電梯機(jī)械部分系統(tǒng)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

1、機(jī)械殺計(jì)探合礫咨殺計(jì) 設(shè)計(jì)題目電梯機(jī)械部分系統(tǒng)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 摘要 本課程設(shè)計(jì)得訂得就是設(shè)訃一種用于較高層建筑得乘客電梯,其轎廂山電力 拖動，運(yùn)行在兩根垂直度小于1 5得剛性導(dǎo)軌上，在規(guī)定樓層間輸送人或貨物。 本設(shè)訃方案得主要特點(diǎn)就是釆用兩級圓柱斜齒輪傳動裝置與曳引機(jī)釆用2:1 繞法。相比蝸輪蝸桿傳動,采用齒輪傳動傳動效率更高，這一點(diǎn)在電動機(jī)得選擇部 分有所體現(xiàn)。曳引機(jī)采用2： 1繞法,相當(dāng)于一級減速比為2: 1得減速裝置, 有利于降低減速器得減速比，從而有利于減速器得設(shè)汁。 結(jié)合課程內(nèi)容，本課程設(shè)計(jì)得主要內(nèi)容包括:總體方案設(shè)計(jì)、傳動裝置訃算、 裝配草圖繪制、正式裝配圖繪制、零件圖繪制與設(shè)計(jì)計(jì)算說明

2、書得編寫。其中, 傳動裝置得訃算主要包括:高速級齒輪傳動設(shè)計(jì)與校核，低速級齒輪傳動設(shè)汁與校 核，高速軸、中間軸與低速軸得設(shè)計(jì)與校核,軸承得選擇與校核，鍵得設(shè)計(jì)與校核, 箱體及其她部件得設(shè)計(jì)等。 本次課程設(shè)計(jì)，較為完整地展現(xiàn)了減速器這一工業(yè)生產(chǎn)中常用得機(jī)械部件設(shè) 計(jì)過程。通過查閱相關(guān)資料，綜合運(yùn)用機(jī)械設(shè)計(jì)、機(jī)械原理、材料力學(xué)、理論力 學(xué)、制造工程基礎(chǔ)、工程制圖等多門學(xué)科得知識，解決設(shè)計(jì)過程中得相關(guān)問題。 最終完成得內(nèi)容包括So 1 idw o rk s三維模型、Au t ocad二維裝配圖以及零 件圖以及設(shè)計(jì)說明書。 目錄 一、。設(shè)計(jì)任務(wù)書。1 二、?？傮w方案設(shè)計(jì)3 三、。高速級齒輪傳動設(shè)訃14

3、。 四、低速級齒輪傳動設(shè)計(jì)23 五、 高速軸得設(shè)計(jì)與校核32 六、 中速軸得設(shè)計(jì)與校核41 七、。低速軸得設(shè)計(jì)與校核52。 八、。高速軸得軸承選擇與校核6 1 九、中速軸得軸承選擇與校核6M 十、低速軸得軸承選擇與校核67 十一、高速軸鍵得選擇與校核（聯(lián)軸器）70 十二、中速軸鍵得選擇與校核（齒輪2）71 十三、 中速軸鍵得選擇與校核（齒輪3）7。2 十四、低速軸鍵得選擇與校核（齒輪4）73 十五、低速軸鍵得選擇與校核（聯(lián)軸器）74 十六、箱體及其她零部件設(shè)計(jì)75。 十七、潤滑與密封。7 8 十八、技術(shù)要求79。 十九、課程設(shè)計(jì)總結(jié)按速度可分為:低速梯、快速梯、高速 梯與超高速梯。 電梯就是由

