毕业设计（论文）-家用座椅电梯的设计

家用座椅电梯的设计摘要随着我国老龄化的不断深入，对于无障碍设备的需求也是越来越大。家用座椅电梯是一种主要用于帮助行动不便的人，如残疾人、老人、上下楼梯的便捷设备，借助传动系统将人从低楼层运送至高楼层，实现无障碍登梯。座椅电梯具有较为广阔的应用前景，因此，设计一款适用于家庭使用的座椅电梯，不仅具有很强的理论意义，也具有一定现实价值。对于家用座椅电梯的设计，主要分为整体方案设计、整体结构设计及主要结构强度校核。首先，在查阅相关文献资料后，梳理出了家用座椅电梯的整体设计思路和方案。其次，借助三维建模软件Solidworks完成家用座椅电梯的整体结构，在软件中对结构进行优化设计，并导出座椅电梯的二维装配图和零件图。最后，对家用座椅电梯的主要结构进行了强度校核，使设计出的结构满足使用要求。本次家用座椅电梯的设计，可以为实际生产提供一定参考。关键词：座椅电梯；三维结构设计；强度校核 全套图纸加V信153893706或扣3346389411

TheDesignofHouseholdSeatElevatorAbstractWiththedeepeningofaginginChina,thedemandforbarrierfreeequipmentisgrowing.Thehouseholdseatelevatorisakindofconvenientequipmentwhichismainlyusedtohelppeoplewhoareinconvenienttomove,suchasthedisabled,theelderly,upanddownthestairs.Withthehelpofthetransmissionsystem,peoplecanbetransportedfromthelowfloortothehighfloor,soastorealizebarrierfreeclimbing.Theseatelevatorhasabroadapplicationprospect.Therefore,thedesignofaseatelevatorsuitableforhomeusehasnotonlyastrongtheoreticalsignificance,butalsoacertainpracticalvalue.Forthedesignofhouseholdseatelevator,itismainlydividedintooverallschemedesign,overallstructuredesignandmainstructurestrengthcheck.Firstofall,afterconsultingtherelevantliterature,theoveralldesignideaandschemeofthehouseholdseatelevatorarecombedout.Secondly,withthehelpofSolidworks,thewholestructureofthehouseholdseatelevatoriscompleted.Inthesoftware,thestructureisoptimized,andthetwo-dimensionalassemblydrawingandpartdrawingoftheseatelevatorarederived.Finally,thestrengthofthemainstructureofthehouseholdseatelevatorischeckedtomakethedesignedstructuremeettheuserequirements.Thedesignofthehouseholdseatelevatorcanprovidesomereferencefortheactualproduction.Keywords:Seatelevator;3Dstructuredesign;Strengthcheck

