機械設(shè)計課程設(shè)計--電梯機械部分相關(guān)系統(tǒng)設(shè)計

1、<p><b>　　機械設(shè)計課程設(shè)計</b></p><p><b>　　計算說明書</b></p><p>　　設(shè)計題目 電梯機械部分相關(guān)系統(tǒng)設(shè)計 </p><p>　　機械工程及自動化 學(xué)院（系） 班</p><p><b>　　設(shè)計者</b>

2、;</p><p>　　指導(dǎo)教師 </p><p>　　2012年5月28日</p><p><b>　　前言</b></p><p>　　本設(shè)計為機械設(shè)計基礎(chǔ)課程設(shè)計的內(nèi)容，是學(xué)習(xí)過畫法幾何、機械原理、機械設(shè)計、工程材料、加工工藝學(xué)等課程之后的一次綜合的練習(xí)和應(yīng)用。本設(shè)計說明書是對電梯機械部

3、分相關(guān)系統(tǒng)設(shè)計的說明。隨著社會進(jìn)步，人們的生活水平的不斷提高，高樓大廈已經(jīng)變得不稀奇，電梯也成為了人們生活必不可少的一部分。</p><p>　　電梯一種以電動機為動力的垂直升降機，裝有箱狀吊艙，用于多層建筑乘人或載運貨物。也有臺階式，踏步板裝在履帶上連續(xù)運行，俗稱自動電梯。 服務(wù)于規(guī)定樓層的固定式升降設(shè)備。它具有一個轎廂，運行在至少兩列垂直的或傾斜角小于15°的剛性導(dǎo)軌之間。轎廂尺寸與結(jié)構(gòu)形式便于乘客

4、出入或裝卸貨物。</p><p>　　曳引繩兩端分別連著轎廂和對重，纏繞在曳引輪和導(dǎo)向輪上，曳引電動機通過減速器變速后帶動曳引輪轉(zhuǎn)動，靠曳引繩與曳引輪摩擦產(chǎn)生的牽引力，實現(xiàn)轎廂和對重的升降運動，達(dá)到運輸目的。轎廂是運載乘客或其他載荷的箱體部件，對重用來平衡轎廂載荷、減少電動機功率。補償裝置用來補償曳引繩運動中的張力和重量變化，使曳引電動機負(fù)載穩(wěn)定，轎廂得以準(zhǔn)確?？?。</p><p>　　本

5、次設(shè)計是使用已知的使用和安裝參數(shù)自行設(shè)計機構(gòu)形式以及具體尺寸、選擇材料、校核強度，并最終確定形成減速器圖紙的過程。通過設(shè)計，我們回顧了之前關(guān)于機械設(shè)計的課程，并加深了對很多概念的理解，并對設(shè)計的一些基本思路和方法有了初步的了解和掌握。</p><p><b>　　目錄</b></p><p><b>　　前言1</b></p>&

6、lt;p><b>　　目錄2</b></p><p><b>　　一、設(shè)計任務(wù)書3</b></p><p>　?。ㄒ唬┮阎O(shè)計要求3</p><p><b>　?。ǘ┦褂脳l件3</b></p><p>　　（三）生產(chǎn)批量及加工條件3</p>&l

7、t;p>　　二、總體方案設(shè)計3</p><p>　?。ㄒ唬C構(gòu)傳動方案論證3</p><p>　　1、減速器類型選擇3</p><p>　　2、電梯傳動類型選擇3</p><p>　?。ǘ╀摻z繩及曳引輪設(shè)計4</p><p><b>　　1、鋼絲繩選取4</b></p&g

8、t;<p>　　2、曳引輪直徑計算4</p><p>　?。ㄈ┦芰Ψ治黾坝嬎?</p><p><b>　　1、電動機功率4</b></p><p><b>　　2、電動機選擇5</b></p><p>　?。ㄋ模p速器選擇計算6</p><p>&

9、lt;b>　?。ㄎ澹﹨?shù)校核7</b></p><p>　　1、曳引應(yīng)滿足的計算條件7</p><p><b>　　2、計算過程7</b></p><p><b>　　3、校核過程8</b></p><p>　　（六）各級傳動軸功率計算10</p><

