论文1PLC升降电梯驱动系统设计及控制电路设计

1、小三，宋体题 目：PLC升级电梯驱动系统及控制电路设计四号，宋体，写全称，下同院 （部）： 外国语学院专 业： 英语班 级： 英语113姓 名： 张建敏学 号： 指导教师： 谢艳艳完成日期： 2011年12月1日目录1中文摘要4ABSTRACT.4第1章 绪论.41.1引言.51.2电梯（垂直梯）简介51.2.1电梯的组成 .51.1.2电梯的（垂直梯）分类.51.3曳引机的主要技术指标.61.3.1要确保电梯承载能力及曳引机的强度61.3.2具有较高的传动效率61.3.3具有较高的体积载荷61.3.4应满足电梯所需的运动特性61.3.5应具有较低的振动和噪声61.3.6应具有合理的结构61.

2、3.7具有灵活可靠的制动系统7第2章 电梯的驱动功率计算.72.1曳引比与曳引力.72.1.1曳引传动与曳引传动形式72.1.1.1曳引比和机械效益.72.1.1.2电梯的曳引传动形式.72.1.2作用在曳引轮上的静力72.1.3曳引轮两侧静拉力计算82.2.1曳引轮上的静转矩.82.2.2静摩擦转矩92.2.3 F和Q的讨论92.2.4静转矩的讨论92.2.5.1曳引轮承受的静转矩变化.92.2.5.2设计载荷.102.3.1曳引机驱动转矩的计算.102.4.1动量定理及曳引力.112.4.2输入功率的简易计算方法.12第3章    曳引机主传动机构的设计与计算

3、.123.1 普通圆柱蜗杆副几何参数搭配方案是：123.2几何计算中注明的几个问题153.2.1齿形的改进.153.2.2不发生根切的最小变位系数.153.2.3 圆柱蜗杆传动的强度计算.163.2.4共轭蜗轮传动的受力分析.163.2.5 圆柱蜗杆传动承载能力计算.163.2.5.1设计准则.163.2.5.2 校核计算式.173.2.5.2许用应力 173.2.5.3功率与转矩的计算.183.2.5.4圆柱蜗杆、蜗轮、蜗轮轴的材料183.2.5.5轴系零件的配合精度.19第4章    曳引机的设计.194.1 曳引机的额定载重量 .194.2额定速度 .194

4、.3 曳引机减速器的中心距.194.4 交流电动机 .194.5曳引机的总体设计194.6.1关于制动机构位置的讨论.204.6.2 曳引机需要机架，以便在机房内安装。.204.6.3电动机的选用.204.6.4传动比.204.6.5曳引轮.204.6.6曳引比的应用.204.7整体方案讨论214.8箱体结构设计的讨论214.9箱体尺寸的确定214.10箱体肋的设置.224.11 箱体设计应合理处理的几个问题.224.12轴承位置.234.13 箱体设计的对称性.234.14 曳引机轴的结构设计.244.15轴承的选用.274.15.1曳引机用轴承一般分两大类274.15.2 滚动轴承的寿命计

5、算.274.16 联轴器的选用.294.17.1制动机构的设计与计算.304.17.2 制动机构的类型与特点.314.17.3 制动器的选择与设计.314.18.1 曳引轮的设计与计算.314.18.2 曳引轮绳槽形状.32第5章 控制系统设计345.1 自动开关门的控制线路.355.2轿厢指令和层站召唤线路365.3电梯的定向、选层线路.375.4 将PC机应用在电梯控制中.37外文文献.38总结.38呜谢.39参考文献.39 摘 要电梯曳引机是电梯的主要组成部分，它的设计水平、产品质量，直接影响电梯的产品质量，其强度和寿命直接影响电梯寿命和工作可靠性，它的振动和噪声直接影响人员乘坐电梯的舒

6、适感。因此本设计的主要内容为曳引机主传动机构的设计与计算。关键词:电梯；电梯曳引机；曳引机主传动机构ABSTRACTElevator tractor is product quantity that the design level, product quantity that the elevator constitutes the part primarily, it, direct influence elevator, its strength affect the elevator life span with work with life span directly dependa

7、ble, it of the vibration feels with a comfort for directly affecting personnel embarking elevator.A main contents for designing spreads the design that move the organization for the lord and calculation.Key words: Elevator tractor;Elevator;The tractor lord spreads to move the organization1 绪论1.1引言电梯

