转速波幅较小，及传动撞击较小。因为自动扶梯服务对象为乘客，它要求有一定的舒适感，如果减速器转动不稳定，势必导致自动扶梯运行时快时慢不稳定，会让乘客感到不舒服，这就违背了自动扶梯舒适快捷的宗旨和设计理念。而涡轮蜗杆传动平稳，正适合这一要求。此外，我们在设计和制造涡轮蜗杆时应提高其齿面粗糙度，这样可以减小齿面啮合时的撞击，提高其平稳性。3. 提高效率，节约能源 节能是当今社会发展必须解决和面临的大课题。对自动扶梯来说，一般都是每天连续工作十几个小时，据中国电梯协会估计，平均每部每天耗电量约 40kw，我们现在有自动扶梯超过 15 部，今后必将继续增加。所以其巨大的市场必将造成巨大的电力供应矛盾。而自动扶梯的效率主要影响因素在曳引机减速器部分，因此我们必须提高减速器的效率以达到自动的扶梯的节能要求。所以我们在设计过程中应尽力提高其传动效率，以达到节能这一要求。4. 降低噪音 自动扶梯是在公共场所运行和服务的，如果噪音过大肯定会给人们带来不适，成为噪音污染源。所以 GB24478-2009 电梯曳引机和GB16899-1997自动扶梯和自行人道制造和安装安全规范 都对自动扶梯及曳引机的噪声强度提出了现在。其中规定空载时曳引机的噪声不得超过 70dB。而曳引机的噪声空载时主要有减速器的传动系统来产生。所以我们在设计时应该考虑其减噪措施，极力降低传动所产生的噪音。5. 安全 这一点是非常重要的，因为自动扶梯的服务对象为人，这就决定了其安全等级必须非常的高。对于自动扶梯曳引机减速器其安全方面主要从两方面11本科毕业设计（论文）通过答辩西安交通大学城市学院本科毕业生毕业设计（论文）考虑，一方面是作为制动器失灵是的另一道安全保障，另一方面主要的是其自身必须安全，比如齿轮齿面和轴不能断裂，还有键、轴承等也必须满足强度要求，所以我们在设计过程中必须对其进行严格的计算和校核。6. 尺寸限制 现代自动扶梯的曳引机一般都安装在扶梯上端的坑道里（如图2-4 示） ，这个坑道的尺寸有限，一方面我们需要把曳引机安装在坑道里，另一方面我们还必须留有供技术人员安装和维护使用的空间。图 2-4 自动扶梯曳引机安装位置图下一章我们将更具自动扶梯及曳引机的使用要求，设计自动扶梯曳引机用蜗轮蜗杆减速器。12本科毕业设计（论文）通过答辩3.曳引机用蜗杆减速器的设计曳引机用蜗杆减速器的设计3.1. 传动方案确定根据课题要求和综合比较，我们要设计的是一款蜗轮蜗杆减速器。初步拟定其传动方案如图示 3-1：图 3-1 传动方案简图该工作机采用的是原动机为 Y 系列三相笼型异步自动扶梯专用电动机，三相笼型异步电动机是一般用途的全封闭自扇冷式电动机，电压 380 V ，其结构简单、工作可靠、价格低廉、维护方便；另外其传动功率大，传动转矩也比较大，噪声小，在室内使用比较环保。传动装置采用单级蜗杆减速器组成的封闭式减速器，采用蜗杆传动能实现较大的传动比，结构紧凑、传动平稳，但效率低，多用于中、小功率间歇运动的场合。工作时有一定的轴向力，但采用圆锥滚子轴承可以减小这缺点带来的影响，但它常用于高速重载荷传动，所以将它安放在高速级上。并且在电动机心轴与减速器输入轴之间采用弹性联轴器联接。因为链传动具有平均传动比恒定，结构紧凑、效率高传递功率大等优点，所以输出端采用输出轴直接与链轮相连，采用链传动。3.2. 传动系统总体设计3.2.1. 电动机所需功率的计算1） 确定自动扶梯的相关参数电动机的功率由自动扶梯的驱动功率决定，而这个与自动扶梯的相关参数密切相关。根据课题任务书的规定，本课题自动扶梯倾斜角 30 ，提升高度 5m ，额定速度 0.75m/s。13o本科毕业设计（论文）通过答辩西安交通大学城市学院本科毕业生毕业设计（论文）根据 GB16899-1997自动扶梯和自动人行道的制造与安装安全规范 选择电梯的以下尺寸：表 2-12）计算自动扶梯的驱动功率自动扶梯的驱动功率包括两个组成部份:即驱动梯级系统的功率和驱动扶手系统的功率，两种功率之和即为自动扶梯的驱动功率。确定驱动功率必须求出自动扶梯的总阻力。可以采用计算牵引构件张力的逐点法以求总阻力。