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XX大學XX學院
本科畢業(yè)設計(論文)中期報告
題目：SC200施工電梯爬升架設計
系 （部）：
專 業(yè)：機械設計制造及其自動化
班 級：
學 生：
學 號：
指導教師：
1.設計（論文）進展狀況
論文研究工作經過選題、開題到現在已完成了以下方面的工作：
2 完成外文文獻翻譯。
⑵ 通過閱讀參考資料，了解了現有SC200施工電梯爬升架機構組成及其工作情況。
3 完成了施工電梯爬升架的鋼結構的有限元分析，包括標準節(jié)應力，附
墻架應力，腹桿應力的有限元分析等。
4 完成了施工電梯爬升架電機和減速機的計算和選取。
2.存在問題及解決措施
存在問題：
（1）計算數據比較粗糙，部分結果有待完善。
（2）對SC200施工電梯爬升架還沒有更加深入了解。
（3）對SC200施工電梯爬升架部分校核計算尚未計算完全。
（4）由于對以前所學基礎知識掌握的不牢固，導致在此次設計中有明顯的阻力。
（5）有限元部分掌握的不夠好。
解決措施：
（1） 對計算過程進行詳細檢查，糾正一些錯誤的結果。
（2） 更深入的研究SC200施工電梯爬升架，掌握重要參數資料。
（3） 多去圖書館鞏固以前所學基礎知識，爭取對專業(yè)知識有一個更深入的了解，認真完成此次設計。
（4） 在有限元部分重點加強。
3.后期工作安排
（1）9-13周 完善SC200施工電梯爬升架設計的數據和校核；
（2）14-15周 完善SC200施工電梯爬升架設計的裝配圖；
（3）16-17周 撰寫畢業(yè)論文；
（4）18周 畢業(yè)答辯。
西安工業(yè)大學北方信息工程學院
本科畢業(yè)設計(論文)
題目：SC200施工電梯爬升架設計
系 別： 機電信息系
專 業(yè)：機械設計制造及其自動化
班 級： B070203
學 生： 韋 力
學 號： B06020822
指導教師： 田太明
2011年 05月
目 錄
1 緒論 1
1.1 前言 1
1.2 施工電梯在國內外相關研究情況 1
1.3 課題的研究意義 2
1.4 課題的研究內容 2
1.5 方案設計和比較 2
1.5.1 升降機驅動部分裝置的要求 2
1.5.2 傳動方案 2
2 SC200有限元分析 4
2.1 SC200主體組成 4
2.1.1 陽臺板上的附墻 6
2.1.2 在梁上的附墻 7
2.1.3 后澆帶上的附墻 7
2.1.4 標準節(jié)之間的附墻 8
2.2 SC型施工升降機基本參數 9
2.3 SC200祥細參數 9
2.4 SC200主體有限無分析 10
2.5 本章總結 19
3 驅動系統(tǒng)參數的確定 20
3.1 SC200型施工升降機驅動裝置的類型 20
3.2 SC200型施工升降機機械傳動系統(tǒng)總則 20
3.3 SC200型施工升降機驅動系統(tǒng)參數的確定 20
3.3.1 計算原理及說明 20
4 結論 23
參考文獻 24
致 謝 26
畢業(yè)設計（論文）知識產權聲明 27
畢業(yè)設計（論文）獨創(chuàng)性聲明 28
SC200施工電梯爬升架設計
摘 要
現代高層建筑施工的速度快，對人、物料的運送速度要求很高，一般除配塔機外同時配備施工電梯。施工電梯的工作效率及安全運行對施工而言至關重要。施工電梯的爬升架的機械性能要求減低自重，保證安全，為施工提供設備保障。
本次設計的建筑施工電梯具備了使用方便,拆裝運輸靈活,適應各種建筑高度,占地面積小,無特殊用電要求,操縱機構簡單,其附墻裝置安全耐用,適合施工工地的使用條件,為高層建筑施工提供很大的方便。
針對室外施工電梯的特點以及建筑工地的環(huán)境條件，建筑施工用室外電梯的設計制造多采用井字架做主承重結構（相當于室外電梯的梯井和導軌） ，電梯轎廂（梯籠） 和對重（平衡砣） 用鋼絲繩連接后繞過井字架上端的天輪（主繩輪） 跨于井字架兩側，轎廂和對重的骨架上都裝有滾輪，并卡于井字架的立管上（相當于導靴） ，井字架上設有固定的齒條，轎廂上設有交流電動機和減速器，并以一定的速比用齒輪伸出轎廂外與井字架上的齒條嚙合傳動。這種電梯也設有限速器，極限開關和限位裝置等。
關鍵詞：施工電梯；齒輪齒條傳動；防墜；操縱機構；附墻裝置
SC200 Design of construction elevator climbing frame
Abstract
Faster construction of modern high-rise buildings, people, materials delivery speed is very high, General construction of addition to the distribution of tower crane at the same time equipped with elevators. Construction efficiency and safe operation of the elevator are crucial for construction. Mechanical property requirements of construction elevator climbing frame to reduce weight, security, device protection for construction.
