电梯机械部分系统结构设计

1、机械殺计探合礫咨殺计 设计题目电梯机械部分系统结构设计 摘要 本课程设计得訂得就是设讣一种用于较高层建筑得乘客电梯,其轿厢山电力 拖动，运行在两根垂直度小于1 5得刚性导轨上，在规定楼层间输送人或货物。 本设讣方案得主要特点就是釆用两级圆柱斜齿轮传动装置与曳引机釆用2:1 绕法。相比蜗轮蜗杆传动,采用齿轮传动传动效率更高，这一点在电动机得选择部 分有所体现。曳引机采用2： 1绕法,相当于一级减速比为2: 1得减速装置, 有利于降低减速器得减速比，从而有利于减速器得设汁。 结合课程内容，本课程设计得主要内容包括:总体方案设计、传动装置讣算、 装配草图绘制、正式装配图绘制、零件图绘制与设计计算说明

2、书得编写。其中, 传动装置得讣算主要包括:高速级齿轮传动设计与校核，低速级齿轮传动设汁与校 核，高速轴、中间轴与低速轴得设计与校核,轴承得选择与校核，键得设计与校核, 箱体及其她部件得设计等。 本次课程设计，较为完整地展现了减速器这一工业生产中常用得机械部件设 计过程。通过查阅相关资料，综合运用机械设计、机械原理、材料力学、理论力 学、制造工程基础、工程制图等多门学科得知识，解决设计过程中得相关问题。 最终完成得内容包括So 1 idw o rk s三维模型、Au t ocad二维装配图以及零 件图以及设计说明书。 目录 一、。设计任务书。1 二、。总体方案设计3 三、。高速级齿轮传动设讣14

3、。 四、低速级齿轮传动设计23 五、 高速轴得设计与校核32 六、 中速轴得设计与校核41 七、。低速轴得设计与校核52。 八、。高速轴得轴承选择与校核6 1 九、中速轴得轴承选择与校核6M 十、低速轴得轴承选择与校核67 十一、高速轴键得选择与校核（联轴器）70 十二、中速轴键得选择与校核（齿轮2）71 十三、 中速轴键得选择与校核（齿轮3）7。2 十四、低速轴键得选择与校核（齿轮4）73 十五、低速轴键得选择与校核（联轴器）74 十六、箱体及其她零部件设计75。 十七、润滑与密封。7 8 十八、技术要求79。 十九、课程设计总结按速度可分为:低速梯、快速梯、高速 梯与超高速梯。 电梯就是由

4、曳引机得曳引轮，通过曳引轮 槽与曳引绳之间得摩擦力实现正常运行。电梯 得主要结构包括曳引机、轿厢、轿门、层门、 对重层门、导轨、导靴、安全钳、限速器、缓 冲器、限位装置与控制柜等。 电梯得机械部分主要包括： 1）曳引系统:包括电梯传动部分、曳引机 与曳引钢索。 2）引导部分:包括导轨、导靴等。 3）轿门与层门。 4）对重部分:包括对重及安全补偿装豊。 5）安全装置:包括安全钳、限速器、缓冲 器与限位开关。 根据给泄参数设计电梯曳引系统。 电梯工作要求安全可靠，乘坐舒适，噪声 小，平层准确。 项目内容 设计计算依据与过程 计算结果 2. 设计数拯 3. 设计任务 额定裁 额泄 额定加 提升 质量

5、 速度 速度 高度 /(m/s) /(m/s1 2 3 4 5) hn 乘客 电梯 1250 1、00 1、00 30 设计计算依据与过程 计算结果 二、总体方案设计 1.电梯结构方案设讣 电梯轿厢得提升与下 降得曳引，由以前得卷筒式 得提升机构,逐步改进为目 前电梯行业广泛采用得曳 引机式提升机构。因此，在此 次课程设计中，我主要考虑 得就是曳引机式提升。最终 得设计图如图2- 1。 配重得作用就是得作 用就是减小牵引力,降低所 需功率节省能源。考虑到钢 幺幺绳得重量不能忽略，曳引 轮两边得重量会不断变化, 从而所需要得曳引机提供 得曳引力也不断变化，运行 不稳左，增加了补偿链。 通过具体计