一、 梯级链条张力的计算梯级链条张力图如图 3-2R11 01 02R4D06 7 8R3图 3-2 自动扶梯梯级链条张力图经过逐级计算，梯路系统的功率：Nt=( Pt v) 1000当 =30 时(kw)Nt=(1605nH+58H-510n+97)二、扶手带张力的计算扶手带运行轨迹如图 3-3v 1000 (kw)14名称 尺寸选择 条款 条款内容梯级高度 x1 0.20m 8.1.1 x1 0.40m梯级深度 y1 0.4m 8.1.2 y1 0.38m名义宽度 z1 0.8m 8.1.3 z1为 0.581.10m11 12 13R935 4本科毕业设计（论文）通过答辩曳引机用蜗杆减速器的设计9 105 67810131211243图 3-3 自动扶梯扶手带运行轨迹图经过逐级计算，扶手系统的功率Nf=(2 Pf v) 1000当 =30时Nf=(89H+404) v 1000 (kw)(kw)三、自动扶梯总功率自动扶梯总功率:当 =30 时N=Nt+NfN=(1605nH+147H-510n+501) v 1000 （式 3-1 ）从上述计算结果可知:自动扶梯的总功率与倾斜角度关系不大 ,计算自动扶梯总功率时按 =30进行计算即可。所以，自动扶梯总功率的计算公式为：N=(1605nH+147.4H-510n+501) v 1000式中：V：自动扶梯额定速度（m/s） ，取 0.75m/s；：传动效率，蜗轮蜗杆传动，取 =0.75；H：自动扶梯提升高度，H=5m；：满载系数，普通型自动扶梯取 0.75代入式 3-1 得：自动扶梯的总功率为 9.69KW（详细计算校核过程见附件 A 设计说明书）3.2.2. 电动机的选择由于该减速器是自动扶梯专用减速器，其电动机除了必须满足动力方面的要求外，还必须满足安全方面的要求，即满足 GB/T 24478-2009 及 GB755-2008 中对曳引机电机转矩等要求。所以一般曳引机都选用专用的电动机。自动扶梯专用电动机型号及相关参数如表示 3-2 示：本科毕业设计（论文）通过答辩15本科毕业设计（论文）通过答辩西安交通大学城市学院本科毕业生毕业设计（论文）表 3-2 自动扶梯用单速电机参数表自动扶梯曳引电动机应具有以下特点：1.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 2535 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 25 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 0102。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。2.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。由于自动扶梯所需功率 9.69KW，电动机的额定必须大于这一所需功率。根据表 3-1，我们选择电动机 YFD160L1-6。YFD160L1-6 主要参数见表 3-3：表 3-3 YFD160L1-6 主要参数3.2.3. 传动比分配由于厂家提供的小链轮尺寸如图 3-4 示：其中分度圆直径 365.59mm，宽度 65mm为达到 0.75 的额定输出速度，其所需转速：601000vn39.1816电动机型号 额定功率 kW 满载转速 /r/min 额定转矩 堵转转矩YFD160L1-6 11 960 109.48N.m 251.8N.mdn 39.18r / minn 960所以减速器的传动比：本科毕业设计（论文）通过答辩曳引机用蜗杆减速器的设计由于单级传动，所以该传动比即为蜗轮副的传动比。图 3-4 链轮的尺寸3.2.4. 传动系统运动和动力参数计算对涡轮、轴蜗杆轴等分别进行功率、转矩和转速计算（详细计算校核过程见附件 A 设计说明书） 。将其运动和动力参数计算结果进行整理并列于表 3-4：表 3-4 传动系统的运动和动力参数涡杆轴 9.07 106.166 960r / min124.50.990.763.3.3.3.1.