4、曳引機(jī)得曳引輪，通過曳引輪 槽與曳引繩之間得摩擦力實(shí)現(xiàn)正常運(yùn)行。電梯 得主要結(jié)構(gòu)包括曳引機(jī)、轎廂、轎門、層門、 對重層門、導(dǎo)軌、導(dǎo)靴、安全鉗、限速器、緩 沖器、限位裝置與控制柜等。 電梯得機(jī)械部分主要包括： 1）曳引系統(tǒng):包括電梯傳動部分、曳引機(jī) 與曳引鋼索。 2）引導(dǎo)部分:包括導(dǎo)軌、導(dǎo)靴等。 3）轎門與層門。 4）對重部分:包括對重及安全補(bǔ)償裝豊。 5）安全裝置:包括安全鉗、限速器、緩沖 器與限位開關(guān)。 根據(jù)給泄參數(shù)設(shè)計(jì)電梯曳引系統(tǒng)。 電梯工作要求安全可靠，乘坐舒適，噪聲 小，平層準(zhǔn)確。 項(xiàng)目內(nèi)容 設(shè)計(jì)計(jì)算依據(jù)與過程 計(jì)算結(jié)果 2. 設(shè)計(jì)數(shù)拯 3. 設(shè)計(jì)任務(wù) 額定裁 額泄 額定加 提升 質(zhì)量

5、 速度 速度 高度 /(m/s) /(m/s1 2 3 4 5) hn 乘客 電梯 1250 1、00 1、00 30 設(shè)計(jì)計(jì)算依據(jù)與過程 計(jì)算結(jié)果 二、總體方案設(shè)計(jì) 1.電梯結(jié)構(gòu)方案設(shè)訃 電梯轎廂得提升與下 降得曳引，由以前得卷筒式 得提升機(jī)構(gòu),逐步改進(jìn)為目 前電梯行業(yè)廣泛采用得曳 引機(jī)式提升機(jī)構(gòu)。因此，在此 次課程設(shè)計(jì)中，我主要考慮 得就是曳引機(jī)式提升。最終 得設(shè)計(jì)圖如圖2- 1。 配重得作用就是得作 用就是減小牽引力,降低所 需功率節(jié)省能源?？紤]到鋼 幺幺繩得重量不能忽略，曳引 輪兩邊得重量會不斷變化, 從而所需要得曳引機(jī)提供 得曳引力也不斷變化，運(yùn)行 不穩(wěn)左，增加了補(bǔ)償鏈。 通過具體計(jì)

6、算，發(fā)現(xiàn)采 用龍滑輪時(shí)，傳動比過大.難 以設(shè)計(jì)減速器.故采用動滑 輪，相當(dāng)于一個(gè)2:1得減速 裝苣。通過確定曳引輪連直 徑與 項(xiàng)目-內(nèi)容 接得轎廂大小，為使配重與 轎廂有一泄距離，增加了一 個(gè)調(diào)整輪。 2.曳引輪驅(qū)動方案確定 由于電機(jī)得轉(zhuǎn)速很快， 而電梯得運(yùn)行速度較慢，因 此需要在電動機(jī)與曳引機(jī) 之間增加減速裝苣，其大致 得結(jié)構(gòu)如圖2 2。 3曳引系統(tǒng)設(shè)訃計(jì)算 3.1配重質(zhì)量 已知電梯額左載荷 Q = 1250,乘客人數(shù)1 6 (GB75 8 8-200 3 )，取轎廂自 重為略大于額泄載荷 30%.G = 1600/cg 側(cè)可算 得配重0 設(shè)計(jì)計(jì)算依據(jù)與過程 二級減速箱 曳引輪 計(jì)算結(jié)果 轎

7、廂自重 G =1600kg 配重 G = 2150kg 電動機(jī) Q為平衡系數(shù)，取值0. 40.5 G。= G + a Q = 1600 +(0. 4-0.5)x 1250 = (21002225)化g 取G = 2150kg 項(xiàng)目-內(nèi)容 設(shè)計(jì)計(jì)算依據(jù)與過程 計(jì)算結(jié)果 3.2鋼絲繩得選取 假妃該乘客電梯提升 高度為10層H = 30叫根 據(jù)歐洲電梯標(biāo)準(zhǔn)(EN 8 1- 1 )，采用三根即以上曳引繩 時(shí),靜載安全系數(shù)K掙=12, 鋼線a繩規(guī)格參數(shù)如表2- 1 公稱抗拉強(qiáng)度 収強(qiáng)度：1 570N加加 17 7 0 N/mm2 雙強(qiáng)度:1 3 70/ 1 llON/mrn2 近似重量 鋼絲繩最小破斷載