8、是机电一体化的典型产品，大力开发电梯产品不公可以供给各行业部门所需的运载设备而且可用带动高新机电技术的发展。电梯可分为两大类：一类是垂直升降电梯（简称垂直或通常所谓的电梯），一类是自动扶梯（含自动人行道，简称扶梯或电扶梯）自动扶梯是通过电动机带动传动机构驱动梯级执行输送任务的，把电动机主传动机构，制动系统则是通过电动机驱动减速器，靠减速器从动轴上的曳引轮与钢丝绳之间的摩擦力矩牵动轿厢与配重（或称对重）上，下运动实现运输的目的，因为它是靠摩擦力牵动执行机构工作，故把电动机减速器，曳引轮和辅助机构-制动器作为整体，称电梯曳引机。曳引机分有齿曳引机和无齿曳引机两大类，本人采用的是有齿曳引机。电梯曳引

9、系统中的曳引机减速器，曳引机（简称绳轮）和动轮（由曳引比体现）组成了电梯的减速器多为齿轮副（含蜗杆副，行星系）减速器，该减速器中的齿轮副即为电梯的主传动机构。电动机输入转矩T1，驱动曳引机减速器中的主传动机构，通过减速带动曳引轮转动，这时利用轿厢和配重的重量在曳引轮与钢丝绳之间产生的摩擦力矩，拖动轿禁止与配重上、下运动，从而完成电梯的任务,因为曳引机是决定轿厢运行速度、控制运行状态的减速装置，曳引机的技术含量、设计质量、产品质量等都会影响电梯的工作寿命及乘客的舒服感，所以电梯对曳引机有很高的技术要求。1.2电梯（垂直梯）简介1.2.1电梯的组成 ：电梯主要同曳引系统、导向系统、门系统

10、、轿厢、配重（对重）平衡系统、电力拖动（动力）系统、电力控制系统、安全保护系统等部分组成。在电梯的各组成部分中，电力拖动，电力控制、曳引机的组合称为动力系统，它是电梯的动力源，亦是控制运行速度、运行状态和改变运行规律的系统；轿厢和导向系统是电梯的执行系统；其他部分统称为电梯的辅助系统。1.2.2电梯的（垂直梯）分类垂直电梯是建筑物内垂直（或接近垂直）运输工具的总称。其种类十分繁多，可从不同的角度进行分类，常见的有下列几种：a)按用途分类有：乘客电梯（客梯）、客货电梯、货梯（载货电梯）、病床电梯（医梯）、住宅电梯、服务电梯（杂物梯）、船舶电梯、观光电梯和车辆电梯（汽车库）。b)按驱动方式分类有：

11、直流电梯、交流电梯、液压电梯、齿轮齿条电梯（已基本淘汰）、直线电动机驱动电梯（有被交流电梯代用的趋势）。c)按轿厢运行速度方式分类（暂时规定）有：低速电梯（v<1m/s）、中速电梯（v<12m/s）、高速电梯（v>25m/s）、超高速电梯（v>5m/s）。d）按操作控制方式分类有：手柄开关操作电梯、控钮控制电梯、信号控制电梯、集称选控制电梯、并联控制电梯、群控电梯。e)按有无司机分类有：有司机电梯、无司机电梯、有/无司机电梯。特殊电梯有：斜行电梯、立体停车场电梯、建筑施工电梯。1.3曳引机的主要技术指标为了提高曳引机产品质量，必须满足下列技术指标：1.3.1要确保电梯承

12、载能力及曳引机的强度电梯承载能力从100kg到几吨重，速度从0.25m/s到10m/s以上，亦即曳引机的功率范围很大。在设计曳引机时，应首先满足在设计寿命内，不产生任何失效形式的强度要求，其中包括电动机功率的选择、制动力的确定，主传动机构强度设计或校核计算。要特别重视轴承强度的校核计算及地脚螺栓的设计计算。另外，绳轮可按易损件处理，其设计寿命可短一些。1.3.2具有较高的传动效率曳引机的传动效率是其综合技术指标。传动效率的高低不但标志着输入功率有效利用的程度，而且表明了克服阻力力矩的能力，功率耗损的多少。它不仅体现在节约能源上的意义，同时也是曳引机技术含量、设计质量、产品质量的具体体现。为提高

