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

1、81/84電梯機(jī)械部分系統(tǒng)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)概述 日期：機(jī)械設(shè)計(jì)綜合課程設(shè)計(jì)計(jì)算說(shuō)明書設(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)的目的是設(shè)計(jì)一種用于較高層建筑的乘客電梯，其轎廂由電力拖動(dòng)，運(yùn)行在兩根垂直度小于 15的剛性導(dǎo)軌上，在規(guī)定樓層間輸送人或貨物。本設(shè)計(jì)方案的主要特點(diǎn)是采用兩級(jí)圓柱斜齒輪傳動(dòng)裝置和曳引機(jī)采用 2:1 繞法。相比蝸輪蝸桿傳動(dòng)，采用齒輪傳動(dòng)傳動(dòng)效率更高，這一點(diǎn)在電動(dòng)機(jī)的選擇部分有所體現(xiàn)。曳引機(jī)采用 2:1 繞法，相當(dāng)于一級(jí)減速比為 2:1 的減速裝置，有利于降低減速器的減速比，從而有利于減速器的設(shè)計(jì)。結(jié)合課程容，本課程設(shè)計(jì)的主要容包括：總體方案設(shè)計(jì)、傳動(dòng)裝置計(jì)算、裝配草圖繪制、正式

2、裝配圖繪制、零件圖繪制和設(shè)計(jì)計(jì)算說(shuō)明書的編寫。其中，傳動(dòng)裝置的計(jì)算主要包括：高速級(jí)齒輪傳動(dòng)設(shè)計(jì)和校核，低速級(jí)齒輪傳動(dòng)設(shè)計(jì)和校核，高速軸、中間軸和低速軸的設(shè)計(jì)和校核，軸承的選擇和校核，鍵的設(shè)計(jì)和校核，箱體與其他部件的設(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)中常用的機(jī)械部件設(shè)計(jì)過(guò)程。通過(guò)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)科的知識(shí)，解決設(shè)計(jì)過(guò)程中的相關(guān)問(wèn)題。最終完成的容包括Solidworks三維模型、Autocad二維裝配圖以與零件圖以與設(shè)計(jì)說(shuō)明書。目錄TOC o 1-1 h z u HYPERLINK l _Toc4219

3、17496 一、設(shè)計(jì)任務(wù)書 PAGEREF _Toc421917496 h 1 HYPERLINK l _Toc421917497 二、總體方案設(shè)計(jì) PAGEREF _Toc421917497 h 3 HYPERLINK l _Toc421917498 三、高速級(jí)齒輪傳動(dòng)設(shè)計(jì) PAGEREF _Toc421917498 h 14 HYPERLINK l _Toc421917499 四、低速級(jí)齒輪傳動(dòng)設(shè)計(jì) PAGEREF _Toc421917499 h 23 HYPERLINK l _Toc421917500 五、高速軸的設(shè)計(jì)與校核 PAGEREF _Toc421917500 h 32 HYPE

4、RLINK l _Toc421917501 六、中速軸的設(shè)計(jì)與校核 PAGEREF _Toc421917501 h 41 HYPERLINK l _Toc421917502 七、低速軸的設(shè)計(jì)與校核 PAGEREF _Toc421917502 h 52 HYPERLINK l _Toc421917503 八、高速軸的軸承選擇與校核 PAGEREF _Toc421917503 h 61 HYPERLINK l _Toc421917504 九、中速軸的軸承選擇與校核 PAGEREF _Toc421917504 h 64 HYPERLINK l _Toc421917505 十、低速軸的軸承選擇與校核

5、PAGEREF _Toc421917505 h 67 HYPERLINK l _Toc421917506 十一、高速軸鍵的選擇與校核（聯(lián)軸器） PAGEREF _Toc421917506 h 70 HYPERLINK l _Toc421917507 十二、中速軸鍵的選擇與校核（齒輪2） PAGEREF _Toc421917507 h 71 HYPERLINK l _Toc421917508 十三、中速軸鍵的選擇與校核（齒輪3） PAGEREF _Toc421917508 h 72 HYPERLINK l _Toc421917509 十四、低速軸鍵的選擇與校核（齒輪4） PAGEREF _Toc

6、421917509 h 73 HYPERLINK l _Toc421917510 十五、低速軸鍵的選擇與校核（聯(lián)軸器） PAGEREF _Toc421917510 h 74 HYPERLINK l _Toc421917511 十六、箱體與其他零部件設(shè)計(jì) PAGEREF _Toc421917511 h 75 HYPERLINK l _Toc421917512 十七、潤(rùn)滑與密封 PAGEREF _Toc421917512 h 78 HYPERLINK l _Toc421917513 十八、技術(shù)要求 PAGEREF _Toc421917513 h 79 HYPERLINK l _Toc4219175

7、14 十九、課程設(shè)計(jì)總結(jié) PAGEREF _Toc421917514 h 80 HYPERLINK l _Toc421917515 參考文獻(xiàn) PAGEREF _Toc421917515 h 81項(xiàng)目-容設(shè)計(jì)計(jì)算依據(jù)和過(guò)程計(jì)算結(jié)果設(shè)計(jì)任務(wù)書設(shè)計(jì)要求電梯是一種固定提升設(shè)備，其轎廂由電力拖動(dòng)，運(yùn)行在兩根垂直度小于 15的剛性導(dǎo)軌上，在規(guī)定樓層間輸送人或貨物。電梯按用途可以分為：客梯、貨梯、客貨梯、觀光梯、雜貨梯等；按速度可分為：低速梯、快速梯、高速梯和超高速梯。電梯是由曳引機(jī)的曳引輪，通過(guò)曳引輪槽與曳引繩之間的摩擦力實(shí)現(xiàn)正常運(yùn)行。電梯的主要結(jié)構(gòu)包括曳引機(jī)、轎廂、轎門、層門、對(duì)重層門、導(dǎo)軌、導(dǎo)靴、安全