目录摘要 1Abstract 2第1章绪论 41.1研究背景及意义 41.2国内外研究进展 41.3主要研究内容 6第2章家用座椅电梯的整体方案确定 72.1整体方案设计 72.2座椅电梯的传动方式选择确定 8第三章座椅电梯的主要结构设计 113.1座椅电梯的导轨选型 113.2驱动电机的选型 123.3齿轮齿条的设计计算 133.4座椅电梯的座椅设计 153.5其他结构的设计 173.6传感器的选型 183.7座椅电梯的整体结构设计 20第4章家用座椅电梯的结构强度校核 224.1齿轮齿条的强度校核 224.1.1齿根弯曲疲劳强度计算 224.1.2齿面接触疲劳强度校核 234.2联轴器的选择与校核 244.3制动器的选择与校核 244.4座椅支撑轴的校核 25第5章总结 29致谢 30参考文献 31

第1章绪论1.1研究背景及意义我国是老年人口占人口总数比例最多、增长速度最快的国家之一，然而适合于老年人的居住环境及环境设施却是一个新兴的研究领域。国外一些先进的国家，如美国、英国、日本等国家己经积累了许多丰富的经验及实施方法，在英国老年住宅的建设是社会保障体系的一个重要组成部分，对老年人采取的社区照顾的模式，取得了相当不错的成效。这一模式，对于逐渐步入老龄化的中国，有相当大的借鉴意义。老年人无障碍设施的设计开发和建设是我国老年人事业的重大进步，充分体现了设计为人类创造合理生存方式的思想，是城市文明和进步的象征[1-4]。本次设计将有助于老年人事业的发展，不仅为老年人提供了方便的设施条件，它将受到社会的接受和认可，并将有利于社会的可持续发展。中国现有老年设施绝大多数都是按普通人使用要求设计的，仅仅是建成后提供给老年人使用而已。老年公寓就设在为普通居民设计的独立式住宅楼里，对老年人来说，存在着许多问题，楼梯很陡、踏步偏高，没有必要的坡度，或者坡度太大，贮藏柜不便于老人弯腰取物，柜橱的高度不便于使用。同时许多设计师是中青年人，缺少切身体验，也缺少业主的特殊要求，国家也没有相应的设计规范。在以后的设计中，我们应当从老年人生理心理情况出发，借鉴国外先进模式，设计适合中国老年人的居住空间设施[5-6]。家用座椅电梯[7]，是近些年发展起来的老人无障碍设施之一，成为解决老年人爬楼梯问题的重要发明之一。家用座椅电梯不仅安装方便，所需空间小，而且控制方便，安全传动。因此，近些年，对于家用座椅电梯的投入研发力度也越来越大。为此，设计一款家用座椅电梯，具有较强的实际应用价值，可以为实际提供指导意义。1.2国内外研究进展世界上首台轨道式上下楼升降系统，大约出现在上世纪的英国，设计开发了这种产品[8]。随后世界上的其他许多国家如日本、美国、德国、意大利、瑞士等相继研制，开发了这一产品。该产品形态从早期的电机在座椅上部，通过尼龙绳牵引行走，发展到由钢丝绳牵引；座椅由固定不能旋转，发展到可旋转。到了大约21世纪初，电机由座椅顶部移到了座椅底部，牵引方式也改成了链条式[9]。到了2010年代后期，驱动方式出现了直流电机驱动方式，牵引方式改成了轨道、齿轮传动方式，电源由交流电变为了充电电池[10]。图1-1常见座椅电梯近些年，国内关于座椅电梯的研究开始深入，生产座椅电梯的厂家也在逐年增多。例如，姚天锡等设计了一种直线座椅电梯（如图1-2所示），它是行走在楼梯侧面的电梯，由导轨、座椅和驱动装置三大部分组成，导轨是由工字型材和固定安装在工字型材上平面的标准套筒滚子链组成，驱动装置选用了直流电机和标准的蜗轮蜗杆减速器组合，链轮直接安装在减速器的输出轴上，当操纵电动机转动时，减速器输出轴上的链轮作低速转动，并沿套筒滚子链滚动，从而带动整个驱动装置、座椅和乘客一起沿着导轨作平稳移动，由于蜗轮蜗杆减速器有不可逆转的自锁性，使电梯十分安全，选用大量标准件组合，不仅质量有保证而且成本低廉，是一款价廉物美的适合广大老人和残障人员代步登楼的座椅电梯[11-13]。