升降梯驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)設(shè)計(jì).doc

升降梯驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)目錄1、緒論.21.1引言.31.2升降梯介紹.31.3曳引機(jī)的主要技術(shù)指標(biāo).42、升降梯的驅(qū)動(dòng)功率計(jì)算.52.1曳引比與曳引力.52.1.1升降梯的曳引傳動(dòng)形式.62.1.2作用在曳引輪上的靜力.62.1.3曳引輪兩側(cè)靜拉力計(jì)算.72.1.4曳引輪上的靜轉(zhuǎn)矩.82.1.5F和Q的討論.92.1.6曳引輪承受的靜轉(zhuǎn)矩變化.92.2設(shè)計(jì)載荷.102.2.1曳引機(jī)驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)矩的計(jì)算.102.2.2動(dòng)量定理及曳引力.102.2.3輸入功率的簡(jiǎn)易計(jì)算方法.123、曳引機(jī)主傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)與計(jì)算.133.1普通圓柱蝸桿副幾何參數(shù)搭配方案是：.133.2幾何計(jì)算中注明的幾個(gè)問(wèn)題.163.3圓柱蝸桿、蝸輪、蝸輪軸的材料.203.4軸系零件的配合精度.204、曳引機(jī)的設(shè)計(jì).214.1曳引機(jī)的額定載重量.214.2額定速度.214.3曳引機(jī)的總體設(shè)計(jì).214.4關(guān)于制動(dòng)機(jī)構(gòu)位置的討論.224.4.1電動(dòng)機(jī)的選用.224.4.2曳引輪.224.5整體方案討論.234.6箱體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的討論.234.7箱體尺寸的確定.234.8箱體肋的設(shè)置.244.9箱體設(shè)計(jì)應(yīng)合理處理的幾個(gè)問(wèn)題.254.10曳引機(jī)軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì).264.11軸承的選用.304.12聯(lián)軸器的選用.314.13制動(dòng)機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)與計(jì)算.334.13.1制動(dòng)機(jī)構(gòu)的類型與特點(diǎn).334.13.2制動(dòng)器的選擇與設(shè)計(jì).344.14曳引輪的設(shè)計(jì)與計(jì)算.34總結(jié).37鳴謝.38參考文獻(xiàn).39附錄A附錄B1、緒論1.1引言升降梯是機(jī)電一體化的典型產(chǎn)品，大力開(kāi)發(fā)升降梯產(chǎn)品不公可以供給各行業(yè)部門所需的運(yùn)載設(shè)備而且可用帶動(dòng)高新機(jī)電技術(shù)的發(fā)展。升降梯可分為兩大類：一類是垂直升降升降梯（簡(jiǎn)稱垂直或通常所謂的升降梯），一類是自動(dòng)扶梯（含自動(dòng)人行道，簡(jiǎn)稱扶梯或電扶梯）自動(dòng)扶梯是通過(guò)電動(dòng)機(jī)帶動(dòng)傳動(dòng)機(jī)構(gòu)驅(qū)動(dòng)梯級(jí)執(zhí)行輸送任務(wù)的，把電動(dòng)機(jī)主傳動(dòng)機(jī)構(gòu)，制動(dòng)系統(tǒng)則是通過(guò)電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)減速器，靠減速器從動(dòng)軸上的曳引輪與鋼絲繩之間的摩擦力矩牽動(dòng)轎廂與配重（或稱對(duì)重）上，下運(yùn)動(dòng)實(shí)現(xiàn)運(yùn)輸?shù)哪康模驗(yàn)樗强磕Σ亮縿?dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)工作，故把電動(dòng)機(jī)減速器，曳引輪和輔助機(jī)構(gòu)制動(dòng)器作為整體，稱升降梯曳引機(jī)。