13、传动效率，合理选择主传动机构、轴承和联轴器是十分重要的，并且要提高制造和安装精度。1.3.3具有较高的体积载荷所体积载荷是指曳引机的许用载荷（功率或转矩）除以曳引机体积所得商。体积载荷越大表明曳引机体积越小，结构越紧凑。不难理解，要想实现大的体积载荷，首先要选择高科技型的主传动机构。合理地设计箱体结构，其中同样功率的曳引机，体积可相差1/3，重量相差到2/5。因此设计出结构紧凑、体积小、重量轻的曳引机是设计者的奋斗目标。1.3.4应满足电梯所需的运动特性电梯的工作特性决定了曳引机的运动特征：运动速度中等、间断工作、变速、起动频繁的正反转运行。为了满足运动特性，在设计曳引机时要特别注意曳引传动系

14、统中传动比的分配，电动机类型的选用，以及主传动机构齿轮副齿侧间隙的保证等。1.3.5应具有较低的振动和噪声这项技术指标对乘人电梯特别重要。为了不造成严重的环境污染，使乘客感到乘坐舒适，要求曳引机有较低的振动（特别是扭振）和噪声。1.3.6应具有合理的结构结构设计历来是机械设计中的重要课题，对曳引机而言则更为重要。结构设计要特别重视结构对受力、刚度的影响；对减振、降噪、附加载荷、自身振动频率的影响，对润滑条件、润滑质量的影响等。在设计曳引机结构时，要逐条分析、结合实力合理，没有（或少有）附加载荷、满足强度和刚度要求；润滑条件良好；外形美观；制造、安装、维修工艺良好；成本较低。1.3.7具有灵活可

15、靠的制动系统制动系统要具有受力合理、技术先进、强度高、寿命长、灵活可靠、结构紧凑的性能。2 电梯的驱动功率计算2.1曳引比与曳引力2.1.1曳引传动与曳引传动形式2.1.1.1曳引比和机械效益曳引比：曳引机上曳引轮的圆周速度与轿厢速度之比称为曳引比，用i12表示。机械效益：令曳引机中曳引轮上钢丝绳承受的拉力为F，轿厢总重力为Q，则机械效益A=Q/F定滑轮及动滑轮机构 Q为重物，F为拉力，动力臂与阻力臂都是滑轮的半径r，所以rQ=rFA=Q/F=1i12=1定滑轮机构速度不变、力不变。r2.1.1.2电梯的曳引传动形式曳引传动形式可由定滑轮、动滑轮、组合滑轮、差动滑轮机构组合而成。多年经验表明常

16、用曳引传动形式见下1.定滑轮机构的曳引传动  该传动形式的曳引比i12=1，机械效益A=1。增加一个过轮其目的是为了拉开轿厢与对重之间的距离。过轮使曳引轮与钢丝绳的包角减小。一般设计尽量使包角大于135°。过轮使绳的弯曲次数增多，疲劳寿命减少。l曳引比为2的曳引传动 i12=2，A=2亦即轿厢（或对重）的上升（或下降）速度是曳引轮圆周速度的1/2。曳引轮两侧钢丝绳承受的拉力分别为轿厢总重量、对重总重量的1/21.滑轮组机构曳引传动 在轿厢（或对重）上各有三股钢丝绳，有三个定轮。i12=3，A=3，亦即轿厢（或对重）的上升（或下降）速度是曳引轮圆周速度的1/3，曳引轮两侧钢丝

17、绳承受的拉力分别为轿厢总重量、对重总重量的1/3还有大曳引比曳引传动、复绕曳引传动、长绕曳引传动、双对重对曳引传动、具有补偿绳的曳引传动。综合分析之后，决定选择第一个方案，曳引比i12 =1，机械效益A=1。2.1.2作用在曳引轮上的静力电梯是靠曳引轮槽与钢丝绳之间产生的摩擦力（或摩擦力矩）平衡外力，在曳引机的驱动下，牵引轿厢与对重上下运行的。在曳引轮两侧的钢丝绳分别系有轿厢及对重，轿厢与对重分别在钢丝绳上产生拉力Q与F。Q与F是静止情况下的拉力，故称静力。静力实际上是两侧各构件重力和对钢丝绳的拉力。计算中用到的符号如下：Q1-轿厢的结构自重力（N）；   取值为2900k

18、gQ2-电梯的额定载重力（N）；   取值为1250kgF-对重侧钢丝绳承受的总拉力（N）；Q-轿厢侧钢丝绳承受的总拉力（N）；R1-轿厢至曳引轮间钢丝绳所受的重力（N）；R2-对重物至曳引轮间钢丝绳所受的重力（N）；G1-曳引机两侧所受总拉力之差（N）；G2-曳引机两侧钢丝绳重力之差（N）；P-曳引机输出轴轴颈承受的静压力（N）；i12-曳引机中减速器之传动比；i12-曳引传动的曳引比；A-机械效益；1-曳引机中减速器的传动效率；2-电梯的总效率；f-接触面间相对运动时的摩擦因数；v-轿厢运行速度（m/s）；2-曳引轮的转速（r/min）。2.1.3曳引轮两侧静拉力计算Q