8、鉗、限速器、緩沖器、限位裝置和控制柜等。電梯的機(jī)械部分主要包括：曳引系統(tǒng)：包括電梯傳動(dòng)部分、曳引機(jī)和曳引鋼索。引導(dǎo)部分：包括導(dǎo)軌、導(dǎo)靴等。轎門和層門。對(duì)重部分：包括對(duì)重與安全補(bǔ)償裝置。安全裝置：包括安全鉗、限速器、緩沖器和限位開(kāi)關(guān)。根據(jù)給定參數(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。正文項(xiàng)目-容設(shè)計(jì)計(jì)算依據(jù)和過(guò)程計(jì)算結(jié)果設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)設(shè)計(jì)任務(wù)表1- SEQ 表1- * ARABIC1曳引系統(tǒng)的傳動(dòng)方案設(shè)計(jì)。齒輪式曳引機(jī)的設(shè)計(jì)。按比例繪制曳引系統(tǒng)的原理方案簡(jiǎn)圖。完成傳動(dòng)部分結(jié)構(gòu)裝配圖1（用A0或A1圖紙）。編寫設(shè)計(jì)說(shuō)明書1份。額定載質(zhì)量/kg額定速度/(m/s)額定加速度/

9、(m/s2)提升高度/m乘客電梯12501.001.0030項(xiàng)目-容設(shè)計(jì)計(jì)算依據(jù)和過(guò)程計(jì)算結(jié)果總體方案設(shè)計(jì)電梯結(jié)構(gòu)方案設(shè)計(jì)電梯轎廂的提升和下降的曳引，由以前的卷筒式的提升機(jī)構(gòu)，逐步改進(jìn)為目前電梯行業(yè)廣泛采用的曳引機(jī)式提升機(jī)構(gòu)。因此，在此次課程設(shè)計(jì)中，我主要考慮的是曳引機(jī)式提升。最終的設(shè)計(jì)圖如圖2- 1。配重的作用是的作用是減小牽引力，降低所需功率節(jié)省能源?？紤]到鋼絲繩的重量不能忽略，曳引輪兩邊的重量會(huì)不斷變化，從而所需要的曳引機(jī)提供的曳引力也不斷變化，運(yùn)行不穩(wěn)定，增加了補(bǔ)償鏈。通過(guò)具體計(jì)算，發(fā)現(xiàn)采用定滑輪時(shí)，傳動(dòng)比過(guò)大，難以設(shè)計(jì)減速器，故采用動(dòng)滑輪，相當(dāng)于一個(gè)2:1的減速裝置。通過(guò)確定曳引輪連

10、直徑和圖2- SEQ 圖2- * ARABIC1項(xiàng)目-容設(shè)計(jì)計(jì)算依據(jù)和過(guò)程計(jì)算結(jié)果接的轎廂大小，為使配重與轎廂有一定距離，增加了一個(gè)調(diào)整輪。曳引輪驅(qū)動(dòng)方案確定由于電機(jī)的轉(zhuǎn)速很快，而電梯的運(yùn)行速度較慢，因此需要在電動(dòng)機(jī)與曳引機(jī)之間增加減速裝置，其大致的結(jié)構(gòu)如 REF _Ref420998837 h 圖2- 2。曳引系統(tǒng)設(shè)計(jì)計(jì)算配重質(zhì)量已知電梯額定載荷Q=1250kg，乘客人數(shù)16（GB7588-2003），取轎廂自重為略大于額定載荷30%，G=1600kg，則可算得配重G0圖2- SEQ 圖2- * ARABIC2G0=G+Q為平衡系數(shù)，取值0.40.5G0=G+Q=1600+0.40.5125

11、0=21002225kg取G0=2150kg轎廂自重G=1600kg配重G0=2150kg鋼絲繩的選取假定該乘客電梯提升高度為10層，H=30m，根據(jù)歐洲電梯標(biāo)準(zhǔn)（EN81-1），采用三根即以上曳引繩時(shí)，靜載安全系數(shù)K靜=12，鋼絲繩規(guī)格參數(shù)如 REF _Ref421000897 h * MERGEFORMAT 表2- 1公稱抗拉強(qiáng)度單強(qiáng)度：1570N/mm2 1770 N/mm2雙強(qiáng)度：1370/1770N/mm2公稱直徑mm近似重量鋼絲繩最小破斷載荷，kN天然纖維kg/100m人造纖維kg/100m單強(qiáng)度：1570N/mm2雙強(qiáng)度：1370/1770N/mm2均按1500N/mm2單強(qiáng)度計(jì)

12、算單強(qiáng)度：1570N/mm2822.221.728.133.21034.733.944.051.91142.041.053.262.81358.657.374.387.61688.886.81131331912512215918722168164213251表2- SEQ 表2- * ARABIC1項(xiàng)目-容設(shè)計(jì)計(jì)算依據(jù)和過(guò)程計(jì)算結(jié)果初選中公稱直徑d=13mm的人造纖維鋼絲繩，其最小破斷載荷F破斷=74.3kN，取轎廂在最低位置進(jìn)行計(jì)算，m0為單根繩的質(zhì)量，F(xiàn)1為單根繩所受最大靜拉力，設(shè)鋼絲繩根數(shù)為n當(dāng)量摩擦系數(shù)確定在電梯制造中常常采用的三種曳引輪繩槽為：半圓形槽、半圓形帶切口槽、V形槽，截面圖

13、如 REF _Ref421001149 h * MERGEFORMAT 圖2- 3取鋼絲繩與曳引輪材料間的摩擦系數(shù)0=0.15m0=H=0.3057.3=17.19kgF1=G+Q2n+m0g則有：F1K靜F破斷0.84代入可得：1600+12502n+17.199.8122.77取n=3，即采用三根鋼絲繩。圖2- SEQ 圖2- * ARABIC3三種槽口的當(dāng)量摩擦系數(shù)分別如下計(jì)算：對(duì)于半圓形槽：1=40=0.19對(duì)于半圓形帶切口槽：2=40sin2-sin2+sin-sin取=，=2，則有2=0.3078對(duì)于V型槽：鋼絲繩數(shù)目：n=3當(dāng)量摩擦系數(shù)：1=0.192=0.3078曳引輪包角的確