6、算，发现采 用龙滑轮时，传动比过大.难 以设计减速器.故采用动滑 轮，相当于一个2:1得减速 装苣。通过确定曳引轮连直 径与 项目-内容 接得轿厢大小，为使配重与 轿厢有一泄距离，增加了一 个调整轮。 2.曳引轮驱动方案确定 由于电机得转速很快， 而电梯得运行速度较慢，因 此需要在电动机与曳引机 之间增加减速装苣，其大致 得结构如图2 2。 3曳引系统设讣计算 3.1配重质量 已知电梯额左载荷 Q = 1250,乘客人数1 6 (GB75 8 8-200 3 )，取轿厢自 重为略大于额泄载荷 30%.G = 1600/cg 侧可算 得配重0 设计计算依据与过程 二级减速箱 曳引轮 计算结果 轿

7、厢自重 G =1600kg 配重 G = 2150kg 电动机 Q为平衡系数，取值0. 40.5 G。= G + a Q = 1600 +(0. 4-0.5)x 1250 = (21002225)化g 取G = 2150kg 项目-内容 设计计算依据与过程 计算结果 3.2钢丝绳得选取 假妃该乘客电梯提升 高度为10层H = 30叫根 据欧洲电梯标准(EN 8 1- 1 )，采用三根即以上曳引绳 时,静载安全系数K挣=12, 钢线a绳规格参数如表2- 1 公称抗拉强度 収强度：1 570N加加 17 7 0 N/mm2 双强度:1 3 70/ 1 llON/mrn2 近似重量 钢丝绳最小破断载

8、荷,wv 公称直径 mm 天然纤维 kg / 100 m 人造纤维 kg/ 00 m 单强度A 51 ON/mm2 双强度:137 0/1770Mm/n2 均按1500N/肿讯强度讣算 单强度: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 项目一内容 设计计算依据与过程 计算结果 项目一内容

9、初选中公称直径 d = 13mm得人造纤维钢丝 绳，其最小破断载荷 F破断=74.3/cN取轿厢在 最低位豊进行汁算,“0为单 根绳得质量,F1为单根绳所 受最大静拉力，设钢丝绳根 数为几 3.3当量摩擦系数确 定 在电梯制造中常常采 用得三种曳引轮绳槽为:半 圆形槽、半圆形带切口槽、 U形槽，截而图如图2 -3 取钢丝绳与曳引轮材 料间得摩擦系数“0 = 045 设计计算依据与过程 mQ = H p = 0.30 x 57.3 = 17.19kg (G + Q (2 则有： Fl V F破断 x 0.84 代入可 1600 +1250 2n + 17.19 x 9.8 X 12 2.77 取

10、n = 3即釆用三根钢丝绳。 半国形带切口 V蚀 图2-3 三种槽口得当量摩擦系数分别如下计算: % = 0.19 对于半圆形槽：1 兀亠 对于半圆形带切口槽： 7T 取 y = (! = 2 则有2 = 03078 计算结果 钢幺幺绳数目： n = 3 当量摩擦系数: 的=0.19 “2 = 0.3078 3 X 10 x 0.84 项目一内容 设计计算依据与过程 计算结果 3.4曳引轮包角得确 为保证电梯在运行中 得安全，应使钢丝绳在曳引 轮上不打滑,根据分析与计 算，电梯曳引钢丝绳在下面 两种工作状态下。容易出现 在曳引轮槽上打滑得现象, 根据欧拉公式，可以得出不 打滑条件。 “3 =

11、0.4988 半圆形带切口槽当量 摩擦系数： “ =0.3078 G + 0.5Q G CC 1 “3 = “00 sin2 取0 = 35。侧有：旳=04988 即宀23。 尽管卩型槽得当量摩擦系数最大，但随着 使用时间得延长，V型槽口会被磨损，从而导致 曳引能力下降.因此本次课程设计选择半圆形 带切口槽，当量摩擦系数 = 0.3078 详细DWG图纸请加:三二1爸 爸五四0六 讨论两种情况钢丝绳不打滑条件： 1）空载电梯上行至最高层站处制动停 车状态（同下降启动状态） 苴不打滑条件为： 其中G为轿厢自重为额泄载重 1 g_a r 根据欧洲电梯标准N81规立，最小许 用值如 表22 C1 电