19、值 从轿厢到曳引轮之间是一个曳引系统。也就是说轿厢的速度、重量要通过曳引系统中的滑轮组才能传递到曳引轮。当然也可以通过滑轮组直接连接起来，这时i121,A1。则可用下式求得Q值。Q=（Q1+Q2）/A+R1=（Q1+Q2）/ i12+R1R1的大小受轿厢到曳引轮之间距离的影响，亦即是轿厢位置的函数，即R1=f1(h1),于是：Q=（Q1+Q2）/A+f1(h1)曳引机强度设计计算中，为了安全可靠，一般规定额定载荷要乘以系数1.25,又轿厢的结构自重一般为额定载荷的1。4倍，前文已述及机械效益与曳引比量值相等，最后Q值的计算式为：Q=2.65 Q2/+ R1式中，i12由曳引传动机构确定。R1

20、在设计曳引机时按满载，轿厢在井道部位计算。设曳引绳的根数为n，电梯提升高度为H，绳的直径为d，绳的单位长度重量为q，则R1为R1=HnqF值 在对重侧同样是一个滑轮组传动机构，也有机械效益。按规定，对重取Q+Q2。称对重系数，其值一般为0.40.5。所以对重侧的拉力F可由下式计算：F=（Q1+Q2）/A+R2=（Q1+Q2）/ i12+ f2(h2)考虑到上文所述相应问题最后得F=2 Q2/ i12+ f2(h2)Q值与G值差由式可知G1=Q-F=（Q1+Q2- Q1- Q2）/ i12+(R1+R2)=(1-) Q2/ i12+(R1+R2)实际计算时可采用简化式G1=0.55 Q2/ i1

21、2+(R1+R2)Q值与F值之和由式可知P=Q-F=（Q1+Q2+ Q1+Q2）/ i12+(R1+R2)=2 Q1+（1+）Q2/ i12+(R1+R2)实际计算时可采用简化式P=4.55 Q2/ i12+(R1+R2)R1+R2的计算有两种情况没有补偿绳时R1+R2=Hnq有补偿绳时 R1+R2=2Hnq2.2.1曳引轮上的静转矩电梯没有运行前，曳引轮随的拉力差G1产生的转矩称静转知T（N·m），它的方向与G相同。可由下式计算，设曳引轮节圆直径为D（mm）；则T20=DG1/（2*1000）=1/2*D*0.55Q2 / i12+(R1+R2)*1/1000电动机受的静转矩为T1

22、0= T20/ i122.2.2静摩擦转矩静力P是比较大的力，作用在轴颈上要产生摩擦转矩T10（N·m），其值可由下式计算：T 10=fpr/1000式中 r为轴半径（mm）T20方向与v方向相反，电动机受的摩擦转矩为T10= T20/ i12电动机轴上承受的总静转矩为：T10=T10-T 10或T0=T10+T02.2.3 F和Q的讨论由F值的计算式可以看出，F值的大小仅随R2大小变化，在电梯提升高度H<35m时一般可以不计入R2总等于Hnq,显然F值是变化不大的物理量。若不计入R2，或计入R2=Hnq，则F是固定量。由Q值的计算式可知，Q值在运行过程中不但受R1的影响，而且

23、受层站处乘客上下变化的影响，也就是不计入R1，Q在电梯运行中亦是变量。Q值的变化会影响静转矩和静摩擦转矩大小，影响电梯的工作状态。在某下层站，乘客减少到Q2的40%50%时，即恰好等于时，F=Q，于是G1=0，T20=0，T10=0。当Q2值再减小，乘客量小于Q2时，则要产生F>Q的工作状态。这时产生的静力矩与G方向一致。当F方向的静转矩大到一定程度时，亦即若大于摩擦力矩时，电梯起动的瞬时，主传动机构的共轭啮合面发生改变，由左齿面（或右齿面）改变成了右齿面（或左齿面），也就是这个瞬间齿面要产生一次冲击，齿面改变的结果使齿轮副啮合状态发生了根本变化。正常（以蜗杆副为例）共轭啮合是蜗杆为主动