14、定1為保證電梯在運(yùn)行中的安全，應(yīng)使鋼絲繩在曳引輪上不打滑，根據(jù)分析和計(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)在曳引輪槽上打滑的現(xiàn)象，根據(jù)歐拉公式，可以得出不打滑條件。3=01sin2取=35，則有：3=0.4988即：123。盡管V型槽的當(dāng)量摩擦系數(shù)最大，但隨著使用時(shí)間的延長(zhǎng)，V型槽口會(huì)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(qǐng) 加：三 二 1爸 爸 五 四 0 六討論兩種情況鋼絲繩不打滑條件：空載電梯上行至最高層站處制動(dòng)停車狀態(tài)（同下降啟動(dòng)狀態(tài)）其不打滑條件為：G+0.5QGeC1C2其中G為轎廂自重，Q為額定載

15、重C1=g+ag-a根據(jù)歐洲電梯標(biāo)準(zhǔn)EN81規(guī)定，C1最小許用值如REF _Ref421001596 h * MERGEFORMAT 表2- 2C1電梯額定速度V（m/s）1.10V0.631.150.63V1.01.201.0V1.61.251.61故Z=1=11.634=0.782螺旋角系數(shù)Z為Z=cos=cos14.25=0.984由表2-7查得使用系數(shù)KA=1.5由圖2-6查得動(dòng)載荷系數(shù)KV=1.17由表2-8查得齒間載荷分配系數(shù)KH=1.726。其中：Ft=2000T1d1=200087.4765=2690NKAFtb=1.5269065=62.07N/mm100N/mmKH=KH=

16、cos2b=1.6340.9732=1.726cosb=coscosncost=cos14.25cos20cos20.582=0.973計(jì)算許用接觸應(yīng)力HP由表2-9查得齒向載荷分布系數(shù)KH=1.3。其中，非對(duì)稱支承，調(diào)質(zhì)齒輪精度等級(jí)8級(jí)，裝配時(shí)檢驗(yàn)調(diào)整或?qū)ρ信芎?。KH=A+B1+0.6bd12bd12+C10-3b=1.09+0.161+0.60.92320.9232+0.3110-360=1.3齒面接觸應(yīng)力為H=2.43189.80.7820.9841.51.171.7261.3269065604.619+14.619=645.11MPa由式（2-16）HP=HlimZNTZLZvZRZW

17、ZXSHlim計(jì)算許用接觸應(yīng)力HP。由圖2-27查得ZNT1=0.98，ZNT2=1.05。其中電梯的設(shè)計(jì)使用壽命為10年，每天平均工作時(shí)間為10h，則總工作時(shí)間為th=1036510=36500h應(yīng)力循環(huán)次數(shù)為齒面接觸應(yīng)力H=645.11MPa項(xiàng)目-容設(shè)計(jì)計(jì)算依據(jù)和過(guò)程計(jì)算結(jié)果驗(yàn)算NL1=60n1th=60197036500=2.12109NL2=NL1i1=2.121094.619=4.59108齒面工作硬化系數(shù)ZW1為ZW1=ZW2=1.2-HB2-1301700=1.2-260-130170=1.123由表2-18查得接觸強(qiáng)度尺寸系數(shù)ZX1=ZX2=1潤(rùn)滑油膜影響系數(shù)為ZL1=Zv1=

18、ZR1=ZL2=Zv2=ZR2=1由表2-17查得接觸最小安全系數(shù)（較高可靠度）SHlim=1.27許用接觸應(yīng)力為HP1=7600.981111.12311.27=658.59MPaHP2=7101.051111.12311.27=659.20MPaH=645.11MPaHP1=658.59MPa（取HP1和HP2中較小者比較）接觸疲勞強(qiáng)度較為合適，齒輪尺寸無(wú)需調(diào)整。許用接觸應(yīng)力HP1=658.59MPaHP2=659.20MPa確定傳動(dòng)主要尺寸齒根彎曲疲勞強(qiáng)度驗(yàn)算中心距為a=d1+d22=65+3002=182.5mm圓整取a=182mm。由公式a=z1+z2mn2cos可求得精確的螺旋角為

19、=cos-1z1+z2mn2a=cos-121+9732182=13.46合理。端面模數(shù)為mt=mncos=3cos13.46=3.084mm小齒輪直徑為d1=mnz1cos=3.08421=64.779mm大齒輪直徑為d2=mnz2cos=3.08497=299.219mm齒寬b為b=60mm,b1=64mm,b2=60mm小齒輪當(dāng)量齒數(shù)為zv1=z1cos3=21cos313.46=23大齒輪當(dāng)量齒數(shù)為zv2=z2cos3=97cos313.46=105由式（2-11）圓整a=182mm=13.46mt=3.084mmd1=64.779mmd2=299.219mmb1=64mmb2=60m

20、mzv1=23zv2=105計(jì)算齒根彎曲應(yīng)力F=KAKVKFKFFtmnbYFaYSaYY校驗(yàn)齒根彎曲疲勞強(qiáng)度。使用系數(shù)KA、動(dòng)載荷系數(shù)KV以與齒間載荷分配系數(shù)KF分別為KA=1.5,KV=1.17,KF=1.726由圖2-9查得齒向載荷分布系數(shù)KF=1.5,其中bh=602.253=8.89由圖2-20查得齒形系數(shù)YFa1=2.78,YFa2=2.21。（非變位）由圖2-21查得應(yīng)力修正系數(shù)YSa1=1.56,YSa2=1.77。（非變位）重合度系數(shù)Y為Y=0.25+0.75av=0.25+0.75a/cos2b=0.25+0.751.726=0.684由圖2-22查得螺旋角系數(shù)Y=0.87

21、5齒根彎曲應(yīng)力為F1=KAKVKFKFFtmnbYFa1YSa1YY=1.51.171.51.72626906032.781.560.6840.875=179.71MPaF2=F1YFa2YSa2YFa1YSa1計(jì)算許用彎曲應(yīng)力FP彎曲疲勞強(qiáng)度校核=179.712.211.772.781.56=162.09MPa由式（2-17）FP=FlimYSTYNTYVrelTYRrelTYXSFmin由圖2-30查得齒根彎曲疲勞極限Flim1=305MPa,Flim2=300MPa由表2-17查得彎曲強(qiáng)度最小安全系數(shù)SFmin=1.60（較高可靠度）由圖2-33查得彎曲強(qiáng)度尺寸系數(shù)YX1=YX2=1由圖