The design of a construction elevator has the easy to use, disassembly transport flexible, adapt to all building height, cover an area of an area small, no special electricity requirement, operation simple, its enclosed wall device security for the construction site, durable, and using conditions for high-rise building construction, providing great convenience.
For outdoor construction elevator of features and construction site of environment conditions, building construction with outdoor elevator of design manufacturing more used well Word frame shots bearing structure (equivalent to outdoor elevator of ladder well and Guide), elevator car van (ladder cage) and on heavy (balance mound) with wire rope connection Hou bypass well Word frame top of days wheel (main rope wheel) across Yu well Word frame on both sides of, car van and on heavy of skeleton Shang are with wheel, and card Yu well Word frame of State tube Shang (equivalent to guide boots), well Word frame Shang has fixed of tooth section, car van Shang has Exchange motor and reducer, and to must of ratio with gear out car van outside and well Word frame Shang of tooth section meshing transmission. This elevator is also equipped with speed-limiting device, such as limit switches and limited device.
Key Words: Tower crane; Rotating mechanism; Planetary gear reducer;control mechanisms; Wall device attached Control mechanisms; Wall device attac
II
主要符號表
z 齒輪齒數
m 模數
i 傳動比
b 齒寬
η 傳動效率
電動機的超載倍數
Z 驅動電機數
工作速度
M 力矩
T 回轉阻力矩
V 垂直力
H 水平力
d 分度圓直徑
i
1 緒論
1 緒論
19
西安工業(yè)大學北方信息工程學院畢業(yè)設計（論文）
1.1前言
現代高層建筑施工的速度快，對人、物料的運送速度要求很高，一般除配塔機外同時配備施工電梯。施工電梯的工作效率及安全運行對施工而言至關重要。施工電梯的爬升架的機械性能要求減低自重，保證安全，為施工提供設備保障。
1.2施工電梯在國內外相關研究情況
升降機自古代就有，一個絞盤、一根繩子加上滑輪，就能夠組成升降機了。但是，如果要用升降機載人，就必須解決防墜落問題，這是相當復雜的事，業(yè)內人士稱防墜落問題是升降機發(fā)展道路上的世界難題。