24、件。改变后的啮合状态是蜗轮为主动件。要特别注意，无论那个齿面工作，电梯的运行方向不变，这是一个重要的共轭齿面啮合现象。2.2.4静转矩的讨论2.2.5.1曳引轮承受的静转矩变化载荷很小时（极限情况是空载），F>Q，静载荷产生的转矩方向与F方向一致；载荷较大时（极限情况是满载）；Q>F，静载荷产生的转矩方向与Q的方向一致，又由P力产生的摩擦转矩总和v的方向相反于是可得出如下规律性结论：满载上行T20与T20方向一致要相加满载下行T20与T20方向相反要相减空载上行T20与T20方向一致要相减空载下行T20与T20方向一致要相加所谓上行和下行是指轿厢运行方向。关于对重系数=0.40.5

25、，这就是说Q值和F值仅相差（0.60.5）Q2，曳引轮两侧的接力在不考虑钢丝绳重量影响的情况下，仅随载重量Q2的变化而变化。若载重量不是满载而是Q2时，则Q=F，这时静转矩理论上可为零，也就是说电梯功率可达到最小。客梯的乘客不可能总是满载，也不可能空载运行，从概率上讲可以判定，乘载40%60%的机率最多。而=0.40.5，可见系数的给定值是很巧妙的，这就不难断定客梯实际运行中电动机功率多数情况是很小的。曳引机使用情况已说明主传动机构齿轮副失效破损的很少。由于P力的作用，设计轴承则是一个重要问题了。2.2.5.2设计载荷在设计曳引机时，总是按照最危险的情况考虑，所以应采用1.25Q的超载计算，Q

26、总是大于F。曳引机主传动机构的设计及电动机选择，都应遵循这一原则。2.3.1曳引机驱动转矩的计算运行中的曳引传动情况是很复杂的：轿厢运行有上有下；轿厢有加速度起动、减加速度停车及匀速正常工作；有移动构件和转动构件；有重量、有质量等，所以曳引机承受的力和转矩将受到动量和转动惯量的影响。在分析计算曳引机驱动转矩时，要充分考虑这些因素，亦加以较全面的讨论，从中寻找出最危险情况，进行曳引机强度计算以达到安全可靠的目的。2.4.1动量定理及曳引力曳引力是非运动时的静力。因为电梯在运动的全过程中，速度是变化 的，呈近似梯形，起动时有加速度，正常运行是匀速，停层时是减加速，所以在起动和停层阶段受动量大小的影

27、响。由此在计算曳引力时涉及支动量及动量定理。动量定义：物体质量与速度的乘积称为动量。K=mv动量定理：在一个机械系统中，各构件动量对时间求导之和等于所有外力之和，即dmivi/dt=Fi3对于一个构件单独分析同样成立。a)上行加速起动阶段，所承受的曳引力对于轿厢，它承受的重力为Q1+Q2，亦是受的外力，曳引轮对轿厢的作用力为Q，于是由式可得（Q1+Q2）dv/gdt=Q-(Q1+Q2)所以Q=（Q1+Q2）+（Q1+Q2）a/g=（Q1+Q2）(1+a/g)式中 a 加速度（m/s2）g重力加速度（m/s2）对重承受的重力为Q1+Q2也是承受的外力。应注意v指向x方向的负值于是（Q1+Q2）/

28、g(dv/dt)=F(Q1+Q2)F=(Q1+Q2)(Q1+Q2)a/g=(Q1+Q2)(1a/g)所以可方便地求得曳引轮两侧拉力之差G1=Q-F=(Q1+Q2)（1+a/g）=(Q1+Q2)(1+a/g)整理后得G=Q-F=Q2（1-）+2Q+Q2（1+）a/gb)中间匀速正常工作阶段承受的曳引力因为是匀速运动，所以有：Q=Q1+Q2F=Q2+Q2G1=G2（1-）1与上文计算的静载荷一致。c)上行减加速阶段承受的曳引力和上行加速阶段相比，a为a,代入上边各式得Q=(Q1+Q2)(1-a/g) 2F= (Q1+Q2)(1+a/g)所以 G1=(Q1+Q2)(1-a/g)- (Q1+

29、Q2)(1+a/g)最后整理得G=Q2（1-）-2Q1+Q2（1+）a/gd)下行加速起动阶段承受的曳引力这种情况，加速度是“+”值，速度是“”，可求得Q；速度是正值，加速度是“+”值，可求得F于是可得与式相同的结果。e)稳定下行阶段承受的曳引力属于匀速运动承受的曳引力，是静曳引力。f)下行减加速阶段承受的曳引力这种情况，加速度是“”值，速度是“+”，可求得Q；速度是负值，加速度是“”值，可求得F于是可得与式相同的结果。2.4.2输入功率的简易计算方法曳纪机的驱动转知和功率是比较复杂。为简化计算，通常采用简易计算法，这种方法虽然考虑的影响因素较少，但从工程计算的角度考虑下式是可用的。有一条经验