减速器传动零件的设计计算蜗杆类型的选择由于蜗杆类型对蜗杆减速器传动效率的影响较大，我们这款减速器有对效率的要求较高，所以我们先初步确定蜗杆的类型。17轴 名 功率P/kW 转矩T / N.m转速n/(r/min) 传动比 i效率 电机轴 11 109.427 960r / min蜗轮轴 8.4 2058.356 39.18本科毕业设计（论文）通过答辩西安交通大学城市学院本科毕业生毕业设计（论文）查阅机械设计手册我们看到，不同类型的蜗杆传动的效率是不同的，这主要是和其啮合面积决定的，同时啮合面积的大小影响到了蜗杆传动平稳性和噪音大小。目前的自动扶梯曳引机使用的蜗杆减速器基本使用的是圆弧圆柱蜗杆（ZC1） 。该种类型蜗杆效率高，可达到 0.9 左右，载重大。很适合这款自动扶梯减速器的使用要求。所以本设计也拟采用这种蜗杆类型。3.3.2. 材料的选择和中心距的初步确定蜗杆材料 20CrMnTi20，表面淬火，经磨齿。涡轮齿圈材料为ZCuAl9Fe4Ni4Mn2，蜗杆输入功率 P=11 kW ，蜗杆转速 n1 960r / min ，蜗轮转速n2 39.18r / min ，传动比 i=24.5，初步采用 ZC1。根据齿面接触强度的要求，查机械设计手册图 16.5-17 得： a 160mm 。3.3.3. 计算主要传动尺寸在齿轮结构参数中，变位系数和螺旋角的改变对斜齿轮啮合性能有很大的影响，变位系数直接影响齿轮传动系统的性能。变位系数不仅可以防止根切，而且变位系数对修形后蜗杆传动副的承载能力及润滑状况有其独特的影响。采用正变位或负变位均能提高蜗杆传动副的承载能力，改善润滑条件，但采用正变位可以显著地提高蜗杆传动副的承载能力；总体来讲，在一定的范围内，随着螺旋角的增大，轮齿的轴向啮合更加平稳。应力情况也得到了改善。但是轴向作用力随着螺旋角的增大也逐渐的增大。造成了轴向力变大。因此，螺旋角的选择应该从系统整体出发，综合考虑螺旋角的影响，选择适当的螺旋角。本设计中变位系数及螺旋角的选择采纳了机械设计手册的推荐值；按表 16.5-39， ，i=24.5 得：m=5.2 ， 1 ， 2 ，取 1 。由此数据为基础计算 ZC1 蜗杆的主要传动尺寸，计算结果见表 3-5（详细计算过程见附件 A 设计说明书）：表 3-5 ZC1 蜗轮副集合尺寸汇总18序号 名称 符号 公式 数值1 蜗杆轴向模数 m 标准值 5.22 蜗杆法向齿形角 as 标准值 23oZ 2 Z 49 d 58.5mm本科毕业设计（论文）通过答辩曳引机用蜗杆减速器的设计3456蜗杆头数涡轮头数中心距蜗杆特性系数Z1Z 2aq标准标准标准q d1m24916011.257 蜗杆分度圆螺旋角 arctan( Z m) 8 涡轮变位系数 x2 x2 am 1q Z2210 4 50.150.64491011蜗杆分度圆直径涡轮分度圆直径蜗杆齿顶圆直径d1d2d dd1d2dmqmZ 22m58.5254.868.912 涡轮齿顶圆直径 da1da1 1d 2(1x ) 271.913 蜗杆齿根圆直径a2d da2d22h246.4414 涡轮齿根圆直径 df 1f 2 df 1f 21d2f 12hf 2 249.4415 蜗杆齿宽 b1 b1 (12.5 0.1Z 2 )m 9016 涡轮齿宽 b2 bm2 0.45(d1 6m) 4317 涡轮外圆直径 de2de2 d a2 (0.8 1)m 27618 齿廓曲率半径 当 Z 1 2 时 5m 2619 圆弧中心坐标a0 a0 cosd10 29.33b0 b0 2 sin 0 39.4120 蜗杆轴向齿厚 sx1 sx1 0.4m 6.53121 蜗杆法向齿厚 sn1 sn1 s x1 cos 6.43022 23 涡轮齿顶圆弧半径 涡轮齿根圆弧半径R本科毕业设计（论文）通过答辩Ra2f 2Ra2Rf 2ddf 1a12 c2 c23.8435.2819本科毕业设计（论文）通过答辩西安交通大学城市学院本科毕业生毕业设计（论文）24 轴向齿距 Px Px m 16.3363.4