曳引機(jī)分有齒曳引機(jī)和無(wú)齒曳引機(jī)兩大類，本人采用的是有齒曳引機(jī)。升降梯曳引系統(tǒng)中的曳引機(jī)減速器，曳引機(jī)（簡(jiǎn)稱繩輪）和動(dòng)輪（由曳引比體現(xiàn)）組成了升降梯的減速器多為齒輪副（含蝸桿副，行星系）減速器，該減速器中的齒輪副即為升降梯的主傳動(dòng)機(jī)構(gòu)。電動(dòng)機(jī)輸入轉(zhuǎn)矩T1，驅(qū)動(dòng)曳引機(jī)減速器中的主傳動(dòng)機(jī)構(gòu)，通過(guò)減速帶動(dòng)曳引輪轉(zhuǎn)動(dòng)，這時(shí)利用轎廂和配重的重量在曳引輪與鋼絲繩之間產(chǎn)生的摩擦力矩，拖動(dòng)轎禁止與配重上、下運(yùn)動(dòng)，從而完成升降梯的任務(wù),因?yàn)橐芬龣C(jī)是決定轎廂運(yùn)行速度、控制運(yùn)行狀態(tài)的減速裝置，曳引機(jī)的技術(shù)含量、設(shè)計(jì)質(zhì)量、產(chǎn)品質(zhì)量等都會(huì)影響升降梯的工作壽命及乘客的舒服感，所以升降梯對(duì)曳引機(jī)有很高的技術(shù)要求。1.2升降梯介紹升降梯主要同曳引系統(tǒng)、導(dǎo)向系統(tǒng)、門系統(tǒng)、轎廂、配重（對(duì)重）平衡系統(tǒng)、電力拖動(dòng)（動(dòng)力）系統(tǒng)、電力控制系統(tǒng)、安全保護(hù)系統(tǒng)等部分組成。在升降梯的各組成部分中，電力拖動(dòng)，電力控制、曳引機(jī)的組合稱為動(dòng)力系統(tǒng)，它是升降梯的動(dòng)力源，亦是控制運(yùn)行速度、運(yùn)行狀態(tài)和改變運(yùn)行規(guī)律的系統(tǒng)；轎廂和導(dǎo)向系統(tǒng)是升降梯的執(zhí)行系統(tǒng)；其他部分統(tǒng)稱為升降梯的輔助系統(tǒng)。垂直升降梯是建筑物內(nèi)垂直（或接近垂直）運(yùn)輸工具的總稱。其種類十分繁多，可從不同的角度進(jìn)行分類，常見(jiàn)的有下列幾種：按用途分類有：乘客升降梯（客梯）、客貨升降梯、貨梯（載貨升降梯）、病床升降梯（醫(yī)梯）、住宅升降梯、服務(wù)升降梯（雜物梯）、船舶升降梯、觀光升降梯和車輛升降梯。按驅(qū)動(dòng)方式分類有：直流升降梯、交流升降梯、液壓升降梯、齒輪齒條升降梯（已基本淘汰）、直線電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)升降梯（有被交流升降梯代用的趨勢(shì)）。度方式分類（暫時(shí)規(guī)定）有：低速升降梯（v1m/s）、中速升降梯（v25m/s）、超高速升降梯（v5m/s）。按操作控制方式分類有：手柄開(kāi)關(guān)操作升降梯、控鈕控制升降梯、信號(hào)控制升降梯、集稱選控制升降梯、并聯(lián)控制升降梯、群控升降梯。按有無(wú)司機(jī)分類有：有司機(jī)升降梯、無(wú)司機(jī)升降梯、有/無(wú)司機(jī)升降梯。特殊升降梯有：斜行升降梯、立體停車場(chǎng)升降梯、建筑施工升降梯。1.3曳引機(jī)的主要技術(shù)指標(biāo)為了提高曳引機(jī)產(chǎn)品質(zhì)量，必須滿足下列技術(shù)指標(biāo)：(1)要確保升降梯承載能力及曳引機(jī)的強(qiáng)度升降梯承載能力從100kg到幾噸重，速度從0.25m/s到10m/s以上，亦即曳引機(jī)的功率范圍很大。