30、公式；=C1/2=0.52*80.8/78.4=0.54P=(1-)Q2v/102=(1-0.5)*1250*1.75/(102*0.54)=19.866式中 P电动机功率（kw）电梯平衡系数，0.450.5；电梯机械传动总效率；1曳引机中减速器的传动效率，对于ZK1、ZI蜗杆传动1=100-3.2i12=100-3.236=80.82效率比常数,2=100-3.6i12=100-3.6*6=78.4电动机转动总效率C效率常数，C=0.50.55,一般取0.52 43    曳引机主传动机构的设计与计算3.1 普通圆柱蜗杆副几何参数搭配方案是：

31、在中心距a、转速n1、传动比i12给定的条件下，采用多齿数（头数）z1、z2 ，小模数m，大直径d1(q)的设方案。该设计方案的优点是：采用多齿数（头数）z1的圆柱蜗杆传动，能明显提高传动效率，降低油温升，保持润滑油粘度，改善动压润滑条件；可以提高生产率，降低加工成本，增大重合度，提高承载能力；可明显增大蜗杆刚度，保证正确啮合特性的实现，增大了蜗轮的有效宽度，减小了蜗轮的尺寸；另外改善了蜗杆、滚刀的切削性能，提高了蜗轮精度，降低了齿面粗糙度。曳引机是品种少、用量大的专用减速机构，为实现“最隹”设计方案，故采用非标准设计，这为新设计方案的推广打下了良好的基础。故选用：z1=1、2、4z2=259

32、0i12=-2063   q=1020普通圆柱蜗杆传动的几何尺寸计算在蜗杆的基本尺寸和参数表（GB1008588）4选得以下数值模数（m/mm）： 4轴向齿距(px/mm)：12.566分度圆直径（d1/mm）：40齿数z1：2直径系数q：10.000齿顶圆直径da1/mm：48齿根圆直径df1/mm：30.4分度圆柱导程角1：21°4805普通圆柱蜗杆传动几何尺寸计算式蜗杆齿数z1：z1=z2/i12   z1=1,2,3,4 ；根据大多数用法，选取z1=2蜗轮齿数z2:z2=i12 z1=36*2=72传动比i12:i12=1/ i21=1

33、/2=n1/n2= z2/ z1=r2/r1cot1=r2/p=2r2/mz1=d2/mz1=36>1齿数比u: u= z2/ z1=361(蜗杆主动时i12=u)蜗杆轴向模数mx/mm: mx=2a/(p+ z2+2x)=px/=d1/q=4.00蜗杆法向模数mn/mm ：mn= mxcos1=3.71蜗杆直径系数q    q=d1/mx=40/4=10蜗杆分度圆直径d1/mm    d1=qmx=10*4=40导程 pz/mm    m

34、z1=pz=3.14*4*2=25.12导程角1(°)     1=arctan(z1/p)= arctan(mz1/d1)= arctan(4*2/40)= arctan(0.2)=11.31°=arctan(z1/q+2x)= arctan(mz1/d1) 轴向齿形角x(°)   tanx=tann/cos1 =0.37法向齿形角n(°)         tann= tan

35、x cos1= 0.36       n=0=20°  DIN标准规定 =15°20° n=22.5°1<15°时0=20中心距a/mm a=m(q+z2+2x)/2= (d1+d2)/2=164.8    取标准值变位系数x     x=(a-a)/m=a/m-(q+z2)/2  、x=+0.3 1；选用x=0.2蜗杆节圆直径d1 /mm  

36、;            d1=d1+2x2m=m(q+2x2)=4*(10+2*0.2)=41.6蜗轮节圆直径d2 /mm   d2=d2=288齿顶高系数ha*       ha*=cos1=0.98  取ha*=1顶隙系数c*           

37、60; c*=0.2cos1=0.2蜗杆齿厚sx1/mm     sx1=p/2=m/2=6.28加厚蜗轮齿厚时 sx1=m/20.2cos1=6.28-0.196=6.084蜗杆齿顶高ha/mm  ha1=ha*m=1*4=4蜗杆齿根高hf/mm hf1=ha*m+c*m=(ha*+c*)m=(1+0.2)*4=4.8蜗杆齿全高h/mm     h1=ha1+hf1=4+4.8=8.8齿距p/mm     

