電梯曳引機(jī)減速箱的設(shè)計(jì)、建模與運(yùn)動(dòng)仿真分析

電梯曳引機(jī)減速箱的設(shè)計(jì)、建模與運(yùn)動(dòng)仿真分析,電梯,曳引機(jī),減速,設(shè)計(jì),建模,運(yùn)動(dòng),仿真,分析 分 類(lèi) 號(hào) 密 級(jí) 寧 畢業(yè)設(shè)計(jì)(論文) 電梯曳引機(jī)減速箱的設(shè)計(jì)、建模 與運(yùn)動(dòng)仿真分析 所在學(xué)院 專(zhuān) 業(yè) 班 級(jí) 姓 名 學(xué) 號(hào) 指導(dǎo)老師 年 月 日 摘 要 電梯的曳引機(jī)主要是由曳引繩、電動(dòng)機(jī)、減速器、曳引輪、制動(dòng)器和聯(lián)軸器組成。其中對(duì)曳引機(jī)的設(shè)計(jì)重點(diǎn)是減速器的選擇和箱體零件的設(shè)計(jì)根據(jù)電梯運(yùn)行的速度和載荷來(lái)選用電動(dòng)機(jī)和制動(dòng)器。減速器選擇的是蝸桿減速器，軸承是調(diào)心滾子軸承，聯(lián)軸器選擇的是彈性柱銷(xiāo)聯(lián)軸器。 減速器是設(shè)計(jì)的主體部分，要根據(jù)電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速、電梯的運(yùn)行速度、曳引輪的直徑等參數(shù)設(shè)計(jì)減速器。電梯是利用曳引鋼絲繩與曳引輪緣上繩槽的摩擦力傳遞動(dòng)力，所以必須設(shè)計(jì)表面摩擦系數(shù)大且耐磨的曳引輪。選用剛性聯(lián)軸器，保證傳遞的動(dòng)力，但要求兩軸的對(duì)中度較高。本設(shè)計(jì)運(yùn)用機(jī)械設(shè)計(jì)中機(jī)械傳動(dòng)裝置的設(shè)計(jì)原理,完成電梯曳引機(jī)的傳動(dòng)方案的設(shè)計(jì)，完成減速箱結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)，并利用三維建模仿真軟件對(duì)減速箱的零件進(jìn)行三維建模并進(jìn)行虛擬裝配和運(yùn)動(dòng)仿真分析。 關(guān)鍵詞：電梯；曳引機(jī)；組成；設(shè)計(jì)；減速器 33 Abstract Elevator tractor is mainly composed of a traction rope, motor, reducer, a traction wheel, brake and coupling. Focusing on the design of the traction machine is the design of speed reducer selection and body parts to use motor and brake according to the speed and load of elevator running. Reducer is the choice of worm reducer, bearing is spherical roller bearings, couplings of choice is elastic pin coupling. The speed reducer is the main part of the design, according to the diameter parameter design of motor speed, speed, elevator traction wheel reducer. The elevator is the use of wire rope traction and the traction wheel friction rope slot to transmit power, so we must design surface friction coefficient and wear resistance of the traction wheel. The rigid coupling, ensure power transfer, but requires two to moderately higher. This design is designed according to the principle of mechanical design device, complete the design of transmission scheme of elevator traction machine, complete the design of the reducer box structure, and 3D modeling of gear box parts and the analysis of virtual assembly and motion simulation with 3D modeling and simulation software. Key Words: Elevator traction machine; composition; design; reducer; 目 錄 摘 要 I Abstract II 目 錄 III 第1章 緒論 5 1.1 課題研究的背景 5 1.1.1電梯的起源 6 1.2.1電梯的分類(lèi) 6 1.2 拽引機(jī)的介紹 7 1.2.1拽引機(jī)的分類(lèi) 7 1.2.2曳引機(jī)的結(jié)構(gòu) 7 第2章 曳引機(jī)及其傳動(dòng)系統(tǒng)的工作原理及主要參數(shù) 11 2.1曳引機(jī)及其傳動(dòng)系統(tǒng)的工作原理 11 2.2主要參數(shù) 