22、2-32查得彎曲強(qiáng)度壽命系數(shù)YNT1=0.87,YNT2=0.89（應(yīng)力循環(huán)次數(shù)確定同接觸疲勞強(qiáng)度校核），應(yīng)力修正系數(shù)YST1=YST2=2相對(duì)齒根圓角敏感與表面狀況系數(shù)為YVrelT1=YRrelT1=YVrelT2=YRrelT2=1許用齒根應(yīng)力為FP1=30520.871111.6=331.68MPaFP2=30020.891111.6=333.75MPaF1=179.71MPaFP1F2=162.09MPa1故Z=1=11.615=0.787螺旋角系數(shù)Z為Z=cos=cos15.94=0.98由表2-7查得使用系數(shù)KA=1.5由圖2-6查得動(dòng)載荷系數(shù)KV=1.09由表2-8查得齒間載荷

23、分配系數(shù)KH=1.726。其中：Ft=2000T2d3=2000387.91100=7758NKAFtb=1.57758100=116N/mm100N/mmKH=KH=1.2由表2-9查得齒向載荷分布系數(shù)KH=1.377。其中，非對(duì)稱支承，調(diào)質(zhì)齒輪精度等級(jí)8級(jí)，裝配時(shí)檢驗(yàn)調(diào)整或?qū)ρ信芎汀Ｋ阍S用接觸應(yīng)力HPKH=A+B1+0.6bd32bd32+C10-3b=1.09+0.161+0.61.021.02+0.3110-3100=1.377齒面接觸應(yīng)力為H=2.41189.80.7870.981.51.091.21.37777581001003.299+13.299=583.0MPa由式（2-16

24、）HP=HlimZNTZLZvZRZWZXSHlim計(jì)算許用接觸應(yīng)力HP。由圖2-27查得ZNT3=1.06，ZNT4=1.15。齒面工作硬化系數(shù)ZW1為ZW3=ZW4=1.2-HB4-1301700=1.2-260-130170=1.123由表2-18查得接觸強(qiáng)度尺寸系數(shù)ZX3=ZX4=1齒面接觸應(yīng)力H=583.0MPa項(xiàng)目-容設(shè)計(jì)計(jì)算依據(jù)和過(guò)程計(jì)算結(jié)果驗(yàn)算確定傳動(dòng)主要尺寸潤(rùn)滑油膜影響系數(shù)為ZL3=Zv3=ZR3=ZL4=Zv4=ZR4=1由表2-17查得接觸最小安全系數(shù)（較高可靠度）SHlim=1.27許用接觸應(yīng)力為HP3=7601.061111.12311.27=712.35MPaHP4

25、=7101.151111.12311.27=721.99MPaH=645.11MPaHP1=658.59MPa（取HP1和HP2中較小者比較）接觸疲勞強(qiáng)度較為合適，齒輪尺寸無(wú)需調(diào)整。中心距為a=d3+d42=100+3292=214.5mm圓整取a=215mm。由公式a=z3+z4mn2cos可求得精確的螺旋角為許用接觸應(yīng)力HP3=712.35MPaHP4=721.99MPa圓整a=215mm齒根彎曲疲勞強(qiáng)度驗(yàn)算計(jì)算齒根彎曲應(yīng)力=cos-1z3+z4mn2a=cos-124+7942215=16.63合理。端面模數(shù)為mt=mncos=4cos16.63=4.1746mm小齒輪直徑為d3=mnz

26、3cos=4.174624=100.19mm大齒輪直徑為d4=mnz4cos=4.174679=329.794mm齒寬b為b=100mm,b3=105mm,b4=100mm小齒輪當(dāng)量齒數(shù)為zv3=z3cos3=24cos316.63=27大齒輪當(dāng)量齒數(shù)為zv4=z4cos3=79cos316.63=90由式（2-11）F=KAKVKFKFFtmnbYFaYSaYY校驗(yàn)齒根彎曲疲勞強(qiáng)度。使用系數(shù)KA、動(dòng)載荷系數(shù)KV以與齒間載荷分配系數(shù)KF分別為=16.63mt=4.1746mmd3=100.19mmd4=329.794mmb3=105mmb4=100mmzv3=27zv4=90KA=1.5,KV

27、=1.09,KF=1.2由圖2-9查得齒向載荷分布系數(shù)KF=1.38,其中bh=1002.254=11.1由圖2-20查得齒形系數(shù)YFa3=2.68,YFa4=2.23。（非變位）由圖2-21查得應(yīng)力修正系數(shù)YSa3=1.58,YSa4=1.77。（非變位）重合度系數(shù)Y為Y=0.25+0.75av=0.25+0.75a/cos2b=0.25+0.751.615=0.68cosb=coscosncost=cos16.63cos20cos20.73=0.9627由圖2-22查得螺旋角系數(shù)Y=0.87齒根彎曲應(yīng)力為F3=KAKVKFKFFtmnbYFa1YSa1YY=1.51.091381.2775

28、810042.681.580.680.87=131.5MPaF4=F3YFa3YSa3YFa4YSa4=131.52.231.772.681.58=122.6MPa計(jì)算許用彎曲應(yīng)力FP彎曲疲勞強(qiáng)度校核由式（2-17）FP=FlimYSTYNTYVrelTYRrelTYXSFmin由圖2-30查得齒根彎曲疲勞極限Flim3=305MPa,Flim4=300MPa由表2-17查得彎曲強(qiáng)度最小安全系數(shù)SFmin=1.60（較高可靠度）由圖2-33查得彎曲強(qiáng)度尺寸系數(shù)YX3=YX4=1由圖2-32查得彎曲強(qiáng)度壽命系數(shù)YNT3=0.90,YNT4=0.91（應(yīng)力循環(huán)次數(shù)確定同接觸疲勞強(qiáng)度校核），應(yīng)力修正