8、荷,wv 公稱直徑 mm 天然纖維 kg / 100 m 人造纖維 kg/ 00 m 單強(qiáng)度A 51 ON/mm2 雙強(qiáng)度:137 0/1770Mm/n2 均按1500N/腫訊強(qiáng)度訃算 單強(qiáng)度:15 IQN/mm 2 8 22、2 21、7 28、1 33、2 10 34、7 33、9 44、0 51. 9 11 42、0 41、0 53、2 62、8 13 5 8、6 57、3 7 4、3 87 . 6 1 6 88、8 86、8 113 133 1 9 1 25 122 159 187 22 168 164 21 3 25 1 表21 項(xiàng)目一內(nèi)容 設(shè)計(jì)計(jì)算依據(jù)與過程 計(jì)算結(jié)果 項(xiàng)目一內(nèi)容

9、初選中公稱直徑 d = 13mm得人造纖維鋼絲 繩，其最小破斷載荷 F破斷=74.3/cN取轎廂在 最低位豊進(jìn)行汁算,“0為單 根繩得質(zhì)量,F1為單根繩所 受最大靜拉力，設(shè)鋼絲繩根 數(shù)為幾 3.3當(dāng)量摩擦系數(shù)確 定 在電梯制造中常常采 用得三種曳引輪繩槽為:半 圓形槽、半圓形帶切口槽、 U形槽，截而圖如圖2 -3 取鋼絲繩與曳引輪材 料間得摩擦系數(shù)“0 = 045 設(shè)計(jì)計(jì)算依據(jù)與過程 mQ = H p = 0.30 x 57.3 = 17.19kg (G + Q (2 則有： Fl V F破斷 x 0.84 代入可 1600 +1250 2n + 17.19 x 9.8 X 12 2.77 取

10、n = 3即釆用三根鋼絲繩。 半國形帶切口 V蝕 圖2-3 三種槽口得當(dāng)量摩擦系數(shù)分別如下計(jì)算: % = 0.19 對于半圓形槽：1 兀亠 對于半圓形帶切口槽： 7T 取 y = (! = 2 則有2 = 03078 計(jì)算結(jié)果 鋼幺幺繩數(shù)目： n = 3 當(dāng)量摩擦系數(shù): 的=0.19 “2 = 0.3078 3 X 10 x 0.84 項(xiàng)目一內(nèi)容 設(shè)計(jì)計(jì)算依據(jù)與過程 計(jì)算結(jié)果 3.4曳引輪包角得確 為保證電梯在運(yùn)行中 得安全，應(yīng)使鋼絲繩在曳引 輪上不打滑,根據(jù)分析與計(jì) 算，電梯曳引鋼絲繩在下面 兩種工作狀態(tài)下。容易出現(xiàn) 在曳引輪槽上打滑得現(xiàn)象, 根據(jù)歐拉公式，可以得出不 打滑條件。 “3 =

11、0.4988 半圓形帶切口槽當(dāng)量 摩擦系數(shù)： “ =0.3078 G + 0.5Q G CC 1 “3 = “00 sin2 取0 = 35。側(cè)有：旳=04988 即宀23。 盡管卩型槽得當(dāng)量摩擦系數(shù)最大，但隨著 使用時(shí)間得延長，V型槽口會被磨損，從而導(dǎo)致 曳引能力下降.因此本次課程設(shè)計(jì)選擇半圓形 帶切口槽，當(dāng)量摩擦系數(shù) = 0.3078 詳細(xì)DWG圖紙請加:三二1爸 爸五四0六 討論兩種情況鋼絲繩不打滑條件： 1）空載電梯上行至最高層站處制動停 車狀態(tài)（同下降啟動狀態(tài)） 苴不打滑條件為： 其中G為轎廂自重為額泄載重 1 g_a r 根據(jù)歐洲電梯標(biāo)準(zhǔn)N81規(guī)立，最小許 用值如 表22 C1 電

12、梯額定速度VM/S） 仏10 V 0.63 1. 1S 0.63 U 1.0 lx 20 1.0 K 1.6 仏2S 1.6K 1.663rad = 95.32 2）裝有125%額左載荷得電梯在最底層 站下降制動停車狀態(tài)（同上升啟動狀 態(tài)） 其不打滑條件為： G + 1.25Q ,嚴(yán) G + 0.5Q 氣弋2 a 1.734rad = 99.38 綜上，不打滑得條件為，包角 a 1.734rad = 99.38,故取a = 120 按工作要求選用Y系列全封閉自扇冷式籠 型三相異步電動機(jī)，電壓380 V 軸4 III |如I輪 圖24 項(xiàng)目一內(nèi)容 設(shè)計(jì)計(jì)算依據(jù)與過程 計(jì)算結(jié)果 電動機(jī)所需功率為:

13、 曳引機(jī)功率: Pw pd=T P = 6.863kW 曳引機(jī)所需功率為: （1 一 a）Qv P = w 102 其中: G()-G2150 - 1600 a = -Q1250=0-電動機(jī)得功率: 則: (l-a)9v(1 -0.44) x 1250 1.00 = 6863 102 102 各部分得效率如表2 3 效率 傳動種類及工作狀態(tài) 0、99 齒式聯(lián)軸器 滾動軸承2 球軸承 0、99(對) 圓柱齒輪3 油潤滑8級精度齒輪 0、97 摩擦傳動 槽型摩擦輪 0、89 復(fù)滑輪組乃5 滾動軸承支承仃二2、6） 表23 從而 2422 =嘰 “245 = 99 X0. 了Pd = 8.974W.

14、89 X 0.97 = 0.764 所需電動機(jī)得功率為 Pw 6.863 = T=O7648 =8-974W 項(xiàng)目-內(nèi)容 設(shè)計(jì)計(jì)算依據(jù)與過程 計(jì)算結(jié)果 電梯運(yùn)行時(shí)，載荷較平穩(wěn)，電動機(jī)得額定功電動機(jī)額左功率： 率略大于Pd即可，參考丫系列電動機(jī)技術(shù)數(shù)卩顯=11W 據(jù)，選電動機(jī)得額定功率卩曲為1訛 選擇同步轉(zhuǎn)速分別為如下值，即 3000/加加,1 5 0 0 r/minA 0 0 0 r / m / nJ50r/mi n得電機(jī)進(jìn)行比較 方案 電動機(jī)型號 額左功率 /kW 同步轉(zhuǎn)速/滿載 轉(zhuǎn)速/( rhnin) 電機(jī)質(zhì)量 Ik g 價(jià)格/ 元 傳動比 1 K16 0A/1-2 1 1 3 000/

15、2 9 30 117 1 6 76 4、0 1 i 2 K160M-4 11 150 0/1 4 60 123 1 664 21 3 Y 1 6 0厶6 11 1000/97 0 147 204 6 1. 33 4 K18 0L.8 1 1 750 / 730 184 27 90 1 表24 結(jié)合表24,方案一雖然電機(jī)質(zhì)量小，但就 電動機(jī)型號: 是傳動比很大，傳動裝置不易設(shè)計(jì)，方案一傳動Y160L - 6 比小，但非常笨重，且價(jià)格較貴。因此在2, 3中 進(jìn)行選擇，若考慮使傳動裝置緊湊，選擇3更好， 若考慮電機(jī)質(zhì)量與價(jià)格，選擇2更好。現(xiàn)選用方 案3,即電動機(jī)型號為Y160厶6 項(xiàng)目內(nèi)容 設(shè)計(jì)計(jì)算

16、依據(jù)與過程 計(jì)算結(jié)果 5.運(yùn)動、動力參數(shù)計(jì)算 5.1分配傳動比 5.2運(yùn)動與動力參數(shù) 計(jì)算 曳引輪直徑D與鋼絲繩直徑應(yīng)滿足下列 曳引輪直徑: 關(guān)系: d 1 v D 一 40 d = 13m?n 即 D 2 40d = 520mm 取 D = 600171771 曳引輪轉(zhuǎn)速 n2 = 63.662 廠/min 總得傳動比 i = 15.24 2v2 x 1.0 =不面 X6O = 0.3X2 托 髙速級得傳動比 選電機(jī)為Y160厶一 6,其滿載轉(zhuǎn)速為 x 60 = 63.6619r/mm “2 = 4.619 970r/mm則總得傳動比Z： 低速級得傳動比 D = 600771771 則曳引輪