10、p>　　三、主要零部件的設(shè)計計算11</p><p><b>　　(一)、齒輪11</b></p><p>　　1、高速級齒輪傳動設(shè)計11</p><p>　　2、低速級齒輪設(shè)計14</p><p>　　（二）軸的設(shè)計與計算17</p><p>　　1、高速軸設(shè)計與校核17<

11、;/p><p>　　2、中間軸設(shè)計與校核18</p><p>　　3、輸出軸設(shè)計與校核20</p><p>　?。ㄈL動軸承的選擇及壽命計算21</p><p>　　（四）聯(lián)軸器的選擇22</p><p><b>　?。ㄎ澹╂I校核22</b></p><p>　　1

12、、高速軸鍵校核23</p><p>　　2、中間軸鍵校核23</p><p>　　3、低速軸鍵校核23</p><p>　　四、減速器箱體各部分結(jié)構(gòu)尺寸24</p><p><b>　?。ㄒ唬┫潴w24</b></p><p>　　（二）潤滑及密封形式選擇24</p>&l

13、t;p>　　（三）箱體附件設(shè)計24</p><p><b>　　五、參考文獻(xiàn)25</b></p><p><b>　　一、設(shè)計任務(wù)書</b></p><p><b>　?。ㄒ唬┮阎O(shè)計要求</b></p><p>　　設(shè)計一座乘客電梯，其額定載荷質(zhì)量為630kg，可承

14、載8人，額定速度1.60m/s。設(shè)計樓層為15層，國家規(guī)定樓層高度不低于2.80米（以天花板板厚中心線量到地板板厚中心線處為準(zhǔn)），現(xiàn)以層高2.80米進(jìn)行計算，總計樓層高度為（2.8×15）m=42m。轎廂質(zhì)量取800kg，對重塊質(zhì)量則為m=（800+0.5×630）kg=1115kg。重力加速度取9.81m/s2。國家標(biāo)準(zhǔn)推薦的，額定速度小于2.5m/s的電梯的加速度大于0.65m/s2，一些大公司做到0.9-1m/

15、s2。本電梯額定速度為1.60m/s，最大加速度設(shè)計為a=0.7m/s2。電梯使用時間可設(shè)為五年大修，每天工作20小時。</p><p><b>　?。ǘ┦褂脳l件</b></p><p>　　室內(nèi)工作，動力源為三相交流電動機，載荷較平穩(wěn)。</p><p>　　（三）生產(chǎn)批量及加工條件</p><p>　　中等規(guī)模的機械

16、廠，可加工7、8級精度的齒輪。</p><p><b>　　二、總體方案設(shè)計</b></p><p>　　（一）機構(gòu)傳動方案論證</p><p><b>　　1、減速器類型選擇</b></p><p>　　目前速度不大于2.5m/s的有齒輪曳引機的減速箱大多采用蝸輪蝸桿，其主要優(yōu)點是： 傳動平穩(wěn)，運

17、行噪聲低。結(jié)構(gòu)緊湊，外形尺寸小。傳動零件少，具有較好的抗擊載荷特性。齒輪傳動結(jié)構(gòu)較簡易，傳動效率高，尺寸較小，此處用斜齒圓柱齒輪傳動，減速器初選為二級斜齒圓柱齒輪展開式減速器。</p><p>　　2、電梯傳動類型選擇</p><p><b>　　1）卷筒式</b></p><p>　　卷筒導(dǎo)向輪式電梯對卷筒要求大，對制動器作用力很大，目前已基

18、本不使用。</p><p><b>　　2）曳引輪式</b></p><p>　　曳引輪是曳引機上的繩輪，也稱曳引繩輪或驅(qū)繩輪。是電梯傳遞曳引動力的裝置，利用曳引鋼絲繩與曳引輪緣上繩槽的摩擦力傳遞動力，裝在減速器中的低速軸上。該方案有對重平衡鐵箱重力，對電機作用力會減少，目前設(shè)計多采用此方式。</p><p>　　卷筒式及曳引輪式結(jié)構(gòu)示意圖&l