150年前，美國人奧的斯發(fā)明了安全鉗，從此開創(chuàng)了升降機載客時代，他的名字也就是當今全球最大的電梯廠商的廠名。高樓里的電梯，運行自如由電腦控制，運行的平穩(wěn)程度遠遠超過施工電梯，主要是使用鋼絲繩傳動的優(yōu)點。但是100多年來，用鋼絲繩傳動的升降機在室外露天作業(yè)防墜落問題未能解決。室內電梯上的“安全鉗”不能在環(huán)境惡劣的室外露天可靠工作，原因是這種限速器安全鉗式防墜落裝置用在露天作業(yè)容易失靈，不能可靠地防止墜落。曾有許多人制造過鋼絲繩傳動式的施工電梯，但都沒有成功，失敗的主要原因，在于不能十分可靠地解決防墜落問題。
半個世紀前，美國人又發(fā)明了齒輪齒條傳動式施工電梯，解決了高樓施工的急需，是成功的創(chuàng)舉。不過是屬于在防墜落面前，繞道而行的發(fā)明，在當時受到推崇，是因為在鋼絲繩傳動式施工電梯墜落問題不能解決，而不敢使用，只是形成的“真空狀態(tài)”需要填補。
SC200施工升降機是中國建筑科學研究院建筑機械化研究分院最新設計推出的新一代施工升降機產品。它具有技術性能先進、使用安全可靠、維護保養(yǎng)方便等顯著特點。是現代建筑施工最理想的垂直運輸設備。
我國建筑施工用室外電梯是從20 實世紀70 年代開始生產的。這種電梯與室內電梯有較大的區(qū)別，室內電梯必須有梯井，機房，并且以拽引方式驅動。室外施工電梯則不可能設梯井，機房等設施，驅動方式也不用拽引機。由于室外電梯的設計，制造和使用形式要滿足建筑施工的要求，所以室外電梯具備以下幾個基本特點：一是能適應建筑物的施工高度，運送一定數量的工人和建筑材料；二是電梯拆裝方便，轉移工地時運輸靈活；三是操作方便，安全，耐用。
1.3課題的研究意義
現代高層建筑施工的速度快，對人、物料的運送速度要求很高，一般除配塔機外同時配備施工電梯。施工電梯的工作效率及安全運行對施工而言至關重要。施工電梯的爬升架的機械性能要求減低自重，保證安全，為施工提供設備保障
1.4課題的研究內容
SC200施工電梯的額定載荷：20000N, 吊籠和爬升架自重估計22000N,升降速度36m/min，要求擬訂傳動方案，設計其傳動，選用防墜設施。
1.5方案設計和比較
1.5.1 升降機驅動部分裝置的要求,按其重要程度順序歸納為下列幾條:
a. 每個吊籠至少應有一套驅動裝置。
b. 驅動電機應通過不會脫離嚙合的直接傳動系統(tǒng)與驅動齒輪相連接。
c. 吊籠在工作中應始終由動力驅動上升或下降。
d. 傳動系統(tǒng)和制動系統(tǒng)中所有易疲勞的承載零件、連接件應作疲勞應力分析，如軸和齒輪。分析時需考慮應力幅和應力循環(huán)次數。應力循環(huán)次數為：
(1) 50%額定載重量時，吊籠運行80000次；
(2) 空載時，吊籠運行80000次；
(3) 人貨兩用施工升降機的工作循環(huán)次數易取1.6×105；
(4) 考慮所有裂痕的影響，每根軸相對于疲勞極限的最小安全系數應為2。
1.5.2 傳動方案：
a. 第一種型式——是用絞盤鋼絲牽引。
高樓里的電梯，運行自如由電腦控制，運行的平穩(wěn)程度遠遠超過施工電梯，主要是使用鋼絲繩傳動的優(yōu)點。但是100多年來，用鋼絲繩傳動的升降機在室外露天作業(yè)防墜落問題未能解決。室內電梯上的“安全鉗”不能在環(huán)境惡劣的室外露天可靠工作，原因是這種限速器安全鉗式防墜落裝置用在露天作業(yè)容易失靈，不能可靠地防止墜落。曾有許多人制造過鋼絲繩傳動式的施工電梯，但都沒有成功，失敗的主要原因，在于不能十分可靠地解決防墜落問題。
b. 第二種型式——是采用齒輪齒條傳動，連接蝸桿減速器或齒輪減速器，減速器連接齒輪，齒輪與齒條嚙合傳動。
SC200施工升降機也就是上面提到的是驅動部分采用齒輪齒條傳動的新一代施工升降機產品。它具有技術性能先進、使用安全可靠、維護保養(yǎng)方便等顯著特點，是現代建筑施工最理想的垂直運輸設備。所以我們選用第二種型式即采用齒輪齒條傳動的爬升架。