38、;     px=m=3.14*4=12.56pn=pxcos1=12.56*0.98=12.31蜗杆齿顶圆直径da1/mm       da1=d1+2ha*m=48蜗杆齿根圆直径df1/mm   df1=d1-2hf1=40-2*4.8=30.4蜗杆螺旋参数p      p=mz1/2=d1tan1/2=40*0.2/2=4蜗杆法向齿厚sn1/mm   

39、    sn1=sx1cos1=6.084*0.98=5.72法向弦齿厚 sn1/mm       sn1=sn1(1-sn12sin21/6d12)=5.72法向弦齿厚测齿高hn/mm    hn=ha*m+sn12sin21/4d1=4.01蜗杆齿宽b1/mm           b1=(12.5+0.1z2)m=(12.5+0.1*

40、72)*4=78.8b1(56) m蜗杆端面齿形角t(°)       tant= tann/sin1=0.36/sin11.31°=0.07蜗杆基圆柱上导程角b1(°)   cosb1=cosn cos1=cos20°*cos11.31=0.98sinb1 cost= cosn sin1=cos20°*sin11.31°=0.18tanb1=p2/db1=0.20蜗杆基圆直径db1/mm    

41、db1=d1cost=40*0.998=39.90db1sinb1=z1mncosn=3.71*2*cos20°=6.97db1=pzcotb1=39.90*3.14=125.29当n=20°，若db1>df1必须减小db1,使db1=df1蜗杆平均直径 dm/mm      dm=(da1+df1)/2=(48+30.4)/2=39.2平均圆柱上导程角m1(°)    tanm1=mz1/dm=4*2/39.2=0.20平均圆柱上法向齿形角nm(°

42、)    cosnmcosm1= cos1cosn=cos11.31°*cos20°=0.92蜗杆固定弦齿厚sn1/mm      sn1= mcos2ndnmcosm/2=3.14*4*cos220°*39.2*cos11.31°/2=213.16蜗杆固定弦齿高hn1/mmP：蜗轮分度圆直径 d2/mm     hn1=(h1-sn1tannm)/2d2=d2=mz2=288蜗轮喉圆直径 da2/mm&#

43、160;   da2=d2+2ha2=288+2*48=384蜗轮根圆直径 df2/mm      df2=d2=2hf2=2*30.4=60.8蜗轮顶圆直径 de2/mm   de2=da2+(12)m=384+4=388  取整数蜗轮螺旋角 2(°)      2=1=11.31°蜗轮齿宽 b2 /mm    b2=(0.670.7)da1=0.68*4

44、8=32.64蜗轮有效齿宽b2 /mm    b2=2mq+1= 26.53b2=d1tan(/2)=12.70齿宽角(°)                =(b2180°/d1)或=arcsin(b2/(da1-0.5m)=35.22°13.2几何计算中注明的几个问题3.2.1齿形的改进齿形圆柱蜗杆啮合特性及改善啮合条件的几何参数选择原则，现有标准齿廓尚需改进。齿开

45、参数为：模数m为标准值，顶隙系数c*=0.2、齿顶高系数ha*=0.81(大模数取小值)、齿形角n=22°±0.5°、齿厚sx1=0.45mx、齿槽宽ex=0.55mx、顶圆角半径rg=0.38mn。2。普通圆柱蜗杆副的正确啮合条件mx1=mx2=m=4n1=n2(等效t2=x1=20°1=2(旋向相同)i12=d2/d1tan1=363.2.2不发生根切的最小变位系数xmin=(ha*+c*)z2sin2x/2=(1+0.2)*72*0.12/2=5.18 3.2.3 圆柱蜗杆传动的强度计算效率是表示输入功率有效利用的程度。亦是输出生产阻力功

46、与输入驱动功之比所得的商。=P2/P1=1-P2*/P1=1-式中 P2、P1分别为输入和输出功率：     P2*传动中的损耗系数，<1；     耗损系数，<1；     传动效率<1。蜗杆传动效率包括三部分：     1轴承损耗效率，1=10.01=0.99     2搅油损耗效率，20.99；     3蜗杆副啮合效率。蜗杆主动时3

47、=tan1/tan(1+)=tan11.31°/tan(11.31°+4°00)=0.73°蜗杆减速器的总效率为=123=0.98tan1/tan(1+)= 0.98*0.73=0.723式中  蜗杆副的当量摩擦角，=arctanfvfv当量摩擦因数。v(12)=v1/cos=d1n1/(60*1000cos)=3.14*40*1500/(60*1000*cos11.31°)=0.761 查普通圆柱蜗杆副的fv及的参数表得由于选用的是灰铸铁，所以v(12)=1.0,  fv=0.070,  =4°