19、t;/p><p>　?。ǘ╀摻z繩及曳引輪設(shè)計</p><p><b>　　1、鋼絲繩選取</b></p><p>　　選取GB 8903-2005中乘客電梯使用的8×19W-10-1770號鋼絲繩，公稱直徑10mm，參考質(zhì)量40.7kg/100m，最小破斷拉力為63kN，提升高度為42000mm。安全系數(shù)2根鋼絲繩以上為16，3根以上為

20、12，暫設(shè)為12。</p><p>　　所以單根可承載力為F=（63000-42×40.7÷100×9.81）N=62832.3N</p><p>　　鋼絲繩根數(shù)n===2.87（根），取n=3根，安全系數(shù)為12。</p><p><b>　　2、曳引輪直徑計算</b></p><p>　　

21、由GB 7588-2003，曳引輪直徑D應(yīng)不小于鋼絲繩直徑d的40倍。所以取D=40d=400mm。本方案電梯曳引方式1:1傳動型，曳引鋼絲繩的倍率（曳引比）為Rt=1。</p><p>　　（三）受力分析及計算</p><p>　　對轎廂進(jìn)行受力分析如下圖。 </p><p><b>　　1、電動機功率</b></p><

22、p>　　本方案按工作要求選用Y系列全封閉自冷式籠型三相異步電動機，工作頻率50Hz，電壓380V。</p><p><b>　　整體設(shè)計圖</b></p><p>　　查資料知，電動機所需工作功率計算公式為Pd=</p><p>　　其中Q為額定載重量，Q=630kg；V為額定速度，v=1.60m/s;</p><p&

23、gt;　　K為電梯平衡系數(shù)，可取0.4～0.5，這里取K=0.5。</p><p>　　η為制動機總效率，η=η1η22η33η4。</p><p>　　其中η1為聯(lián)軸器效率，η1=0.99；</p><p>　　η2為閉式齒輪傳動效率，η2=0.97；</p><p>　　η3為滾動軸承效率，η3=0.99（一對）；</p>

24、<p>　　η4為曳引輪處傳動效率，η4=0.96。</p><p>　　η=0.99×0.972×0.993×0.96=0.8677。</p><p>　　Pd===5.695kW</p><p>　　因載荷平穩(wěn)，電動機額定功率Ped略多于Pd即可，由Y系列電動機技術(shù)數(shù)據(jù)，選電動機的額定功率Ped為7.5kW。</p&

25、gt;<p><b>　　2、電動機選擇</b></p><p>　　曳引輪工作轉(zhuǎn)速==r/min=50.93r/min。</p><p>　　二級斜齒圓柱齒輪展開式減速器一般的傳動比范圍為8～40，所以電動機轉(zhuǎn)速的可選范圍為407.44～2037.20r/min</p><p>　　符合這一范圍的同步轉(zhuǎn)速有750、1000和15

26、00r/min?，F(xiàn)以同步轉(zhuǎn)速1500、1000以及750r/min三種方案進(jìn)行比較如下表。</p><p>　　額定功率為7.5kW時電動機選擇</p><p>　　二級斜齒減速器減速比因外廓尺寸原因應(yīng)不大于15，即選用方案3，,選定Y160L-8型三相異步電動機，滿載轉(zhuǎn)速為720r/min，同步轉(zhuǎn)速為750r/min。</p><p>　　Y160L-8型三相異步

27、電動機外形輪廓圖</p><p>　?。ㄋ模p速器選擇計算</p><p><b>　　分配傳動比</b></p><p>　　總傳動比===14.14</p><p>　　取兩級圓柱齒輪減速器高速級的傳動比</p><p><b>　　==4.449</b></p&g

28、t;<p><b>　　則低速級的傳動比</b></p><p><b>　　===3.178</b></p><p>　　已上為初步傳動比分配，實際值與設(shè)計要求值的允許誤差為3%～5%。</p><p><b>　?。ㄎ澹﹨?shù)校核</b></p><p>　　1

29、、根據(jù)《GB7588-2003 電梯制造與安裝安全規(guī)范》的要求，曳引應(yīng)滿足的計算條件</p><p>　　1）在轎廂裝載和緊急制動條件時，應(yīng)滿足如下公式：</p><p><b>　　≤</b></p><p>　　2）在轎廂滯留條件時，曳引應(yīng)滿足如下公式：≥</p><p>　　其中，e為自然對數(shù)的底，e=2.7182