2 SC200有限元分析
2 SC200有限元分析
西安工業(yè)大學北方信息工程學院畢業(yè)設計（論文）
2.1 SC200主體組成
圖2.1 標準節(jié)
施工升降機的塔身是由若干標準節(jié)用螺栓連接而成的多支點的空間析架，其功能是用來傳遞和承受載荷。標準節(jié)的截面型式有正方形、矩形和三角形。標準節(jié)的長度一般為1.5m左右，塔身的主弦桿、腹桿多選用等邊角鋼制造而成。按照塔身的結構施工升降機可分為單柱和雙柱兩種，本課題所研制的施工升降機采用單柱單吊籠，吊籠有自己的驅動裝置，并可以上、下移動，可以提高運送客貨的能力，效率遠遠超過雙柱式施工升降機。標準節(jié)的截面型式為正方形，使其具有更高的承載能力。
圖2.2 升降機
施工升降機附墻架的作用有2種，一是保證導軌架的穩(wěn)定性，二是調整導軌架的垂直度。一般生產廠家均有3種型號的附墻架供用戶選擇(附墻架種類如圖2.3所示，附墻架與墻的連接如圖2.4所示)，但使用中常常滿足不了現場的要求。下面推薦幾種經適當改制組成的附墻架，較為實用。
圖2.3 附墻架的各類
圖2.4 附墻架與墻的連接
2.1.1 陽臺板上的附墻
陽臺邊有的有上反梁或下反梁。施工升降機附墻時，為不破壞梁的結構且保持附墻架的水平，如圖2.6所示需增加附墻支撐架，支撐架如圖2.6所示。
圖2.5 陽臺板上的附墻
圖2.6 支撐架
2.1.2 在梁上的附墻
根據現場需要，有時需將附墻架固定在上反梁或下反梁，或固定在墻板上，如圖2.5所示。其優(yōu)點是附墻架的固定點距導軌架的水平距離小、穩(wěn)定性好、實用性好、安裝方便。其中主架5可自行設計，也可由Ⅱ型附墻架的主架改造而成，在主架上焊4個卡箍即可。需要指出梁板的厚度必須在150ml以上。
2.1.3 后澆帶上的附墻
主體結構施工到一定程度就可進行裝修，形成聯(lián)合作業(yè)。根據施工的需要，有時需將施工升降機安裝在后澆帶處，此時附墻座需進行加固。即將附墻座放在加強座上面，二者同時用M24螺栓固定在陽臺板上，如圖2.8所示
圖2.7 陽臺反梁上的附墻
圖2.8 后澆帶上附著
2.1.4 標準節(jié)之間的附墻
附墻架的水平傾斜度不得大于7，為此有時需在標準節(jié)的之間固定附墻架臂桿。此時就需要用U形螺栓，如圖2.9所示。目前市場上已有U形螺栓的成品出售，也可自行制造。
圖2.9 附墻架與標準節(jié)的連接
2.2 SC型施工升降機基本參數
表2.1 升降機的基本參數
項目 單位 參數值
額定載重量 Kg 2000
額定載人數 人 24
額定起升速度 m/min 36
最大架設高度 m 450
吊籠內尺寸 m 3×1.3×2.5
吊籠重量 Kg 2400
標準節(jié)尺寸 m 0.8×0.8×1.508
標準節(jié)重量 Kg 170
外籠尺寸 m 3x4
齒輪模數 8
齒輪齒數 個 15
分度圓直徑 mm 120
電機型號 Y180M-4
電機額定功率 Kw 3x18.5
電機額定轉速 r/min 1500
減速器型號 PW125-16
減速器中心距 mm 125
減速器傳動比 1:16
2.3 SC200詳細參數
齒輪齒條驅動的一種結構是有裝在吊籠內的兩套完全相同的驅動裝置構成，每套驅動裝置是由帶有內裝盤式制動器的電動驅動。電動機的動力經一級渦輪傳動的渦輪減速箱及其輸出軸上的開式齒輪，傳給導軌架上的齒條。從而驅動工作籠沿導軌架上下移動。
齒輪齒條的技術參數如表2.2所示。
表2.2 齒條技術參數
項目 單位 設計值 備注
模數 mm 8
齒數 60
齒型角 20
齒頂高系數千 1
精度等級 B-FG（JB179-83）
硬度 HB217～255
材料 LG60 輪箍鋼
長度 mm 1508
寬度 mm 40
高度 mm 60
齒頂高 mm 8
齒根高 mm 10
齒高 mm 18
節(jié)距 25.2
2.4 SC200主體有限元分析