随着科技的发展，家用楼梯座椅式电梯逐渐进入人们生活中，这一无障碍设施的出现，无疑将极大优化老年人日常生活。座椅电梯是一种运行在楼梯侧面的电梯，主要用于帮助行动不便者上下楼梯。从外观看，座椅电梯就像一个在轨道上运行的椅子。使用者只需坐上去，通过操作遥控器或操作杆，便可轻松自在地上下楼梯。1-导轨；2-座椅；3-驱动装置图1-2一直直线型座椅电梯1.3主要研究内容为此，本次设计主要通过搜集现有座椅电梯的相关资料，设计一种新型座椅电梯，主要包括座椅部分设计、驱动部分设计以及轨道部分设计，使其更适合中国人的使用特点和使用环境。借助Autocad和Solidworks完成座椅电梯地结构设计，首先绘制座椅电梯主要零部件的零件图，然后绘制总的装配图，最后根据二维图相关尺寸完成三维建模，并在软件中实现零件装配与结构优化设计，同时校核主要零部件的强度，以此实现一种功能满足要求的座椅电梯的设计。论文主要结构如下：第一部分为绪论，主要介绍家用座椅电梯的研究背景意义以及国内外研究现状。第二部分为家用座椅电梯的整体结构设计，主要包括对座椅电梯整体设计方案的确定，主要结构的设计，以及总体结构的设计。第三部分为家用座椅电梯主要结构的强度校核，主要对座椅电梯的结构进行校核，使设计的结构满足强度条件。第四部分为总结，对全文的设计过程的总结与分析。

第2章家用座椅电梯的整体方案确定家用座椅电梯的结构设计，主要分为座椅部分设计，驱动装置设计，支撑轨道的设计等。本章将借助于三维建模软件Solidworks对家用座椅电梯的主体结构进行设计，并在软件中对主要结构进行优化设计，设计出满足要求的座椅电梯。2.1整体方案设计家用座椅电梯是一种主要用于帮助行动不便的人（如残疾人、老人等）上下楼梯的便捷设备。家用座椅电梯主要借助传动系统将人从低楼层运送至高楼层，帮助行动不便的人实现无障碍登梯。通过调查研究，座椅电梯主要分为直线型座椅电梯、单轨曲线型座椅电梯、直线型斜挂式轮椅升降平台、曲线型斜挂式轮椅升降平台以及带外框垂直升降平台[14]，如图2-1所示。图2-1座椅电梯实物图要完成家用座椅电梯的设计，需要对现有座椅电梯的结构有所了解。如图2-2所示，为一种直线型座椅电梯，其主要结构包括导轨、座椅和驱动装置组成[15]。座椅在驱动装置的驱动下，沿着固定轨道向高楼层传递，以此实现帮助行动不便的人爬楼梯。因此，在座椅电梯的设计中，最主要的是需要根据实际情况选定合理的驱动装置。而随着智能家居的快速发展，对于智能化控制的要求越来越高，因此，如果将智能家居引入座椅电梯中，则更符合现实需求。所以说，座椅电梯的控制，也是很重要的一个环节。论文主要完成座椅电梯的结构设计和功能的实现，设计一款适用于家庭环境的座椅电梯。1-导轨；2-座椅；3-驱动装置图2-2座椅电梯整体结构示意图2.2座椅电梯的传动方式选择确定座椅电梯的设计中，最核心的部分就是对于传动方式的选择。虽然，对于同一个性能要求，很大传动形式都可以实现，且各种传动方式也是各有利弊，各有千秋。但是，还需结合实际情况来进行综合判断，如制造成本要尽可能低，安装方式越简单越好，维护起来方便，使用寿命要长等。如表2-1所示，列举出了常见传动方式的优缺点：（1）齿轮传动，其主要优点在于外廓尺寸小，效率高，传动比准确，中心寿命长，使用的功率和范围广。而其缺点在于要求制造精度高，不能缓冲，高速传动精度不足时有噪声。（2）带传动，其主要优点在于结构简单，中心距变化范围大，制造成本低。