30、8；</p><p>　　f為鋼絲繩在繩槽中的當(dāng)量磨擦系數(shù)；</p><p>　　α為鋼絲繩在繩輪上的包角；</p><p>　　為動力系數(shù)，為磨損影響，切口槽時=1。</p><p>　　T1,T2為曳引輪的兩側(cè)的鋼絲繩分配的張力。</p><p>　　為載有125%額定載荷的轎廂位于最底層站及空載箱位于最高層站兩種

31、情況下，曳引繩較大靜拉力與較小靜拉力之比。</p><p><b>　　2、計算過程</b></p><p>　　1）帶切口槽的半圓形繩槽當(dāng)量摩擦系數(shù)的計算：</p><p>　　根據(jù)GB/T7025.1-1997，知電梯轎廂寬度1100mm，長度L≥650mm。設(shè)計長度為L=650mm，高度H=800mm。曳引輪及導(dǎo)向輪直徑D1=D2=400

32、mm。尺寸如下圖所示。</p><p><b>　　計算包角：</b></p><p>　　α=180°- arctan=180°-arctan=140.91°=2.459rad。</p><p>　　帶切口槽的半圓形繩槽當(dāng)量摩擦系數(shù)可按如下公式計算：</p><p><b>　　

33、f=μ</b></p><p>　　其中β為下部切口角度值，β=95°；</p><p>　　γ為槽的角度值，γ=0°；</p><p><b>　　μ為磨擦系數(shù)。</b></p><p><b>　　f=μ</b></p><p><b

34、>　　=μ=2.157μ</b></p><p>　　2）摩擦系數(shù)μ可按如下公式計算：</p><p>　　a、在裝載工況條件下: μ=0.1</p><p>　　b、在緊急制停條件下: μ=，其中v為轎廂額定速度下對應(yīng)的繩速1.6m/s</p><p>　　μ===0.08621</p><p>　

35、　c、在轎廂滯留工況條件下：μ=0.2</p><p>　　3）帶切口槽的半圓形繩槽當(dāng)量摩擦系數(shù)的計算：</p><p>　　a、在裝載工況條件下：f=2.157μ=2.157×0.1=0.2157</p><p>　　b、在緊急制停條件下：f=2.157μ=2.157×0.08621=0.1860</p><p>　　C

36、、在轎廂滯留工況條件下：f=2.157μ=2.157×0.2=0.4314</p><p>　　4）除轎廂、對重裝置以外的其它部件的懸掛質(zhì)量的計算：</p><p>　　曳引鋼絲繩質(zhì)量Wr1 =3×0.42×40.7×1＝51.28 Kg</p><p>　　無補償鏈懸掛，質(zhì)量Wr2=0kg </p><p

37、><b>　　3、校核過程</b></p><p>　　1）在轎廂裝載工況條件下的曳引校核計算：</p><p>　　當(dāng)載有125％額定載荷的轎廂位于最低層站時：</p><p>　　a.T1=（P+1.25×Q+Wr1）×g/Rt=(800+1.25×630+51.28) ×9.81N=1607

38、6.43N</p><p>　　b.T2=（P+K×Q+Wr2）×g /Rt=(800+0.5×630+0) ×9.81N=10938.15N</p><p>　　c.==1.700</p><p>　　d.==1.470< =1.700</p><p><b>　　e.結(jié)論：&

39、lt;/b></p><p>　　在轎廂裝載工況條件下，當(dāng)載有125％額定載荷的轎廂位于最低層站時，曳引鋼絲繩不會在曳引輪上滑移，即不會打滑。</p><p>　　2）在緊急制停工況條件下的曳引校核計算：</p><p>　　當(dāng)空載的轎廂位于最高層站時：</p><p>　　a. T1=×(g+2a)</p>

40、<p>　　=(800+0.5×630) ×10.51+51.28×11.21=10293.50N</p><p>　　b. T2==800×9.11N=7288N</p><p>　　c. ==1.580</p><p>　　d.==1.412< =1.580</p><p>&