12、梯额定速度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）装有125%额左载荷得电梯在最底层 站下降制动停车状态（同上升启动状 态） 其不打滑条件为： G + 1.25Q ,严 G + 0.5Q 气弋2 a 1.734rad = 99.38 综上，不打滑得条件为，包角 a 1.734rad = 99.38,故取a = 120 按工作要求选用Y系列全封闭自扇冷式笼 型三相异步电动机，电压380 V 轴4 III |如I轮 图24 项目一内容 设计计算依据与过程 计算结果 电动机所需功率为:

13、 曳引机功率: Pw pd=T P = 6.863kW 曳引机所需功率为: （1 一 a）Qv P = w 102 其中: G()-G2150 - 1600 a = -Q1250=0-电动机得功率: 则: (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 传动种类及工作状态 0、99 齿式联轴器 滚动轴承2 球轴承 0、99(对) 圆柱齿轮3 油润滑8级精度齿轮 0、97 摩擦传动 槽型摩擦轮 0、89 复滑轮组乃5 滚动轴承支承仃二2、6） 表23 从而 2422 =叽 “245 = 99 X0. 了Pd = 8.974W.

14、89 X 0.97 = 0.764 所需电动机得功率为 Pw 6.863 = T=O7648 =8-974W 项目-内容 设计计算依据与过程 计算结果 电梯运行时，载荷较平稳，电动机得额定功电动机额左功率： 率略大于Pd即可，参考丫系列电动机技术数卩显=11W 据，选电动机得额定功率卩曲为1讹 选择同步转速分別为如下值，即 3000/加加,1 5 0 0 r/minA 0 0 0 r / m / nJ50r/mi n得电机进行比较 方案 电动机型号 额左功率 /kW 同步转速/满载 转速/( rhnin) 电机质量 Ik g 价格/ 元 传动比 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 结合表24,方案一虽然电机质量小，但就 电动机型号: 是传动比很大，传动装置不易设计，方案一传动Y160L - 6 比小，但非常笨重，且价格较贵。因此在2, 3中 进行选择，若考虑使传动装置紧凑，选择3更好， 若考虑电机质量与价格，选择2更好。现选用方 案3,即电动机型号为Y160厶6 项目内容 设计计算

16、依据与过程 计算结果 5.运动、动力参数计算 5.1分配传动比 5.2运动与动力参数 计算 曳引轮直径D与钢丝绳直径应满足下列 曳引轮直径: 关系: d 1 v D 一 40 d = 13m?n 即 D 2 40d = 520mm 取 D = 600171771 曳引轮转速 n2 = 63.662 厂/min 总得传动比 i = 15.24 2v2 x 1.0 =不面 X6O = 0.3X2 托 髙速级得传动比 选电机为Y160厶一 6,其满载转速为 x 60 = 63.6619r/mm “2 = 4.619 970r/mm则总得传动比Z： 低速级得传动比 D = 600771771 则曳引轮

17、转速2为: 23 = 3.299 970 666 = 1524 取两级圆柱齿轮减速器髙速级得传动比 12 = Jl4 x 15.24 = 4.619 则低速级得传动比 i 15.24 2厂肓嚴299 0轴（电动机轴）: P0 = Pd = 8974kW 72。= nm = 970r/min =88.35N 5 Po8.974 T() = 955O- = 955OX 项目内容 设计计算依据与过程 计算结果 1轴（髙速轴）: Pi = P %=戸严严 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轴（中间轴人 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轴（低速轴） 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轴（曳引轮轴） 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 项目内容 设计计算依据与过程 计算结果 7.94 ll1.12N77i 00.00 13轴得输出功率或转矩分别为各轴得 输入功率或转矩乘轴承效率0、9 9。 运动与动力参数得计算结果加以汇总，如 表2 5 轴 功率P / kw 转矩TRN m) 转速/ (rhnin ) 传动比i 效率？7 输入 输出 输入 输出 轴0 8、974 88、35 970 轴1 8、88 8、79 87、47 86、60 9 70 1 0、99 轴2 8、53 8、44 387、9 1 384、03 210、0 4、6 1 9 0. 96 轴3 8、19