在設(shè)計(jì)曳引機(jī)時(shí)，應(yīng)首先滿足在設(shè)計(jì)壽命內(nèi)，不產(chǎn)生任何失效形式的強(qiáng)度要求，其中包括電動(dòng)機(jī)功率的選擇、制動(dòng)力的確定，主傳動(dòng)機(jī)構(gòu)強(qiáng)度設(shè)計(jì)或校核計(jì)算。要特別重視軸承強(qiáng)度的校核計(jì)算及地腳螺栓的設(shè)計(jì)計(jì)算。另外，繩輪可按易損件處理，其設(shè)計(jì)壽命可短一些。(2)具有較高的傳動(dòng)效率曳引機(jī)的傳動(dòng)效率是其綜合技術(shù)指標(biāo)。傳動(dòng)效率的高低不但標(biāo)志著輸入功率有效利用的程度，而且表明了克服阻力力矩的能力，功率耗損的多少。它不僅體現(xiàn)在節(jié)約能源上的意義，同時(shí)也是曳引機(jī)技術(shù)含量、設(shè)計(jì)質(zhì)量、產(chǎn)品質(zhì)量的具體體現(xiàn)。為提高傳動(dòng)效率，合理選擇主傳動(dòng)機(jī)構(gòu)、軸承和聯(lián)軸器是十分重要的，并且要提高制造和安裝精度。(3)具有較高的體積載荷所體積載荷是指曳引機(jī)的許用載荷（功率或轉(zhuǎn)矩）除以曳引機(jī)體積所得商。體積載荷越大表明曳引機(jī)體積越小，結(jié)構(gòu)越緊湊。不難理解，要想實(shí)現(xiàn)大的體積載荷，首先要選擇高科技型的主傳動(dòng)機(jī)構(gòu)。合理地設(shè)計(jì)箱體結(jié)構(gòu)，其中同樣功率的曳引機(jī)，體積可相差1/3，重量相差到2/5。因此設(shè)計(jì)出結(jié)構(gòu)緊湊、體積小、重量輕的曳引機(jī)是設(shè)計(jì)者的奮斗目標(biāo)。(4)應(yīng)滿足升降梯所需的運(yùn)動(dòng)特性升降梯的工作特性決定了曳引機(jī)的運(yùn)動(dòng)特征：運(yùn)動(dòng)速度中等、間斷工作、變速、起動(dòng)頻繁的正反轉(zhuǎn)運(yùn)行。為了滿足運(yùn)動(dòng)特性，在設(shè)計(jì)曳引機(jī)時(shí)要特別注意曳引傳動(dòng)系統(tǒng)中傳動(dòng)比的分配，電動(dòng)機(jī)類型的選用，以及主傳動(dòng)機(jī)構(gòu)齒輪副齒側(cè)間隙的保證等。(5)應(yīng)具有較低的振動(dòng)和噪聲這項(xiàng)技術(shù)指標(biāo)對(duì)乘人升降梯特別重要。為了不造成嚴(yán)重的環(huán)境污染，使乘客感到乘坐舒適，要求曳引機(jī)有較低的振動(dòng)（特別是扭振）和噪聲。(6)應(yīng)具有合理的結(jié)構(gòu)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)歷來(lái)是機(jī)械設(shè)計(jì)中的重要課題，對(duì)曳引機(jī)而言則更為重要。結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)要特別重視結(jié)構(gòu)對(duì)受力、剛度的影響；對(duì)減振、降噪、附加載荷、自身振動(dòng)頻率的影響，對(duì)潤(rùn)滑條件、潤(rùn)滑質(zhì)量的影響等。在設(shè)計(jì)曳引機(jī)結(jié)構(gòu)時(shí)，要逐條分析、結(jié)合實(shí)力合理，沒(méi)有（或少有）附加載荷、滿足強(qiáng)度和剛度要求；潤(rùn)滑條件良好；外形美觀；制造、安裝、維修工藝良好；成本較低。