而其主要缺点在于外廓尺寸大，轴上受力大，寿命不高。（3）链传动，其主要优点在于中心距变化范围大，平均传动比准确，比带传动过载能力大。而其主要缺点在于不能用于精密分度机构，在振动冲击负荷下寿命大为缩短。（4）蜗轮蜗杆传动，其主要优点在于外廓尺寸小，传动比大，传动比准确，平稳安静，可做成自锁传动。其主要缺点在于效率低，中速及高速制造成本高，要求制造精度高。图2-1常见机械传动类型齿轮传动带传动链传动蜗轮蜗杆传动优点外廓尺寸小，效率高，传动比准确，中心寿命长，使用的功率和范围广结构简单，中心距变化范围大，制造成本低中心距变化范围大，平均传动比准确，比带传动过载能力大外廓尺寸小，传动比大，传动比准确，平稳安静，可做成自锁传动缺点要求制造精度高，不能缓冲，高速传动精度不足时有噪声外廓尺寸大，轴上受力大，寿命不高不能用于精密分度机构，在振动冲击负荷下寿命大为缩短效率低，中速及高速制造成本高，要求制造精度高为了实现该座椅电梯的传动功能，采用齿轮齿条和滚珠丝杠均可实现预定功能。下面将具体对该两种方式进行对比，并选出更加合适的传动方案。1、齿轮齿条与滚珠丝杠工作原理滚珠丝杠和齿轮齿条都属于传动工具，并被广泛应用于工业领域，但两者因为特点不同所使用的范围也不同。齿轮齿条是能相互啮合的有齿的机械零件，齿条分为直齿和斜齿，齿轮齿条被广泛应用于机械设备中，以实现运动的传递，改变运动速度，以及改变运动方向。滚珠丝杠是将旋转运动转化为直线运动，或将直线运动转化为旋转运动。滚珠丝杠由螺杆、螺母和滚珠组成。（a）齿轮齿条（b）滚珠丝杠图2-3齿轮齿条与滚珠丝杠示意图2、齿轮齿条与滚珠丝杠对比（1）工作行程齿轮齿条适应于长距离运动，而滚珠丝杠则不具备次特点。在家用座椅电梯的设计中，针对家庭使用环境需实现长距离传输，选用齿轮齿条更合适。（2）承载能力齿条的承载能力比滚珠丝杠承载能力强，能在高负荷重负载中工作。（3）定位精度相比于滚珠丝杠，齿轮齿条的定位精度稍差。移动速度上，滚珠丝杠也较齿轮齿条要快。在家用座椅电梯的设计中，对定位精度要求并不是特别高。（4）制造精度及成本相比而言，齿条比滚珠丝杠更容易制造，更易加工成形。而齿轮齿条的制造成本，相比滚珠丝杠也低一些，更为经济。同时，齿轮齿条使用寿命，也比滚珠丝杠更长一些。因此，齿轮齿条更适用于家庭环境下座椅电梯的传输。为此，结合家用座椅电梯的使用要求和特点，本次设计选用齿轮齿条传动，作为座椅电梯的驱动结构。齿轮齿条传动，是将齿轮的回转运动转变为齿条的往复直线运动，或将齿条的往复直线运动转变为齿轮的回转运动。在本次家用座椅电梯的设计中，就是将齿轮的回转运动转变为齿条的直线往复运动。如图2-4所示，为本次设计的座椅电梯的总体结构图。电机将旋转运动传至齿轮，齿轮通过啮合将运动传至齿条，齿条固定在导轨上，在力的作用下，带动座椅运动，从而实现回转运动与直线运动的转换。在确定传动方式后，即可开始座椅电梯的结构设计。1-滑轨；2-齿条-3-滑块；4-滑块；5-减速电机；6-滑轨；7-导轨支架；8-检测开关；9-外壳；10-座椅图2-4座椅电梯总体结构图第三章座椅电梯的主要结构设计3.1座椅电梯的导轨选型座椅电梯之所以能够实现上下往复运动，除了有核心的传动系统控制外，还需要有一些辅助运行设备，这个设备载体就是座椅电梯导轨。导轨，作为座椅电梯的主要结构之一，其主要作用是使座椅电梯按照指定轨迹进行运动。在各种机械运行时，由导轨副保证执行件的正确运动轨迹，并影响执行件的运动特性。导轨副包括运动导轨和支撑导轨两部分，支撑导轨用以支承和约束运动导轨，使之按功能要求作正确的运动。考虑到家用座椅电梯的实际使用场合只需实现直线运动，因此本次设计选用滑动导轨就能够满足使用条件，当然，也可根据实际情况将直线导轨与弧形导轨相结合使用。直线导轨的作用是用来支撑和引导运动部件，依靠导轨两侧两列或四列滚珠循环滚动带动工作台按给定的方向平稳移动做往复直线运动。