29、系數(shù)YST3=YST4=2相對(duì)齒根圓角敏感與表面狀況系數(shù)為YVrelT3=YRrelT3=YVrelT4=YRrelT4=1許用齒根應(yīng)力為FP3=30520.91111.6=343.125MPaFP4=30020.911111.6=337.5MPaF3=131.5MPaFP4F4=122.6MPaFP4合格。項(xiàng)目-容設(shè)計(jì)計(jì)算依據(jù)和過(guò)程計(jì)算結(jié)果高速軸的設(shè)計(jì)與校核3 p47選擇材料和熱處理按扭轉(zhuǎn)強(qiáng)度估算軸徑初步設(shè)計(jì)軸的結(jié)構(gòu)根據(jù)軸的使用條件，選擇45鋼，正火，硬度HB=170217查表1-3，取C=112，根據(jù)式（1-2）得dC3Pn=11238.88970mm=23.43mm結(jié)合所選電機(jī)Y160L

30、-6，其輸出軸徑為42mm，按聯(lián)軸器的標(biāo)準(zhǔn)系列，取軸徑d=30mm，軸孔長(zhǎng)度L=82mm。初選中深溝球軸承6208，軸承尺寸為徑d=40mm，外徑D=80mm，寬度B=18mm。初步設(shè)計(jì)的結(jié)構(gòu)如 REF _Ref421036920 h 圖5- 1所示。小齒輪頂圓直徑da=68mm2d=80mm，故將軸1做成齒輪軸。材料為40Cr，調(diào)質(zhì)處理，硬度HB=280。d=30mmL=82mm圖5- SEQ 圖5- * ARABIC1項(xiàng)目-容設(shè)計(jì)計(jì)算依據(jù)和過(guò)程計(jì)算結(jié)果軸的空間受力分析當(dāng)軸逆時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)（定義為正轉(zhuǎn)）考慮到電梯存在上升和下降兩種情況，因此電機(jī)也會(huì)有正傳和逆轉(zhuǎn)，下面將會(huì)就兩種情況分別進(jìn)行討論。軸所

31、受到的外載荷為轉(zhuǎn)矩和小齒輪上的作用力，空間受力如REF _Ref421037028 h圖5- 2所示圖5- SEQ 圖5- * ARABIC2參考齒輪傳動(dòng)的受力分析如下：輸入軸的轉(zhuǎn)矩為T1=9.55106Pn=9.551068.88970=87427Nmm小齒輪圓周力為Ft1=2T1d1=28742765=2690N小齒輪徑向力為當(dāng)軸逆轉(zhuǎn)時(shí)計(jì)算軸承支點(diǎn)的支反力，繪出水平面和垂直面彎矩圖MH和MV當(dāng)軸正轉(zhuǎn)時(shí)Fr1=Ft1tanncos=2690tan20cos13.46=1007N小齒輪軸向力為Fa1=Ft1tan=2690tan13.46=644N空間受力如REF _Ref421037094

32、h圖5- 3所示圖5- SEQ 圖5- * ARABIC3受力分析與正轉(zhuǎn)時(shí)一樣。垂直面（YZ平面）支反力與彎矩計(jì)算如下FAV=Ft1176237=2690176237=1998NFBV=Ft1-FAV=2690-1998=692NMVC=FAV61=199861=121856Nmm其受力圖和彎矩圖如 REF _Ref421037221 h 圖5- 4：圖5- SEQ 圖5- * ARABIC4水平面（XZ平面）支反力與彎矩計(jì)算如下：FAH=Fr1176+Fa132.5237=1007176+64432.5237=836NFBH=Fr1176-Fa132.5237=100761-64432.52

33、37=171NMHC=FBH176=171176=30074NmmMHC=FAH61=83661=50996Nmm其受力圖和彎矩圖如 REF _Ref421037249 h 圖5- 5所示：MVC=121856Nmm正轉(zhuǎn)MHC=30074NmmMHC=50996Nmm當(dāng)軸逆轉(zhuǎn)時(shí)圖5- SEQ 圖5- * ARABIC5垂直面（YZ平面）支反力與彎矩與正轉(zhuǎn)一樣水平面（XZ平面）支反力與彎矩計(jì)算如下：FAH=Fr1176-Fa132.5237=1007176-64432.5237=670NFBH=Fr161+Fa132.5237=100761+64432.5237=347NMHC=FBH176=3

34、47176=61160NmmMHC=FAH61=67061=40870Nmm其受力圖和彎矩圖如 REF _Ref421037333 h 圖5- 6所示：逆轉(zhuǎn)MHC=61160NmmMHC=40870Nmm計(jì)算并合成彎矩圖當(dāng)軸正轉(zhuǎn)時(shí)當(dāng)軸逆轉(zhuǎn)時(shí)圖5- SEQ 圖5- * ARABIC6MC=MVC2+MHC2=1218562+300742=125512NmmMC=MVC2+MHC2=1218562+509962=132096Nmm合成彎矩圖如 REF _Ref421037421 h 圖5- 7(a)所示。MC=MVC2+MHC2=1218562+611602=136343NmmMC=MVC2+MH

35、C2=1218562+408702=128527Nmm合成彎矩圖如 REF _Ref421037484 h 圖5- 8(a)所示。正轉(zhuǎn)MC=125512NmmMC=132096Nmm逆轉(zhuǎn)MC=136343NmmMC=128527Nmm項(xiàng)目-容設(shè)計(jì)計(jì)算依據(jù)和過(guò)程計(jì)算結(jié)果計(jì)算并繪制轉(zhuǎn)矩圖計(jì)算并繪制當(dāng)量彎矩圖T1=9.55106Pn=9.551068.88970=87427Nmm轉(zhuǎn)矩圖如 REF _Ref421037421 h 圖5- 7（b）所示轉(zhuǎn)矩按照脈動(dòng)循環(huán)考慮，取=-1b0b。由表1-2查得b=750MPa，由表1-4查得-1b=75MPa，0b=130MPa，則=75130=0.577。由

36、公式Me=M2+T2求出危險(xiǎn)截面C處的當(dāng)量彎矩軸正轉(zhuǎn)時(shí)MeC=MC2+T2=1255122+0.577874272=135270NmmMeC=MC2+T2=1320962+0.577874272=141400Nmm軸逆轉(zhuǎn)時(shí)MeC=MC2+T2=1363432+0.577874272=145375NmmT1=87427Nmm正轉(zhuǎn)MeC=135270NmmMeC=141400Nmm逆轉(zhuǎn)MeC=145375NmmMeC=MC2+T2=1285272+0.577874272=138072Nmm繪制當(dāng)量彎矩圖如 REF _Ref421037421 h 圖5- 7 REF _Ref421037484 h