本文對主體在有限元分析軟件ANSYS中進行有限元分析，ANSYS軟件是融結構、流體、電場、磁場、聲場分析于一體的大型通用有限元分析軟件。能夠進行包括結構、熱、流體、聲場、電磁場等多學科的研究，廣泛應用于核工業(yè)、鐵道、航空航天、石油化工、機械制造、能源、交通汽車、國防軍工、電子、土木工程、造船、生物醫(yī)學、輕工、地礦、水利、家用電器等工業(yè)和科學研究領域，是世界上擁有用戶最多、最成功的有限元軟件之一。由世界上最大的有限元分析軟件公司之一的美國ANSYS開發(fā)，它能與多數CAD軟件接口，實現數據的共享和交換，如Pro/Engineer、 NASTRAN、Alogor、I－DEAS、 AutoCAD等， 是現代產品設計中的高級CAD工具之一。
有限元技術能夠克服傳統(tǒng)設計方法的諸多弊端，是一種更科學、有效的設計方法。為設計出重量輕、強度高、實際運行安全可靠的標準節(jié)和附墻架，將有限元技術應用于附墻架和標準節(jié)的計算、分析中，能夠為鋼結構的選擇等提供科學依據，鋼結構尺寸設計中的盲目性，這對提高鋼結構的整體設計水平有重要意義。如果實現有限元參數化建模，可以大大減輕工作強度，縮短了設計周期，為鋼結構的合理設計提供了仿真平臺，具有一定的實用價值。
本文直接在ANSYS中進行建模，采用自底向上的建模方法，即先建立關鍵點，有關鍵點生成線，再由線生成面，由面生成體的建模順序。在進行建模前先定義結構的材料屬性和所需的單元類型，根據模型的特點選用的單元類型為梁單元。在Main Menu→Preprocessor→Element Type→Add/Edit/Delete命令，出現Element Type對話框，單擊【Add】按鈕，出現Library of Element Types對話框中選擇梁單元。在Main Menu→Preprocessor→Material Props→Material Models命令，出現Define Material Model Behavior對話框。在Material Model Available一欄中一次雙擊Structural、Linear、Elastic、Isotropic選項，出現Linear Isotropic for Material Number1對話框，在EX輸入材料的彈性模量，在PRXY輸入材料的泊松比，單擊【OK】按鈕關閉該對話框。
基于本模型的特點，采用直接法建立有限元模型。具體建模過程如下：Main Menu→Preprocessor→Modeling→Create→Keypoints→In Active CS，定義模型的7個節(jié)點，編號以及坐標如表2.3所示。輸入完結點后如圖2.10所示，將這些節(jié)點連接成線條：Main Menu→Preprocessor→Modeling→Create→Lines→In Active Coord，將這些線連成面：Main Menu→Preprocessor→Modeling→Create→Areas→Arbitrary→By Lines，通過點-線-面-體的步驟，逐步實現模型的建立。圖2.11為建完后附墻架三維立體模型，圖2.12為標準節(jié)的三維模型，建模方法如上所示。圖2.13導軌架的有限元模型，圖2.14導軌架的局部放大示意圖。建立的關鍵點位置如表2.3所示。
表2.3 各節(jié)點坐標
節(jié)點ID X Y Z
1 0 0 0
2 0 0 0.4
3 0.8 0 0
4 0.8 0 -0.4
5 0 0 -0.4
75 0 0 0.18
76 0.8 0 -0.18
在Main Menu→Preprocessor→Element Type→Add/Edit/Delete命令，出現Element Type對話框，單擊【Add】按鈕，出現Library of Element Types對話框中選擇梁單元。在Main Menu→Preprocessor→Material Props→Material Models命令，出現Define Material Model Behavior對話框。在Material Model Available一欄中一次雙擊Structural、Linear、Elastic、Isotropic選項，出現Linear Isotropic for Material Number1對話框，在EX輸入材料的彈性模量，在PRXY輸入材料的泊松比，單擊【OK】按鈕關閉該對話框。