(7)具有靈活可靠的制動(dòng)系統(tǒng)制動(dòng)系統(tǒng)要具有受力合理、強(qiáng)度高、壽命長(zhǎng)、靈活可靠、結(jié)構(gòu)緊湊的性能。2、升降梯的驅(qū)動(dòng)功率計(jì)算2.1曳引比與曳引力曳引比：曳引機(jī)上曳引輪的圓周速度與轎廂速度之比稱為曳引比，用i12表示。機(jī)械效益：令曳引機(jī)中曳引輪上鋼絲繩承受的拉力為F，轎廂總重力為Q，則機(jī)械效益A=Q/F定滑輪及動(dòng)滑輪機(jī)構(gòu)Q為重物，F(xiàn)為拉力，動(dòng)力臂與阻力臂都是滑輪的半徑r，所以rQ=rFA=Q/F=1i12=1定滑輪機(jī)構(gòu)速度不變、力不變。2.1.1升降梯的曳引傳動(dòng)形式曳引傳動(dòng)形式可由定滑輪、動(dòng)滑輪、組合滑輪、差動(dòng)滑輪機(jī)構(gòu)組合而成。多年經(jīng)驗(yàn)表明常用曳引傳動(dòng)形式見(jiàn)下定滑輪機(jī)構(gòu)的曳引傳動(dòng)該傳動(dòng)形式的曳引比i12=1，機(jī)械效益A=1。增加一個(gè)過(guò)輪其目的是為了拉開(kāi)轎廂與對(duì)重之間的距離。過(guò)輪使曳引輪與鋼絲繩的包角減小。一般設(shè)計(jì)盡量使包角大于135。過(guò)輪使繩的彎曲次數(shù)增多，疲勞壽命減少。曳引比為2的曳引傳動(dòng)i12=2，A=2亦即轎廂（或?qū)χ兀┑纳仙ɑ蛳陆担┧俣仁且芬唸A周速度的1/2。曳引輪兩側(cè)鋼絲繩承受的拉力分別為轎廂總重量、對(duì)重總重量的1/2滑輪組機(jī)構(gòu)曳引傳動(dòng)在轎廂（或?qū)χ兀┥细饔腥射摻z繩，有三個(gè)定輪。i12=3，A=3，亦即轎廂（或?qū)χ兀┑纳仙ɑ蛳陆担┧俣仁且芬唸A周速度的1/3，曳引輪兩側(cè)鋼絲繩承受的拉力分別為轎廂總重量、對(duì)重總重量的1/3還有大曳引比曳引傳動(dòng)、復(fù)繞曳引傳動(dòng)、長(zhǎng)繞曳引傳動(dòng)、雙對(duì)重對(duì)曳引傳動(dòng)、具有補(bǔ)償繩的曳引傳動(dòng)。綜合分析之后，決定選擇第一個(gè)方案，曳引比i12=1，機(jī)械效益A=1。2.1.2作用在曳引輪上的靜力升降梯是靠曳引輪槽與鋼絲繩之間產(chǎn)生的摩擦力（或摩擦力矩）平衡外力，在曳引機(jī)的驅(qū)動(dòng)下，牽引轎廂與對(duì)重上下運(yùn)行的。在曳引輪兩側(cè)的鋼絲繩分別系有轎廂及對(duì)重，轎廂與對(duì)重分別在鋼絲繩上產(chǎn)生拉力Q與F。Q與F是靜止情況下的拉力，故稱靜力。靜力實(shí)際上是兩側(cè)各構(gòu)件重力和對(duì)鋼絲繩的拉力。計(jì)算中用到的符號(hào)如下：Q1-轎廂的結(jié)構(gòu)自重力（N）；取值為2900kgQ2-升降梯的額定載重力（N）；取值為1250kgF-對(duì)重側(cè)鋼絲繩承受的總拉力（N）；Q-轎廂側(cè)鋼絲繩承受的總拉力（N）；R1-轎廂至曳引輪間鋼絲繩所受的重力（N）；R2-對(duì)重物至曳引輪間鋼絲繩所受的重力（N）；G1-曳引機(jī)兩側(cè)所受總拉力之差（N）；G2-曳引機(jī)兩側(cè)鋼絲繩重力之差（N）；P-曳引機(jī)輸出軸軸頸承受的靜壓力（N）；i12-曳引機(jī)中減速器之傳動(dòng)比；i12-曳引傳動(dòng)的曳引比；A-機(jī)械效益；1-曳引機(jī)中減速器的傳動(dòng)效率；2-升降梯的總效率；f-接觸面間相對(duì)運(yùn)動(dòng)時(shí)的摩擦因數(shù)；v-轎廂運(yùn)行速度（m/s）；2-曳引輪的轉(zhuǎn)速（r/min）。2.1.3曳引輪兩側(cè)靜拉力計(jì)算Q值從轎廂到曳引輪之間是一個(gè)曳引系統(tǒng)。也就是說(shuō)轎廂的速度、重量要通過(guò)曳引系統(tǒng)中的滑輪組才能傳遞到曳引輪。當(dāng)然也可以通過(guò)滑輪組直