37、圖5- 8（c）所示。圖5- SEQ 圖5- * ARABIC7圖5- SEQ 圖5- * ARABIC8MeC=138072Nmm按照彎扭組合應(yīng)力校核軸的強(qiáng)度由表1-4查得許用彎曲應(yīng)力為-1b=75MPa。由式（1-3）b=MeW=Me0.1d3-1b得危險(xiǎn)截面C處的彎曲應(yīng)力bC=MeCWC=1453750.1653=5.29MPabC-1b=75MPa，安全。bC=5.29MPa項(xiàng)目-容設(shè)計(jì)計(jì)算依據(jù)和過(guò)程計(jì)算結(jié)果中速軸的設(shè)計(jì)與校核選擇材料和熱處理按扭轉(zhuǎn)強(qiáng)度估算軸徑初步設(shè)計(jì)軸的結(jié)構(gòu)根據(jù)軸的使用條件，選擇45鋼，正火，硬度HB=170217查表1-3，取C=112，根據(jù)式（1-2）得dC3Pn

38、=11238.53210mm=38.5mm考慮到軸承的選取，取軸徑d=45mm。初選中深溝球軸承6309，軸承尺寸為外徑D=100mm，寬度B=25mm。初步設(shè)計(jì)的結(jié)構(gòu)如 REF _Ref421038270 h * MERGEFORMAT 圖6- 1所示。d=45mmD=100mmB=25mm圖6- SEQ 圖6- * ARABIC1項(xiàng)目-容設(shè)計(jì)計(jì)算依據(jù)和過(guò)程計(jì)算結(jié)果軸的空間受力分析當(dāng)軸逆時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)（定義為正轉(zhuǎn)）軸所受到的外載荷為兩齒輪上的作用力，空間受力如REF _Ref421038447 h * MERGEFORMAT 圖6- 2所示：圖6- SEQ 圖6- * ARABIC2參考齒輪傳動(dòng)的

39、受力分析如下：輸入軸的轉(zhuǎn)矩為T2=9.55106Pn=9.551068.53210=387912Nmm齒輪圓周力為Ft2=2T2d2=2387912299=2595NFt3=2T2d3=2387912100=7758N小齒輪徑向力為Fr2=Ft2tanncos2=2595tan20cos13.46=971N當(dāng)軸逆轉(zhuǎn)時(shí)計(jì)算軸承支點(diǎn)的支反力，繪出水平面和垂直面彎矩圖MH和MV當(dāng)軸正轉(zhuǎn)時(shí)Fr3=Ft3tanncos3=7758tan20cos16.63=2947N小齒輪軸向力為Fa2=Ft2tan2=2595tan13.46=621NFa3=Ft3tan3=7758tan16.63=2317N空間受

40、力如REF _Ref421038531 h圖6- 3所示：圖6- SEQ 圖6- * ARABIC3受力分析與正轉(zhuǎn)時(shí)一樣。垂直面（YZ平面）支反力與彎矩計(jì)算如下FAV=Ft1176237=2690176237=1998N垂直面（YZ平面）支反力與彎矩計(jì)算如下：FAV=Ft2179.5+Ft385244=2595179.5+775885244=4612NFBV=Ft2+Ft3-FAV=2595+7758-4612=5741NMVC=FAV64.5=461264.5=297474NmmMVD=FBV85=574185=488018Nmm其受力圖和彎矩圖如 REF _Ref421038662 h 圖

41、6- 4：圖6- SEQ 圖6- * ARABIC4水平面（XZ平面）支反力與彎矩計(jì)算如下：FAH=Fa350+Fr385+Fa2150-Fr2179.5244=231750+294785+621150-971179.5244=1169NMVC=297474NmmMVD=488018Nmm當(dāng)軸逆轉(zhuǎn)時(shí)MHC=FAH64.5+Fa2150=116964.5+621150=168551NmmMHC=FAH64.5=116964.5=75401NmmMHD=FBH85+Fa350=80785+231750=184445NmmMHD=FBH85=80785=68595Nmm其受力圖和彎矩圖如 REF _

42、Ref421038700 h 圖6- 5所示：圖6- SEQ 圖6- * ARABIC5垂直面（YZ平面）支反力與彎矩與正轉(zhuǎn)一樣水平面（XZ平面）支反力與彎矩計(jì)算如下：FAH=Fa350+Fa2150+Fr2179.5-Fr385244正轉(zhuǎn)MHC=168551NmmMHC=75401NmmMHD=184445NmmMHD=68595Nmm=231750+621150+971179.5-294785244=544NFBH=Fr3159+Fa350+Fa2150-Fr264.5244=2947159+231750+621150-97164.5244=2520NMHC=FAH64.5-Fa2150=

43、-54464.5+621150=58062NmmMHC=FAH64.5=(-544)64.5=-35088NmmMHD=FBH85-Fa350=252085-231750=98350NmmMHD=FBH85=252085=214200Nmm其受力圖和彎矩圖如 REF _Ref421038768 h 圖6- 6所示：圖6- SEQ 圖6- * ARABIC6逆轉(zhuǎn)MHC=58062NmmMHC=-35088NmmMHD=98350NmmMHD=214200Nmm項(xiàng)目-容設(shè)計(jì)計(jì)算依據(jù)和過(guò)程計(jì)算結(jié)果計(jì)算并合成彎矩圖當(dāng)軸正轉(zhuǎn)時(shí)當(dāng)軸逆轉(zhuǎn)時(shí)MC=MVC2+MHC2=2974742+1685512=34190

44、7NmmMC=MVC2+MHC2=2974742+754012=306881NmmMD=MVD2+MHD2=4880182+1844452=521710NmmMD=MVD2+MHD2=4880182+1294222=504888Nmm合成彎矩圖如下 REF _Ref421038888 h 圖6- 7（a）所示。MC=MVC2+MHC2=2974742+580622=303087NmmMC=MVC2+MHC2=2974742+-350882=299536Nmm正轉(zhuǎn)MC=341907NmmMC=306881NmmMD=521710NmmMD=504888Nmm逆轉(zhuǎn)MC=303087NmmMC=29