圖2.10 關鍵點
圖2.11 附墻架有限元模型
圖2.12 標準節(jié)的有限元模型
以上將標準節(jié)和附墻架的三維模型建好了，因為導軌架是由很多節(jié)標準節(jié)和附墻架組成的，故可以裝配好一個標準節(jié)和附墻架后，進行復制，復制出整個的導軌模型。將模型進行布爾操作，即選擇Main Menu→Preprocessor→Modeling→Operate→Booleans→Add→Volumes，將各節(jié)標準節(jié)連接成一個整體。
對標準節(jié)與附墻架單獨進行網格劃分，對標準節(jié)進行網格化：選擇Main Menu→Preprocessor→Meshing→Mesh Attributes→Default Attribs， Meshing Attributes對話框，[MAT] Material number選擇1（代表標準節(jié)的材料屬性），其它默認不變，單擊【OK】按鈕退出對話框。選擇Main Menu→Preprocessor→Meshing→Mesh Tool出現Mesh Tool對話框中，單擊Global前的Set按鈕，出現Global Element Sizes對話框，在Size Element edge Length輸入30（即將標準節(jié)劃分為30mm大小的網格），單擊【OK】出退出該話框。使用網格劃分類型選擇Free，單擊Mesh按鈕開始進行網格劃分，出現Mesh Volumes對話框，通過鼠標選擇標準節(jié)，選完后，單擊【OK】按鈕進行網格劃分，如此即完成了標準節(jié)的網格劃分。附墻架的網格劃分方法如上，在此不再贅述。網格劃分完畢后如圖2.13所示，圖2.14標準節(jié)網格劃分完畢后的有限元模型局部放大圖，通過圖形我們可以清晰看到，所劃分網格的疏密。
圖2.13 導軌架的有限元模型
圖2.14 導軌架的局部放大圖的有限元模型
網格劃分完畢后即可進行加載求解，選擇Main Menu→Solution→Analysis Type→New Analysis命令，出現New Analysis對話框，選擇分析類型為Static，即為靜態(tài)分析類型。選擇Main Menu→Solution→Define Loads→Apply→Structural→Displacement→On Areas，出現Apply UROT on Area選擇對話框。利用鼠標拾取整個導軌架的需要加載的部位，此處將力轉化為面壓力來進行加載，避免了加載在關鍵點和節(jié)點上時產生局部應力集中。
施加重力，選擇Main Menu→Solution→Define Loads→Apply→Inertia→Gravity→Global，出現Apply(Gravitational) Acceleration對話框，在ACELY Global Cartesian Y-comp中輸入9800（重力加速度）,單擊【OK】退出該對話框。在ANSYS中，通過施加加速度的形式來施加體力（重力以及慣性力），且根據慣性力的特性，其方向總是與加速度方向相反。因此在本文中，重力是沿著Y的負方向，重力的正方向應與重力加速度方向相反（ANSYS將重力也視為慣性力）。
施加約束，選擇Main Menu→Solution→Define Loads→Apply→Structural→Displacement→On Areas，出現Apply U,ROT on Area選擇對話框。利用鼠標拾取伸導軌架的底部面積，單擊【OK】按鈕出現Lab2 DOFs to be constrained中選中ALL DOF（此處約束了導軌架底部的所有自由度），單擊【OK】退出該對話框。
進行有限元求解，選擇Main Menu→Solution→Solve→Current LS命令，出現Solve Current Load Step對話框，同時出現STATUS Command窗口，單擊其上的File→Close命令，關閉該窗口。