17、轉(zhuǎn)速2為: 23 = 3.299 970 666 = 1524 取兩級圓柱齒輪減速器髙速級得傳動比 12 = Jl4 x 15.24 = 4.619 則低速級得傳動比 i 15.24 2廠肓嚴(yán)299 0軸（電動機(jī)軸）: P0 = Pd = 8974kW 72。= nm = 970r/min =88.35N 5 Po8.974 T() = 955O- = 955OX 項(xiàng)目內(nèi)容 設(shè)計(jì)計(jì)算依據(jù)與過程 計(jì)算結(jié)果 1軸（髙速軸）: Pi = P %=戸嚴(yán)嚴(yán) 8.974 X 0. 9( = 8.88*0 n1 = n0 = 970r/mm P1 8.88 片=955。.亍 9550 X 而= 874：Mm

18、 2軸（中間軸人 卩2 =耳12 = P】 2 = 8 x 0. )9 x 0.97 = 8.53/cVl/ ni 970 n = = 4M9 = 210-()r/min P28.53 r2 = 9550._ = 9550 x_=387 .91JV m 3軸（低速軸） P3 = ?2 23 =卩2 “2 = 853 x 0. )9 X 0.97 = 819kW n2 210 “3 = = 2 9QQ = 63.66r/mm ”23 P38.19 rs=9550._=9550 x_=122 7AN m 4軸（曳引輪軸） 27 P4 = P3 巾4 =匕弘巾=8.19 x 0.99 x 0.99

19、= 7.94/cW n4 = n3 = 63.66r/min 項(xiàng)目內(nèi)容 設(shè)計(jì)計(jì)算依據(jù)與過程 計(jì)算結(jié)果 7.94 ll1.12N77i 00.00 13軸得輸出功率或轉(zhuǎn)矩分別為各軸得 輸入功率或轉(zhuǎn)矩乘軸承效率0、9 9。 運(yùn)動與動力參數(shù)得計(jì)算結(jié)果加以匯總，如 表2 5 軸 功率P / kw 轉(zhuǎn)矩TRN m) 轉(zhuǎn)速/ (rhnin ) 傳動比i 效率？7 輸入 輸出 輸入 輸出 軸0 8、974 88、35 970 軸1 8、88 8、79 87、47 86、60 9 70 1 0、99 軸2 8、53 8、44 387、9 1 384、03 210、0 4、6 1 9 0. 96 軸3 8、19

20、 8、10 1 227、4 1 2 15.1 63、66 3、299 0、96 軸4 7、94 119 1、1 2 63、66 1 0. 97 表25 項(xiàng)目內(nèi)容 設(shè)計(jì)計(jì)算依據(jù)與過程 計(jì)算結(jié)果 項(xiàng)目-內(nèi)容 設(shè)計(jì)計(jì)算依據(jù)與過程 計(jì)算結(jié)果 三、高速級齒輪傳動 設(shè)計(jì)【$）咖 1. 選擇材料與精度等級 1）選擇材料 2）熱處理 3）精度選擇 2. 初估小齒輪直徑“】 Ohpi = 604MPa 0胛2 = 568MPa 依據(jù):主動輪轉(zhuǎn)速不很高，傳動尺寸無嚴(yán)格 限制。 小齒輪：4 0（7廠,調(diào)質(zhì)，2 80HB 大齒輪:40Cr,調(diào)質(zhì)，2 GO 同側(cè)齒面精度等級選8級精度。 采用閉式軟齒而傳動，按照齒而接觸

21、強(qiáng)度 初步估算小齒輪分度圓直徑。査附錄B中（B-2） 5u+1 初取0 = 13。，查附錄B中表 D ,71 . = 756, / 1 Z p = Qcos 0 = yicos 14.25 = 0.984 由表2-7査得使用系數(shù)KA = 15 由圖2-6查得動載荷系數(shù)“卩=147 由表2-8查得齒間載荷分配系數(shù) 尬726。 其中: 200072000 x 87.47 65 KAFt 1.5 x 2690 =62.07N/mm OON/mm 65 a 1.634 K * = K hr =5 =y = 1-72 Hanp2 n c c“2 cos pb 0.973 cos 卩cos a* COS1