通常，直线导轨副的选用必须根据使用条件、负载能力和预期寿命进行选用。由于导轨长度影响传动的工作的工作精度，一般可根据滑块导向部分的长度来确定导轨的长度，计算公式如下：L=H+S+∆l-S1其中，L—导轨长度H—滑块的导向面长度S—滑块行程∆l—S1—滑块到上死点时，滑块露出导轨部分的长度S2--滑块到下死点时，滑块露出导轨部分的长度根据THK品牌直线导轨选型表，可以对滑动导轨进行选型。由于本文所设计的直线导轨传动特点，需要选择X方向和Y方向两条导轨，其结构如图3-1所示。图3-1直线导轨滑块示意图3.2驱动电机的选型作为座椅电梯的动力来源，电机的选型也显得尤为重要。因为座椅电梯主要用作对人的输送，因此根据成年人体重一般在65-85kg间，所以，电机需要带动的负载就是人的重量加上座椅的重量。因此，对于电机的负载来说，考虑人的体重加座椅的重量即可。考虑到家用座椅电梯的使用特点和使用场所，本次选择的电机为带减速机的电机，其结构尺寸更小，更方便安装。SEW减速电机的选型，主要可以通过电机功率进行选型，确定合适的电机功率和确定合适的使用系数，然后利用样本选择合适的电机。图3-2SEW减速电机的结构示意（1）确定合适的电机功率静功率计算：1）对于线性运动，静功率按如下公式计算得到：P=F×v1000η式中，P为计算静功率，单位Kw；F为运行阻力，单位N；v为运行速度，单位m/2）对于旋转运动，静功率计算公式如下：P=M×n9550η式中，P为计算静功率，单位Kw；M为扭矩，单位N∙n；n为运行速度，单位rpm影响电机功率的因素主要有工作时间、负载持续时间、环境温度以及海拔高度等。当然，工作场所电压也对电机功率有一定影响，如变频调速的影响，传动机构传动效率的影响等。（2）确定合适的SEW使用系数减速器通常是按恒转矩和只有少量起、停的情况设计的。若不属于这种情况，就必须将计算出的理论输出转矩或输出功率乘以使用系数。这个使用系数取决于停止/启动频率、负载的变化次数，惯性加速系数和每日运行时间等。选型时，减速器的需要输出转矩必须大于等于计算转矩。通过对SEW减速电机的选型，本次设计中选用R型SEW减速电机即可满足使用要求。查阅手册，得到其基本尺寸，通过Solidworks进行三维建模，得到如图3-3所示的结构图。图3-3减速电机结构图3.3齿轮齿条的设计计算由于制造的误差，直齿传动的瞬时速度是变化的，主要是在轮齿啮合的瞬间会产生由于制造误差导致的速度不均匀变化，从而产生多边形效应。而斜齿轮的轮齿却是在每时每刻都在啮入啮出的状态中，没有啮合盲区，从而保证速度的均匀性，表象来看，运行非常平稳。因此，在家用座椅电梯的传动方式中，选用斜齿轮啮合传动。本次家用座椅电梯的传动方式，采用齿轮齿条啮合方式传动。为了设计出符合要求的齿轮齿条结构，需要根据设计手册进行设计计算。根据设计要求，齿轮模数值取值为m=10，主动齿轮齿数为z=6，压力角取α=20°，齿轮螺旋角为β=12°，齿条齿数应根据转向轮达到的值来确定。齿轮的转速为n=10r/min，齿轮传动力矩2221N，转向器每天工作８小时，使用期限不低于５年。主动小齿轮选用20MnCr5材料制造并经渗碳淬火，而齿条常采用45号钢或41Cr4制造并经高频淬火，表面硬度均应在56HRC以上。（1）齿轮几何参数确定：齿顶高：ha=mnhan齿根高：hf=mnhan齿高：h=ha+hf齿根圆直径：d=mzcosβ齿顶圆直径：da=d+2ha齿根圆直径：df=d-2hf基圆直径：db=dcosα法向齿厚：Sn=π2+2χ端面齿厚：St=π2+2χttan分度圆直径与齿条运动速度的关系：d=6000vπn1（齿距：p=πm（2-2）（3.