45、9536Nmm計(jì)算并繪制轉(zhuǎn)矩圖計(jì)算并繪制當(dāng)量彎矩圖MD=MVD2+MHD2=4880182+983502=497829NmmMD=MVD2+MHD2=4880182+2142002=532957Nmm合成彎矩圖如 REF _Ref421039110 h * MERGEFORMAT 圖6- 8（a）所示。T2=9.55106Pn=9.551068.53210=387912Nmm轉(zhuǎn)矩圖如 REF _Ref421038888 h * MERGEFORMAT 圖6- 7（b）所示。轉(zhuǎn)矩按照脈動(dòng)循環(huán)考慮，取=-1b0b。由表1-2查得b=610MPa，由表1-4查得-1b=55MPa，0b=95MPa，

46、則=75130=0.579。由公式Me=M2+T2求出危險(xiǎn)截面C，D處的當(dāng)量彎矩軸正轉(zhuǎn)時(shí)MeC=MC2+T2=3419072+0.5793879122=409079NmmMD=497829NmmMD=532957NmmT2=387912Nmm正轉(zhuǎn)MeC=409079NmmMeC=MC2+T2=3068812+0.5793879122=380291NmmMeD=MD2+T2=5217102+0.5793879122=568002NmmMeD=MD2+T2=5048882+0.5793879122=552592Nmm軸逆轉(zhuǎn)時(shí)MeC=MC2+T2=3030872+0.5793879122=37723

47、6NmmMeC=MC2+T2=2995362+0.5793879122=374389NmmMeD=MD2+T2=4978292+0.5793879122=546150NmmMeD=MD2+T2=5329572+0.5793879122=578350NmmMeC=380291NmmMeD=568002NmmMeD=552592Nmm逆轉(zhuǎn)MeC=377236NmmMeC=374389NmmMeD=546150NmmMeD=578350Nmm繪制當(dāng)量彎矩圖如 REF _Ref421038888 h 圖6- 7 REF _Ref421039110 h 圖6- 8（c）所示。圖6- SEQ 圖6- *

48、ARABIC7圖6- SEQ 圖6- * ARABIC8按照彎扭組合應(yīng)力校核軸的強(qiáng)度由表1-4查得許用彎曲應(yīng)力為-1b=55MPa。由式（1-3）b=MeW=Me0.1d3-1b得危險(xiǎn)截面D處的彎曲應(yīng)力bD=MeDWD=5783500.1503=46.29MPabD-1b=55MPa，安全。bD=46.29MPa項(xiàng)目-容設(shè)計(jì)計(jì)算依據(jù)和過(guò)程計(jì)算結(jié)果低速軸的設(shè)計(jì)與校核選擇材料和熱處理按扭轉(zhuǎn)強(qiáng)度估算軸徑初步設(shè)計(jì)軸的結(jié)構(gòu)根據(jù)軸的使用條件，選擇45鋼，正火，硬度HB=170217查表1-3，取C=112，根據(jù)式（1-2）得dC3Pn=11238.1963.66mm=56.54mm按聯(lián)軸器標(biāo)準(zhǔn)系列，取軸徑

49、d=60mm，軸孔長(zhǎng)度L=142mm初選中深溝球軸承6014，軸承尺寸為外徑D=110mm，寬度B=20mm。初步設(shè)計(jì)的結(jié)構(gòu)如 REF _Ref421039482 h 圖7- 1所示d=60mmL=142mm圖7- SEQ 圖7- * ARABIC1項(xiàng)目-容設(shè)計(jì)計(jì)算依據(jù)和過(guò)程計(jì)算結(jié)果軸的空間受力分析當(dāng)軸逆時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)（定義為正轉(zhuǎn)）考慮到電梯存在上升和下降兩種情況，因此電機(jī)也會(huì)有正傳和逆轉(zhuǎn)，下面將會(huì)就兩種情況分別進(jìn)行討論。軸所受到的外載荷為轉(zhuǎn)矩和小齒輪上的作用力，空間受力如REF _Ref421039482 h * MERGEFORMAT 圖7- 1所示圖7- SEQ 圖7- * ARABIC2參考

50、齒輪傳動(dòng)的受力分析如下：輸入軸的轉(zhuǎn)矩為T3=9.55106Pn=9.551068.1963.66=1228629Nmm齒輪圓周力為Ft4=2T3d4=21228629330=7446N齒輪徑向力為當(dāng)軸逆轉(zhuǎn)時(shí)計(jì)算軸承支點(diǎn)的支反力，繪出水平面和垂直面彎矩圖MH和MV當(dāng)軸正轉(zhuǎn)時(shí)Fr4=Ft4tanncos=7446tan20cos16.63=2829N齒輪軸向力為Fa4=Ft4tan=7446tan16.63=2224N空間受力如REF _Ref421039553 h圖7- 3所示圖7- SEQ 圖7- * ARABIC3受力分析與正轉(zhuǎn)時(shí)一樣。垂直面（YZ平面）支反力與彎矩計(jì)算如下：FAV=Ft48

51、2.5239=744682.5239=2570NFBV=Ft4-FAV=7446-2570=4876NMVC=FAV156.5=2570156.5=402205Nmm其受力圖和彎矩圖如 REF _Ref421039836 h 圖7- 4：圖7- SEQ 圖7- * ARABIC4水平面（XZ平面）支反力與彎矩計(jì)算如下：FAH=Fr482.5+Fa4165239=282982.5+2224165239=2512NFBH=Fr4156.5-Fa4165239=2829156.5-2224165239=317NMHC=FBH82.5=31782.5=26158NmmMHC=FAH156.5=2512

52、156.5=393128Nmm其受力圖和彎矩圖如 REF _Ref421039623 h * MERGEFORMAT 圖7- 5所示：MVC=402205Nmm正轉(zhuǎn)MHC=26158NmmMHC=393128Nmm當(dāng)軸逆轉(zhuǎn)時(shí)圖7- SEQ 圖7- * ARABIC5垂直面（YZ平面）支反力與彎矩與正轉(zhuǎn)一樣水平面（XZ平面）支反力與彎矩計(jì)算如下：FAH=Fr482.5-Fa4165239=282982.5-2224165239=-559NFBH=Fr4156.5+Fa4165239=2829156.5+2224165239=3388NMHC=FBH82.5=338882.5=279510NmmM