48、;003.2.4共轭蜗轮传动的受力分析共轭齿面接触点处的法向力Fn和公法线重合，可分解成圆周力Ft、径向力Fr、轴向力Fx。蜗杆为主动件时，Ft1产生的转矩T1与1转向相反，径向力Fr1指向轴心，轴向力Fx1的方向可用左右手定则确定。右旋蜗杆用右手定则，反之亦然。掌心面向蜗杆轴、四指指向1转向，则拇指指向Fx1方向。因为=90°,所以有：Fx1=Ft2Ft1= Fx2Fr1= Fr2式中 “”仅表示两力方向相反。若不考虑摩擦力的作用，并假定集中力Fn作用在P点，则得Ft2= Fx1=2T2/d2= Ft1tan1Fr2= F1=FnsinnF12 tantFx2= Fr1= 2T1/

49、d1 =Fncosnsin1法向力Fn=Ft1/cosncos1=Fx1/ cosncos1=2T2/ cosncos1式中    T2=T1i12=9.55*106P2/n2=9.55*106P1i12/n2润滑条件较差的蜗杆副，在受力分析时要计入摩擦力。摩擦力Ff21的方向与v(12)方向相反，作用在圆柱体的切平面内，所以没有向心分力、仅有圆周和轴向分力。摩擦力的方向可由v(12)在周向和轴向的分速度方向确定，于是：Ft2= Fx1=2T2/d2=Fn(cosncos1fvsin1)Fx2= Ft1=2T2/d2=Fn(cosnsin1+fvcos1)Fr2=

50、 Fr2=FnsinnFt2tant1式中   fv 共轭齿面的当量摩擦因数3.2.5 圆柱蜗杆传动承载能力计算当已知电梯所需输出生产阻力矩时，必须对曳引机进行承载能力校核和设计计算。3.2.5.1设计准则：蜗杆副中，蜗轮是弱件，失效破损往往从蜗轮齿面开始。蜗轮齿面破损形式很多，诸如：胶合、疲劳点蚀、剥落、磨粒磨损、碾压塑性变形、轮齿整体变形等，以胶合、点蚀失效最多。本应以胶合强度确定设计准则为好，但由于胶合机理尚不十分清楚，设计方法和实际相差较大。考虑到胶合产生主要是由于油温过高、齿面应力过大所致，故以HH为设计准则，充分考虑温升因素，把因素转化成系数，计算出计算载荷来处

51、理。在此同时，导出了圆柱蜗杆传动的通用承载能力计算方法。3.2.5.2 校核计算式H=1。67KT2/Kmd1m2(ZEZZ)H5式中  K计算载荷系数，普通圆柱蜗杆传动K=K1K2K3K4K5K6K7K8Km模数影响系数，普通圆柱蜗杆传动Km=1Zz齿数系数由查图表得 Zz=0.03H许用接触应力。校核式可变成如下形式T2=2Hd1m2Km/1.67KZ2EZ2zT26式中  T2设备所需生产阻力矩。查d1、q、m、Kmd1m2 、d1m2之关系（用于普通圆柱蜗轮传动）表格得：m=4，d1=40，q=10，Km=0.560，d1m2=640，Kmd1m2=358.43.2

52、.5.3设计计算式由校核计算式可变换成设计计算式d1m2Km1.67KZ2EZ2z/2H63.2.5.2计算载荷系数Ka.工况系数K1、对于曳引机K1=1.25b.啮合精度系数K2、当啮合精度不低于8级，经充分跑合，啮合部位符合要求时，K2=0.95c.环境温度影响系数K3 、当环境温度ta=025°C或低于0°C时，K3=1，否则给于修正。对于曳引机，n1=1500r/min时，K3=1.2d.小时负荷率系数K4、小时负荷率定义为JB=(每小时实际工作时间/min)/60/%查图表得K4=0.7d.冷却系数K5、没有风扇冷却时 K5=1；曳引机K5=1e.传动比影响系数K6=0.9f. 润滑方式影响系数K7、K7=1、选用润滑油时，K70.851；曳引机用N号油可取0.95。g.导程角影响系数K8=1.13.2.5.2许用应力许用应力由下式计算H=KvKnHo式中   Kv相对速度影响系数，查取。Kn寿命系数，Kn=8N0/NN0循环基数，N0=107。N实际工作的循环次数， 稳定载荷时N=60n2h 变