（2）齿条几何参数确定根据齿轮齿条的啮合特点：齿轮的分度圆永远与其节圆相重合,而齿条的中线只有当标准齿轮正确安装时才与其节圆相重合；齿轮与齿条的啮合角永远等于压力角。因此，齿条的模数m=10，压力角α选取齿数z=28，螺旋角β端面模数：mt=mcosβ端面压力角：αt=tanαcosβ法向齿距：pn=πmn查表选定齿顶高系数han*=1，法面顶隙齿顶高：ha=mnhan*+齿根高：hf=mnhan*+法向齿厚：Sn=π2+2χ端面齿厚：St=π2+2χ通过上述公式，带入基本数据，对齿轮齿条进行计算。图3-4齿轮三维结构图图3-5齿条三维结构图3.4座椅电梯的座椅设计座椅电梯，已经逐渐成为解决老年人或行动不便的人爬楼梯的重要解决方案。作为座椅电梯的主要结构之一的座椅，其设计主要能够满足人的使用需求，结合人体工程学，以及如何同电机连接起来。座椅主要部分的设计包括座椅面高度、座椅宽度、座椅面深度、座椅面倾角、靠背的高度和宽度、靠背倾角、扶手高度等。座椅坐宽必须能容纳身材粗壮的人，一般尺寸为430-450mm。通过查阅文献发现，大多数座椅电梯采用刚性连接，因此，当轨道出现一定倾角时，人坐在座椅上很不舒服。为此，本次设计就想解决这一问题，保证座椅能够随着角度的改变，始终使人保持水平状态，增加人的体验感，如图2-6所示。图3-6座椅在不太倾角下的状态销轴是一类标准化的紧固件，既可静态固定连接，亦可与被连接件做相对运动。而保持座椅始终在人的重量加持下保持如图3-7所示的状态，需要将座椅与支架分离，采用轴进行连接，轴的两端安装有轴承，使座椅能够随着导轨的角度而保持水平状态。具体连接方式为：支架1的上端通过销轴3与座椅2的后面连接，主要是通过设置的竖直连接板与座椅2的后面设置的销轴3配合，实现本次设计的家用座椅电梯在倾斜楼梯上运动时，座椅会依靠自身重力能始终保持竖直状态，相当于座椅本体2相对于支架1绕着销轴3转动了一定的角度，使得座椅2始终保持竖直状态。座椅三维结构图，如图3-8所示。1-支架；2-座椅；3-连接轴图3-7座椅与支架的连接方式图3-8座椅连接三维结构图考虑到家用座椅电梯的使用环境，一般走道宽度有限，因此，在有限的空间内实现座椅电梯的使用功能，需要进行合理的结构设计，使所需空间尺寸更小、更节约。因此，在本次设计中，为了节约座椅电梯的使用空间，将座椅的主体和扶手侧，均设置成可折叠结构，使用时呈现如图3-9（a）所示状态，不使用时，呈现如图3-9（b）所示状态，这样大大节约了使用空间，不占据更大的空间。（a）使用时（b）不使用时图3-9可折叠座椅结构图3.5其他结构的设计要实现家用座椅电梯的整体结构设计，除了完成上述主要结构的设计外，还需完成一些辅助结构的设计，如电机安装支架、导轨支架等的结构设计。（1）导轨支架的结构设计导轨支架，是整个座椅电梯最底层结构，需要在支架上安装齿条、两条滑轨，因此，其结构设计应该尽量满足强度要求，以及空间使用要求，如图3-10及3-11所示。图3-10支架的零件图图3-11支架的三维结构（2）滑块安装支架的设计滑块安装支架，主要用于安装4个滑块，其结构设计主要需要保证滑块的孔位安装要求，如图3-12所示。（a）安装位置关系（b）安装完成状态图3-12滑块支架三维结构3.6传感器的选型为了保证座椅电梯在运行过程中的安全，需要进行位置控制，因此，需要借助一些传感器实现位置检测，实现实时预警，当电梯到达指定位置后开始减速，或到达指定位置后立即停止。本次家用座椅电梯的设计中，在轨道上设置多个位置传感器。如图3-13所示。位置传感器的感应触发装置设置在轨道的设定减速位置区间内，当座椅沿着轨道爬行时，位置传感器感应到位置触发装置的位置触发信息，则将位置出发信息发送至驱动控制模块的输入端，然后驱动控制模块根据接收到的信息驱动座椅的运行电机减速。