53、HC=FAH156.5=559156.5=-87484Nmm其受力圖和彎矩圖如 REF _Ref421039710 h 圖7- 6所示：逆轉(zhuǎn)MHC=279510NmmMHC=-87484Nmm計(jì)算并合成彎矩圖當(dāng)軸正轉(zhuǎn)時(shí)當(dāng)軸逆轉(zhuǎn)時(shí)圖7- SEQ 圖7- * ARABIC6MC=MVC2+MHC2=4022052+261582=403054NmmMC=MVC2+MHC2=4022052+3931282=562422Nmm合成彎矩圖如 REF _Ref421039864 h * MERGEFORMAT 圖7- 7（a）所示。MC=MVC2+MHC2=4022052+2795102=489790Nmm

54、MC=MVC2+MHC2=4022052+-874842=411609Nmm合成彎矩圖如 REF _Ref421039920 h * MERGEFORMAT 圖7- 8（a）所示。正轉(zhuǎn)MC=403054NmmMC=562422Nmm逆轉(zhuǎn)MC=489790NmmMC=411609Nmm項(xiàng)目-容設(shè)計(jì)計(jì)算依據(jù)和過(guò)程計(jì)算結(jié)果計(jì)算并繪制轉(zhuǎn)矩圖計(jì)算并繪制當(dāng)量彎矩圖T3=9.55106Pn=9.551068.1963.66=1228629Nmm轉(zhuǎn)矩圖如 REF _Ref421917710 h 圖7- 7（b）所示。轉(zhuǎn)矩按照脈動(dòng)循環(huán)考慮，取=-1b0b。由表1-2查得b=610MPa，由表1-4查得-1b=5

55、5MPa，0b=95MPa，則=75130=0.579。由公式Me=M2+T2求出危險(xiǎn)截面C處的當(dāng)量彎矩軸正轉(zhuǎn)時(shí)MeC=MC2+T2=4030542+0.57912286292=817623NmmMeC=MC2+T2=5624222+0.57912286292=906848Nmm軸逆轉(zhuǎn)時(shí)MeC=MC2+T2=4897902+0.57912286292=863684NmmT3=1228629Nmm正轉(zhuǎn)MeC=817623NmmMeC=906848Nmm逆轉(zhuǎn)MeC=863684NmmMeC=MC2+T2=4116092+0.57912286292=821875Nmm繪制當(dāng)量彎矩圖如 REF _Re

56、f421039864 h * MERGEFORMAT 圖7-7 REF _Ref421039920 h * MERGEFORMAT 圖7- 8（c）所示。圖7- SEQ 圖7- * ARABIC7圖7- SEQ 圖7- * ARABIC8MeC=821875Nmm按照彎扭組合應(yīng)力校核軸的強(qiáng)度由表1-4查得許用彎曲應(yīng)力為-1b=55MPa。由式（1-3）b=MeW=Me0.1d3-1b得危險(xiǎn)截面C處的彎曲應(yīng)力bC=MeCWC=9068480.1803=17.71MPabCeX=0.56,Y=1.90PA=fdXFrA+YFa=1.30.562166+1.9644=3168N軸承B：FaFrB=6

57、44713=0.903eX=0.56,Y=1.90PB=fdXFrB+YFa=1.30.56713+1.9644=2109N軸承A：FaFrA=6442107=0.306eX=0.56,Y=1.90正轉(zhuǎn)PA=3168NPB=2109N計(jì)算壽命PA=fdXFrA+YFa=1.30.562107+1.9644=3125N軸承B：FaFrB=644774=0.832eX=0.56,Y=1.90PB=fdXFrB+YFa=1.30.56774+1.9644=2154NPAPB，校核軸承A。L10h=10660nCP=166709702950031683=13876h工作時(shí)間：th=336512=131

58、40hL10hth，合格。逆轉(zhuǎn)PA=3125NPB=2154NL10h=13876h項(xiàng)目-容設(shè)計(jì)計(jì)算依據(jù)和過(guò)程計(jì)算結(jié)果中速軸的軸承選擇與校核軸承參數(shù)軸承受力分析軸正轉(zhuǎn)時(shí)軸逆轉(zhuǎn)時(shí)型號(hào)：6309徑d：45mm外徑D：100mm寬度B：25mm基本額定動(dòng)載荷Cr：52.8kN基本額定動(dòng)載荷C0r：31.8kN極限轉(zhuǎn)速（油潤(rùn)滑）nlim：8000r/min軸向力：Fa=Fa3-Fa2=2317-621=1696N徑向力：FrA=FAV2+FAH2=46122+11692=4758NFrB=FBV2+FBH2=57412+8072=5797N軸向力：Fa=Fa3-Fa2=2317-621=1696N徑向

59、力：FrA=FAV2+FAH2=46122+5442=4644NFrB=FBV2+FBH2=57412+25202=6270Nd=45mmD=100mmB=25mmCr=52.8kNC0r=31.8kNnlim=8000r/min正轉(zhuǎn)Fa=1696NFrA=4758NFrB=5797N逆轉(zhuǎn)Fa=1696NFrA=4644NFrB=6270N計(jì)算當(dāng)量動(dòng)載荷軸正轉(zhuǎn)時(shí)軸逆轉(zhuǎn)時(shí)計(jì)算公式：P=fdXFr+YFa取fd=1.3FaC0r=169631800=0.0533查表8-7，e=0.26軸承A：FaFrA=16964758=0.356eX=0.56,Y=1.71PA=fdXFrA+YFa=1.30.

60、564758+1.711696=7234N軸承B：FaFrB=16965797=0.293eX=0.56,Y=1.71PB=fdXFrB+YFa=1.30.565797+1.711696=7990N軸承A：FaFrA=16964644=0.365eX=0.56,Y=1.71正轉(zhuǎn)PA=7234NPB=7990N計(jì)算壽命PA=fdXFrA+YFa=1.30.564644+1.711696=7151N軸承B：FaFrB=16966270=0.270eX=0.56,Y=1.71PB=fdXFrB+YFa=1.30.566270+1.711696=8335NPAth，合格。逆轉(zhuǎn)PA=7151NPB=83