選擇Main Menu→General Postproc→Plot Result→Contour Plot→Nodal Solu命令，出現Contour Nodal Solution Data對話框，在Item to be contoured選項框中選擇STRESS von Mises stress，其他不變，單擊【OK】按鈕退出該對話框，ANSYS顯示窗口將顯示等效應力等值線圖，如圖2.15所示。
導軌架的等效應力云圖，最大位移：DMX=0.028518，最小應力：SMN=0.928E-08，最大應力：SMX=0.133E+09，最大應力出現在最上面為133Mpa，通過圖2.15即可清晰明了看到，真?zhèn)€導軌架的應力分布，最大應力和最小應力出現的位置，得出危險的截面位置，圖2.16導軌架局部放大等效應力圖的局部放大示意圖，此圖為導軌架頂部，即導軌架受力最大位置處的的應力云圖，從此圖中，我們可以看出最大應力發(fā)生在標準節(jié)節(jié)點位置，如圖2.17所示，此圖為將標準節(jié)的有限元模型單獨取出進行應力的查看，可以通過Utility Menu→Select來實現，充分發(fā)揮ANSYS的作用，ANSYS幾乎可以查看任意部分的應力值，這樣分析結果更明了，更直觀。從而為生產制造提供一定的理論依據，在實際生產制造過程中要加強這些位置的局部應力，增加局部厚度和加肋板等。
圖2.15 導軌架的等效應力云圖
圖2.16 導軌架的最大位移圖
圖2.17 導軌架每根桿的剪力圖
圖2.18 導軌架每根桿的彎矩圖
圖2.19 腹桿節(jié)點等效應力圖
查看導軌架的彎矩圖和剪力圖，查看剪力和彎矩Main Menu→General Postproc→Element Table→Define Table來提取，如圖2.20所示為導軌架每根桿的圖，最大達到了71823N，從圖中可以很清晰的看到整個導軌架的剪力分布，最大剪力位置也是一目了然，在制造過程中必須加強這些位置，以免剪力過大造成結構的破壞。圖2.21為每根桿的彎矩圖，從圖中也可以清晰的得到桿的彎矩分布，最大的彎矩位置，最大彎矩達到了829.029Nm,因此有必要校核一下該處的強度，看看是否達到了許用的彎矩值。
圖2.20 導軌架局部放大等效應力圖
2.5本章總結
本章首先分析了整個導軌架的模型特點，包括其零件和整個模型，后在ANSYS 中進行建模和有限元分析，得到了應力應變云圖，以及剪切力和彎矩圖，基本上將整個導軌架的力與變形分析的清楚明了，得到了預期的結果，為以后的生產制造提供了一定理論依據。
西安工業(yè)大學北方信息工程學院畢業(yè)設計說明書(論文)
3 驅動系統(tǒng)參數的確定
26
西安工業(yè)大學北方信息工程學院畢業(yè)設計（論文）
3.1 SC200型施工升降機驅動裝置的類型
建筑施工升降機的驅動裝置分為齒輪齒條式和卷揚機鋼絲繩兩種。這里僅就齒輪齒條驅動裝置的結構、設計計算進行介紹。
齒輪齒條驅動的一種結構是有裝在吊籠內的兩套完全相同的驅動裝置構成，每套驅動裝置是由帶有內裝盤式制動器的電動驅動。電動機的動力經一級渦輪傳動的渦輪減速箱及其輸出軸上的開式齒輪，傳給導軌架上的齒條。從而驅動工作籠沿導軌架上下移動。
3.2 SC200型施工升降機機械傳動系統(tǒng)總則
a. 每個吊籠至少應有一套驅動裝置。
b. 驅動電機應通過不會脫離嚙合的直接傳動系統(tǒng)與驅動齒輪相連接。
c. 吊籠在工作中應始終由動力驅動上升或下降。
d. 傳動系統(tǒng)和制動系統(tǒng)中所有易疲勞的承載零件、連接件應作疲勞應力分析，如軸和齒輪。分析時需考慮應力幅和應力循環(huán)次數。應力循環(huán)次數為：
(1) 50%額定載重量時，吊籠運行80000次；
(2) 空載時，吊籠運行80000次；
(3) 人貨兩用施工升降機的工作循環(huán)次數易取1.6×105；
(4) 考慮所有裂痕的影響，每根軸相對于疲勞極限的最小安全系數應為2。