1-位置传感器1；2-位置传感器2；3-导轨；4-座椅驱动装置；5-位置传感器3；6-位置传感器4图3-13位置控制示意图接近开关是一种无需与运动部件进行机械直接接触而可以操作的位置开关，当物体接近开关的感应面到动作距离时，不需要机械接触及施加任何压力即可使开关动作，从而驱动直流电器或给计算机（PLC）装置提供控制指令。在本次家用座椅电梯的设计中，选用OMRON型接近开关作为控制电梯减速和停止的传感器。选用型号为TL-Q5MC1，其具体参数如表所示。表3-1接近开关主要参数TL-Q5MC1主要参数检测距离5mm±10%环境温度-25-+75°C检测物体磁性金属环境湿度35%-95%RH电压电压DC12-24V漏电流0.8mA以下图3-14接近开关示意图3.7座椅电梯的整体结构设计如图3-15所示，展示了家用座椅电梯各结构间的位置关系。导轨7通过螺栓固定在支架1的侧面，另一根固定在支架1的上表面。齿条9通过螺栓固定在支架1上，齿尖朝上。减速电机通过支架2和5固定在安装板4上。两个滑块3与侧面导轨7相配合，并通过螺栓固定在安装板4上。安装板4、10、14通过连接作为一个整体，两个滑块固定在安装板14上，并于上表面的导轨相配合。座椅13与支架11之间通过销轴12相连接。检测开关8和15安装在支架1的两侧，用于检测座椅的状态。如图3-16（a）和（b）为座椅电梯的整体结构图。图3-15座椅电梯的爆炸视图（a）（b）图3-16座椅电梯整体结构图本次设计的座椅电梯，还有如下特点：（1）座椅上安装有控制按钮，用户可以坐下后，可以通过按钮来控制电梯的启停。（2）为了保证供电的安全，采用随动电缆形式，将供电电缆至于拖链中，即可保护电缆，又可满足座椅电梯的运动特点。（3）为了节约空间，本次设计的座椅电梯的座椅部分可以折叠。至此，座椅电梯的整体结构设计已经完成，那么，要使所设计的电梯满足使用功能，还需对主要结构进行强度校核。对于主要结构的强度，将在下一章节中进行。

第4章家用座椅电梯的结构强度校核通过前面的设计，已经完成家用座椅电梯的主要结构的设计。那么，要使所设计的座椅电梯满足使用功能，还需进行相应的校核计算，满足相应的强度要求，只有这样，才能保证所设计的结构使用时不至于破坏。对与家用座椅电梯的强度校核而言，主要有电机轴的强度校核、齿轮齿条强度校核、座椅与电机连接的结构的强度校核等。4.1齿轮齿条的强度校核4.1.1齿根弯曲疲劳强度计算（1）齿轮精度等级、材料及参数的选择由于转向器齿轮转速低，是一般的机械，故选择8级精度；齿轮模数值取值为m=10，主动齿轮齿数为z=6，压力角取α=20°；主动小齿轮选用20MnCr5或15CrNi6材料制造并经渗碳淬火，硬度在56-62HRC之间，取值60HRC；齿轮螺旋角初选为β=°，变位系数x=0.7。（2）齿轮的齿根弯曲强度设计（4.1）试取K=1.3，斜齿轮的转矩T=2221N·m，取齿宽系数，齿轮齿数，复合齿形系数YFs=3.32。（3）许用弯曲应力=0.7=0.7920=644N/（4.2）式中为齿轮材料的弯曲疲劳强度的基本值。mn≧9.9，试取mn=10mm（4）圆周速度根据d=61.348mm，b=d=0.8×61.348=49.0784，取b=49mm，于是有：（4.3）（5）计算载荷系数1）查表得，使用系数=12）根据v=0.032m/s,和8级精度，查表得3）查表得，齿向载荷分布系数4）查表得，齿间载荷分布系数(4.4)5）修正值计算模数＝9.215故前取10mm不变．4.1.2齿面接触疲劳强度校核根据校核公式为：(4.5)（1）许用接触应力，查表得，由图7-18得，安全系数(4.6)（2）查表得弹性系数．（3）查表得区域系数．（4）重合度系数:＝(4.7)（5）螺旋角系数＝(4.8)Map(4.9)由以上计算可知齿轮满足齿面接触疲劳强度，即以上设计满足设计要求。