20、 8、10 1 227、4 1 2 15.1 63、66 3、299 0、96 轴4 7、94 119 1、1 2 63、66 1 0. 97 表25 项目内容 设计计算依据与过程 计算结果 项目-内容 设计计算依据与过程 计算结果 三、高速级齿轮传动 设计【$）咖 1. 选择材料与精度等级 1）选择材料 2）热处理 3）精度选择 2. 初估小齿轮直径“】 Ohpi = 604MPa 0胛2 = 568MPa 依据:主动轮转速不很高，传动尺寸无严格 限制。 小齿轮：4 0（7厂,调质，2 80HB 大齿轮:40Cr,调质，2 GO 同侧齿面精度等级选8级精度。 采用闭式软齿而传动，按照齿而接触

21、强度 初步估算小齿轮分度圆直径。査附录B中（B-2） 5u+1 初取0 = 13。，查附录B中表 D ,71 . = 756, / 1 Z p = Qcos 0 = yicos 14.25 = 0.984 由表2-7査得使用系数KA = 15 由图2-6查得动载荷系数“卩=147 由表2-8查得齿间载荷分配系数 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 项目内容 设计计算依据与过程 计算结果 讣算许用接触应 力加 由表2-9查得齿向载荷分布系数 %其中，非对称支承，调质齿轮精度 齿而接触应力 7 = 645.11 MPa 等级8级，装配时检验调整或对研跑与匚 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?胪Z /

23、/ wZ x aHP = 计算许用接触应力0HP。 由图2 2 7查得= 98知2 = 105。 英中电梯得设计使用寿命为10年，每天平均工 作时间为10/7,则总工作时间为 = 10 x 365 x 10 = 36500/z 应力循环次数为 项目一内容 设计计算依据与过程 计算结果 4.3验算 N/ = 60 x 1 x 970 x 36500 = nli 2.12 x 109o l6i9- = 4-59X1 齿而工作硬化系数为 阿 -130 zwi = ZW2 = 1,2 - i7oo= 1,2 由表2- 1 8査得接触强度尺寸系数 ZXl = ZX2=1 润滑油膜影响系数为 由表2-17

24、查得接触最小安全系数（较高 许用接触应力为 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 圆整 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 小齿轮直径为 叫勺 “产拠.084 x 21 = 64.779呦 大齿轮直径为 叫Z2 = = 3.084 x 97 = 299.219m m / cos p 齿宽b为 b = 60mm,b = 64mm,b2 = 60mm 小齿轮当量齿数为 zi21 Z|/l =3 =3 cos p cos 13.46 大齿轮当虽齿数为 勺97 Z论 _ COS3 P _ cos3 13.46 _ 105 项目内容 设计计算依据与过程 计算结果 讣算齿根弯曲应 力 %= K店旳於必丽丫泌/丹 校验齿根弯曲疲劳强度。 使用系数

26、4、动载荷系数以及齿间载 荷分配系数九分别为 KA=1.5fKv = lA7fKFa = 1.726 由图2-9查得齿向载荷分布系数 b 60 h = 2.25 x 3 = 8,89 由图22 0査得齿形系数 丫皿=27 51696 e X = 0.56, 丫= 1.71 项目一内容 设计计算依据与过程 计算结果 4.计算寿命 P厂 fd (Xg + YFJ逆转 =1.3 x (0.56 x 4644 + 1.71 x 1696： Pa = 715iyV =7151/V Pb = 8335N 0179h 轴承B: 1696 6270 =0.270 e X = 0.56, Y = 1.71 PB = fd 帥边 + 丫化)=1.3 x (0.56 x 6270 + 1.71 x 1696) = 8335N PaPb,校核轴承B。 106/Qf16670/52800? Li = 60P)210( 8335 ) = 20179,2 工作时间： t/? = 3 x 365 x