3.3 SC200型施工升降機驅動系統(tǒng)參數的確定
3.3.1 計算原理及說明
a. 驅動系統(tǒng)參數的確定
建筑施工升降機中的驅動電動機的總功率，按其機型不同，可根據空載、滿載和標準節(jié)安裝等工況中最大載荷來確定。
根據《工程起重機》課本中，有關施工升降機電機驅動功率計算如下：
(3.1)
式中 H——系數，異步電動機 H= 2.1;
——基準持續(xù)率時，電動機的超載倍數；
Z——驅動電機數；
——驅動機構提升的最大載荷（N）;
——工作速度（m/min）;
——傳動總效率；
根據施工升降機標準，其中此處過載系數取1.2，而 ，其中1為電機功率，2為減速器功率，試取總=90﹪，吊籠重量2400kg，額定在重量2000kg，所以，=4400kg，=36m/min；
代入上式中，得
(3.2)
查機械設計手冊，取電機功率為18.5kw，選為4級電機，輸出轉速=1480r/min
又根據已知條件：減速器的輸出轉速為
=36m/min=0.6m/s
n= r/min =r/min (3.3)
= 95.54r/min
傳動比 i=1480/95.54≈16
綜合以上計算，結合相關手冊及樣本，選取電機類型：Y180M-4
為4級電機，其功率N=18.5kw , 額定轉速=1470r/min
=1.2
Z=3
=4400kg
=36m/min
傳動比 i=16
b. 減速器參數的確定
反過去將電機各參數代入公式：
(3.4)
其中，已知：
N=18.5kw，H=2.1,
=1.2 ,Z=3 ,=4400kg ,=36m/min
=83.24﹪ (3.5)
1=1470/1500=98﹪
2=85﹪
根據傳動比i，效率2，和功率N ,查機械手冊，選取減速器型號：PW125-16 型即采用平面包絡環(huán)面蝸桿減速器，其中心距為125mm
1=98﹪,2=85﹪
選取減速器型號：PW125-16型
4 結論
通過查閱資料，選定最初幾種傳動方案，經過各種方案的比較和選擇，確定了比較好的傳動方案。確定了傳動類型和各個傳動部件。通過對傳動裝置的受力分析和計算，并對驅動力的計算確定了傳動的類型和驅動電機的功率，并選定了傳動方案和電機減速器的類型，選定傳動大齒輪的結構和類型。設計并校核蝸桿減速器。通過一系列的設計計算，確定減速器的減速比，設計齒輪的參數并驗算和校核，還計算了傳動效率，并驗證了裝配條件，驗證了齒輪的強度。
通過校核計算確定了傳動方案和設計的正確性。由于時間緊促和自己的能力有限，沒能把回轉機構的各個部分詳細的設計和校核計算，使得結果不是很完美。 安全保護裝置齊全、可靠。設有防墜安全器 ，使本機工作可靠性居同類產品之首。組合式設計，經過不同搭配 ，可組合出不同速度、不同起重量的升降機規(guī)格。產品的標準性、實用性及其通用化程度大大提高。運行平穩(wěn)、乘坐舒適。由于本機將驅動單元置于籠頂上方，使籠內凈空增大；同時也使傳動更加平穩(wěn)、機械振動更小，給施工操作人員帶來一個舒適寬敞的環(huán)境。超重保護，更有效的保證了設備使用安全。
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致 謝
本文是在導師田老師的悉心指導下完成的。田老師不僅在百忙之中堅持給我們每個星期按時輔導，特別是給我指明了課題的方向，而且針對課題的內容做了很多的指導工作，給了我相應的參考書籍，對課題中所出現的問題和困難給予了耐心的指導， 給論文提出了不少的修改意見，在此，作者衷心感謝田老師給予的精心指導和親切關懷。
在作者攻讀學士學位期間，機電工程學院的各位老師給予的關心和指導。在此，謹對他們表示衷心的感謝。同時在學校良好的硬件和軟件環(huán)境下，作者能夠充分地發(fā)揮自身的能力，順利地完成了課題的研究設計工作。最后，田老師在工作中優(yōu)秀的學術風范和極高的敬業(yè)精神時刻督促作者在今后的學習工作中努力拼搏、精益求精。在此謹向恩師致以最誠摯的感謝。
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