41、lt;b>　　e.結(jié)論：</b></p><p>　　在緊急制停工況條件下，當(dāng)空載的轎廂位于最高層站時，曳引鋼絲繩不會在曳引輪上滑移，即不會打滑。</p><p>　　3）在轎廂滯留工況條件下的曳引校核計算：</p><p>　　本計算考慮的是當(dāng)轎廂空載且對重裝置支撐在對重緩沖器上時的曳引校核。</p><p><b

42、>　　具體校核計算如下：</b></p><p>　　a. T1==(800+0) ×9.81=7848N</p><p>　　b. T2==51.28×9.81=503.06N</p><p>　　c.==2.891</p><p>　　d.==15.61> =2.891</p>

43、;<p><b>　　e.結(jié)論：</b></p><p>　　當(dāng)轎廂空載且對重裝置支撐在對重緩沖器上時，在轎廂滯留工況條件下，曳引鋼絲繩可以在曳引輪上滑移。</p><p><b>　　4）結(jié)論</b></p><p>　　符合《GB7588-2003 電梯制造與安裝安全規(guī)范》中的要求。</p>

44、<p>　?。└骷墏鲃虞S功率計算</p><p><b>　　0軸（電動機軸）：</b></p><p>　　P0=Pd=5.695kW，N0=Nm=720r/min，T0=9550=9550×N·m=75.54N·m</p><p><b>　　1軸（高速軸）</b><

45、;/p><p>　　P1=P0η01= P0η1=5.695kW×0.99=5.638kW，N1=N0=720r/min</p><p>　　T1=9550=9550× N·m=74.78 N·m</p><p><b>　　2軸（中間軸）</b></p><p>　　P2=P1η12

46、= P1η2η3=5.638kW×0.97×0.99=5.414kW</p><p>　　N2= =r/min=161.8r/min，T2=9550=9550× N·m=319.55N·m</p><p><b>　　3軸（低速軸）</b></p><p>　　P3=P2η23= P1η2η3=

47、5.414kW×0.97×0.99=5.199kW</p><p>　　N3= =r/min=50.9r/min，T3=9550=9550× N·m=975.45N·m</p><p><b>　　4軸（曳引輪軸）</b></p><p>　　P4=P3η34=5.199×0.99=5

48、.147kW，N4= =r/min=50.9r/min</p><p>　　T4=9550=9550× N·m=965.69N·m</p><p>　　1～3軸的輸出功率或輸出轉(zhuǎn)矩分別為各軸的輸入功率或輸入轉(zhuǎn)矩乘軸承效率0.99。運動和動力參數(shù)的計算結(jié)果匯總?cè)缦卤?，供設(shè)計計算使用。</p><p><b>　　各軸運動和動力參

49、數(shù)</b></p><p>　　三、主要零部件的設(shè)計計算</p><p><b>　　(一)、齒輪</b></p><p>　　高速級齒輪與低速機齒輪分別設(shè)計</p><p>　　1、高速級齒輪傳動設(shè)計</p><p><b>　　2、低速級齒輪設(shè)計</b><

50、;/p><p>　?。ǘ┹S的設(shè)計與計算</p><p>　　1、高速軸設(shè)計與校核</p><p>　　2、中間軸設(shè)計與校核</p><p>　　3、輸出軸設(shè)計與校核</p><p>　?。ㄈL動軸承的選擇及壽命計算</p><p>　　1、高速軸 6008</p><p>

51、;　　2、中間軸 6009</p><p>　　3、低速軸 6013</p><p><b>　?。ㄋ模┞?lián)軸器的選擇</b></p><p>　　輸入軸與電機連接處使用 GY4聯(lián)軸器 GB/T 5843</p><p>　　輸出軸與曳引軸連接處使用 GY7聯(lián)軸器 GB/T 5843</p><p>

52、;<b>　?。ㄎ澹╂I校核</b></p><p>　　四、減速器箱體各部分結(jié)構(gòu)尺寸</p><p><b>　?。ㄒ唬┫潴w</b></p><p>　?。ǘ櫥懊芊庑问竭x擇</p><p><b>　?。ㄈ┫潴w附件設(shè)計</b></p><p>&