4.2联轴器的选择与校核公称转距为：(4.10)P、n就是电动机功率的额定值还有转动速度就有：(4.11)查表，选择工况系数于是，可以将转矩算出来：(4.12)电动机轴的直径：45mm；齿轮轴的直径：45mm；翻看标准GB5843-86，YL5型凸缘联轴器符合设计需要，在这联轴器是YL5型凸缘的。4.3制动器的选择与校核因为自动的时候将紧轮轴报警，那么制动器就用短行程块式的，因为动力是电动机，要想没有动力的时候车子还是安全，那么制动器就用常闭式的。(4.13)Tc-将自动转矩算出；Tz-对于制动器来说，它的转动转矩；论文中自动是垂直的，进行制动不光有惯性质量在上面，还有垂直载荷在上面，在这种自动里面，关键是垂直载荷，惯性质量没有多大，所以算的时候不需要思考。垂直自动的时候，将自动转矩算出，用下面式子算：(4.14)Tc-将自动转矩算出；制动时候的安全系数，定Tt-进行换算，在制动轴上负载的转矩；用下面的式子将垂直制动时候的负载转矩算出来：(4.15)m-垂直升降的东西加上这个吊具有多重；g-重力加速度；D0-制动轴的轴直径；n-制动轴转动的速度；就有：4.4座椅支撑轴的校核1、算出链轮轴上的功率还有转动速度电磁制动器机座号是16，它的制动转矩是120N.m.所以机器满足设计需要。在联轴器的作用下，链轮直接跟电机输出轴连接起来，那么链轮轴的转动速度跟输出轴转动速度一样，都是按照链轮直径还有作用在链条上的力可以将转矩定下来：(4.16)F-作用在链条上的力，前面已经算出来5463.5Nd-链轮的直径，前面已经算出来151mm那么说：(4.17)算出：(4.18)(4.19)将轴直径的最小值给算出，用45号钢生成轴，对它调质。定；那么说：(4.20)(4.21)装联轴器处轴的直径就是链轮轴直径的最小值2、将轴每段的直径还有长按照轴向定位需求给定下来1）按照电磁制动器就可以将第二段轴的直径定下来35，要想符合联轴器对轴向定位的需要，装一个轴肩在第三段轴的右边，所以第三段轴的直径是40mm，要想装的时候便利写，设计一个轴肩装在右边那一头支承的左边部分，直径大小45mm，轴最右边一头直径是40mm。2）通过上面联轴器的确定能够知道，第一段的轴长是40mm，最右边的轴，确定的时候根据轴承的宽来定B=18：这部分轴长是15mm，轴肩在左边只能够进行定位，那么长是5mm，留下来的这段周要将链轮装上去，还要把制动器装上去，定为95mm。4-2里面是设计的轴的结构。图4-1轴的弯曲受力分析3、将轴上的圆角定为R2在轴上倒一个角，是2×45°4、将作用在轴上的载荷算出来计算出有圆周力的有效值Fe：(4.22)(4.23)以为轴承用的深沟球，轴承的中点就是支点，那么这两个支点中间的距离是算轴的数据H平面内(4.24)(4.25)(4.26)那么说：(4.27)平面H里面：所以(4.28)图4-2轴的扭转受力分析翻看机械资料有式(4.29)这里面α就是对扭矩还有弯矩加载如何进行思考，还有出现应力循环的特性差异系数注意。一般来说，弯曲应力从弯矩这来，那么变应力是对称循环的，因为扭矩切应力从扭矩这来，那么变应力就没有对称，在对弯矩进行计算的时候，一定要之一这些循环特异性差异会有哪些影响，另外对真实的工况进行思考，扭转切应力就是脉动循环变应力α=0.6：(4.30)查看轴结构的图纸还有计算弯矩的图纸，计算弯矩最大的地方就是截面C，对于轴来说这就是危险截面。5、对轴的强度进行校核通过弯矩合成应力来进行(4.31)(4.32)(4.33)用45钢来生产轴，之前就已经确定，对它调质，翻看机械设计资料：所以说：，那么托盘中心轴的强度满足设计需要。第5章总结通过查阅相关文献资料，获取了家用座椅电梯的主体结构特点，为设计计算打好理论基础。借助三维建模软件Solidworks