22、425COS cosPl)cos% cos20.582 2- = 0.973 項(xiàng)目內(nèi)容 設(shè)計(jì)計(jì)算依據(jù)與過程 計(jì)算結(jié)果 訃算許用接觸應(yīng) 力加 由表2-9查得齒向載荷分布系數(shù) %其中，非對稱支承，調(diào)質(zhì)齒輪精度 齒而接觸應(yīng)力 7 = 645.11 MPa 等級8級，裝配時(shí)檢驗(yàn)調(diào)整或?qū)ρ信芘c匚 1 + 0.6 2 + Cxio3b = 1.09 +0.16 x x 0.9232 + 0.31 x 103 x |1.5 x 1.17 X 1.726 x 0.984 26904.619 + 1 L.3 X yz X 人 C = 645.1 65 x 604.619 由式(2-16) 。Hlim?臚Z /

23、/ wZ x aHP = 計(jì)算許用接觸應(yīng)力0HP。 由圖2 2 7查得= 98知2 = 105。 英中電梯得設(shè)計(jì)使用壽命為10年，每天平均工 作時(shí)間為10/7,則總工作時(shí)間為 = 10 x 365 x 10 = 36500/z 應(yīng)力循環(huán)次數(shù)為 項(xiàng)目一內(nèi)容 設(shè)計(jì)計(jì)算依據(jù)與過程 計(jì)算結(jié)果 4.3驗(yàn)算 N/ = 60 x 1 x 970 x 36500 = nli 2.12 x 109o l6i9- = 4-59X1 齒而工作硬化系數(shù)為 阿 -130 zwi = ZW2 = 1,2 - i7oo= 1,2 由表2- 1 8査得接觸強(qiáng)度尺寸系數(shù) ZXl = ZX2=1 潤滑油膜影響系數(shù)為 由表2-17

24、查得接觸最小安全系數(shù)（較高 許用接觸應(yīng)力為 aHPl = aHP2 = = 658.59MPa o 肝2 = 65920MPa 260- 130 -7=1123 760 X 0.98 X 1 xl xlx l.lf3xl=658.59Mptt 1.27 710 x 1.05 x 1 x 1 x 1 x 1.12 1.27 3x1 - = 659.20MPa = 645.1 IMPa 圓整 a = 182mm P = 13.46 mf = 3.084mm 心=64779mm d2 = 299.2197H771 b = 64mm 合理。 _b2 = 60mm 何 :iz Zvl = 23 zv2

25、= 15 叫3 =3084mm 771 = A c cos p cos 13.46 小齒輪直徑為 叫勺 “產(chǎn)拠.084 x 21 = 64.779呦 大齒輪直徑為 叫Z2 = = 3.084 x 97 = 299.219m m / cos p 齒寬b為 b = 60mm,b = 64mm,b2 = 60mm 小齒輪當(dāng)量齒數(shù)為 zi21 Z|/l =3 =3 cos p cos 13.46 大齒輪當(dāng)雖齒數(shù)為 勺97 Z論 _ COS3 P _ cos3 13.46 _ 105 項(xiàng)目內(nèi)容 設(shè)計(jì)計(jì)算依據(jù)與過程 計(jì)算結(jié)果 訃算齒根彎曲應(yīng) 力 %= K店旳於必麗丫泌/丹 校驗(yàn)齒根彎曲疲勞強(qiáng)度。 使用系數(shù)

26、4、動載荷系數(shù)以及齒間載 荷分配系數(shù)九分別為 KA=1.5fKv = lA7fKFa = 1.726 由圖2-9查得齒向載荷分布系數(shù) b 60 h = 2.25 x 3 = 8,89 由圖22 0査得齒形系數(shù) 丫皿=27 51696 e X = 0.56, 丫= 1.71 項(xiàng)目一內(nèi)容 設(shè)計(jì)計(jì)算依據(jù)與過程 計(jì)算結(jié)果 4.計(jì)算壽命 P廠 fd (Xg + YFJ逆轉(zhuǎn) =1.3 x (0.56 x 4644 + 1.71 x 1696： Pa = 715iyV =7151/V Pb = 8335N 0179h 軸承B: 1696 6270 =0.270 e X = 0.56, Y = 1.71 PB = fd 帥邊 + 丫化)=1.3 x (0.56 x 6270 + 1.71 x 1696) = 8335N PaPb,校核軸承B。 106/Qf16670/52800? Li = 60P)210( 8335 ) = 20179,2 工作時(shí)間： t/? = 3 x 365 x