13 2.3曳引力計(jì)算 13 2.4減速器設(shè)計(jì) 14 2.5 減速器的基本構(gòu)造 15 2.5.1齒輪、軸及軸承組合 15 2.5.2箱體 15 2.5.3附件 16 2.5.4減速器的傳動(dòng)比分配 16 第3章 減速器設(shè)計(jì) 17 3.1減速器傳動(dòng)類(lèi)型的選擇 17 3.2常用蝸桿傳動(dòng)的分類(lèi)及特點(diǎn) 17 3.3蝸桿傳動(dòng)的幾何尺寸計(jì)算 18 3.4 圓柱蝸桿傳動(dòng)的受力分析 23 3.5 蝸桿傳動(dòng)材料選擇 24 3.6圓柱蝸桿傳動(dòng)強(qiáng)度計(jì)算和剛度驗(yàn)算 25 3.7 蝸桿傳動(dòng)的布置與潤(rùn)滑油方式 26 第4章 曳引輪的設(shè)計(jì) 28 4.1曳引輪參數(shù)的計(jì)算 28 4.2 曳引輪的材料及結(jié)構(gòu) 28 4.3曳引輪繩槽形狀分析 28 第5章 制動(dòng)器和聯(lián)軸器的選擇 30 5.1 制動(dòng)器類(lèi)型的選擇 30 5.2電磁制動(dòng)器的工作原理及其選用 31 5.2聯(lián)軸器型號(hào)選擇 32 結(jié)論 34 參考文獻(xiàn) 35 致 謝 36 第2章 本章標(biāo)題 第1章 緒論 隨著社會(huì)的發(fā)展，電梯在社會(huì)發(fā)展中扮演了一個(gè)越來(lái)越重要的角色。曳引機(jī)及其傳動(dòng)系統(tǒng)是電梯梯中非常重要的部件，它的設(shè)計(jì)水平將影響電梯的服務(wù)能力。為了讓電梯更好地服務(wù)于人類(lèi)，必須設(shè)計(jì)好電梯的曳引機(jī)及其傳動(dòng)系統(tǒng)。 1.1 課題研究的背景 伴隨著經(jīng)濟(jì)的高速發(fā)展，高層建筑不斷出現(xiàn)，電梯也隨之問(wèn)世。電梯是服務(wù)于規(guī)定樓層的固定式升降設(shè)備。電梯業(yè)的發(fā)展使得電梯業(yè)界涌現(xiàn)了各種類(lèi)型的電梯，不同類(lèi)型的電梯有著不同的用途，但不管是什么類(lèi)型的電梯，它們有著一個(gè)共同的作用——方便了人們的生產(chǎn)生活。貨梯作為電梯中的一種，在人們的日常生活中扮演了不可或缺的角色。曳引式貨梯在實(shí)際生活生產(chǎn)中運(yùn)用非常的廣泛。曳引機(jī)是驅(qū)動(dòng)電梯的轎廂和對(duì)重裝置作上、下運(yùn)行的裝置。 曳引式提升機(jī)構(gòu)是世界上電梯行業(yè)廣泛采用的提升形式，它與卷?yè)P(yáng)式（或稱(chēng)強(qiáng)制式）提升機(jī)構(gòu)相比具有以下幾點(diǎn)優(yōu)越性[1]： （1）安全可靠 如果下降中的轎廂或?qū)χ匾驗(yàn)槟撤N原因沖擊底坑中的緩沖器時(shí)，曳引式提升機(jī)構(gòu)能自動(dòng)消失曳引能力，不致于使轎廂或?qū)χ乩^續(xù)向上運(yùn)行直到?jīng)_擊電梯機(jī)房樓板或拉斷曳引鋼絲繩，造成傷亡事故和財(cái)產(chǎn)損失。 （2）允許提升高度大 曳引式提升機(jī)機(jī)構(gòu)不像卷?yè)P(yáng)式提升機(jī)構(gòu)那樣，隨著電梯的上升，曳引鋼絲繩不繼地一圈一圈地繞在卷筒上，其曳引鋼絲繩的長(zhǎng)度不受限制，因此可以實(shí)現(xiàn)將轎廂提升到任何實(shí)際需要的高度上。 （3）結(jié)構(gòu)緊湊 對(duì)于垂直起吊設(shè)備，根據(jù)規(guī)范要求，曳引輪直徑與鋼絲繩直徑之比不得小于40。 曳引式提升機(jī)構(gòu)可以比較容易地通過(guò)增加鋼絲繩的根數(shù)或減少曳引鋼絲繩的直徑，從而可達(dá)到曳引輪直徑的減小和使整個(gè)提升機(jī)構(gòu)的重量減輕。 由于電梯上曳引鋼絲繩都在3根以上，因此電梯上采用曳引式提升機(jī)構(gòu)比卷?yè)P(yáng)式提升機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)更緊湊， （4）便于選用價(jià)格便宜、結(jié)構(gòu)緊湊的高轉(zhuǎn)速電動(dòng)機(jī) 在電梯額定速度一定的情況下，曳引輪直徑越小，則需要曳引輪轉(zhuǎn)速越高，與此同時(shí)也就要驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速越高。因此采用曳引式提升機(jī)構(gòu)便于選用結(jié)構(gòu)緊湊、價(jià)格便宜的高轉(zhuǎn)速電動(dòng)機(jī) 1.1.1電梯的起源 電梯是現(xiàn)代多層及高層建筑物中不可缺少的垂直運(yùn)輸設(shè)備。早在公元前1100年前后，我國(guó)古代的周朝時(shí)期就出現(xiàn)了提水用的轆轤，這是一種由木制的支架、卷筒、曲柄和繩索組成的簡(jiǎn)單卷?yè)P(yáng)機(jī)。公元前236年在古希臘，由著名的科學(xué)家阿基米德制成了第一臺(tái)人力驅(qū)動(dòng)的卷筒式卷?yè)P(yáng)機(jī)。這些就是電梯的雛形。 1.2.1電梯的分類(lèi) 電梯作為一種通用垂直運(yùn)輸機(jī)械，被廣泛用于不同的場(chǎng)合，其控制、拖動(dòng)、驅(qū)動(dòng)方式也多種多樣，按用途分類(lèi)在使用中用得較多。。 a乘客電梯 用于運(yùn)送乘客為主，兼以運(yùn)送重量和體積合適的日用物件。適用于高層住宅、辦公大樓、賓館或飯店等人流較大的公共場(chǎng)合。其轎廂內(nèi)部裝飾要求較高，運(yùn)行舒適感要求嚴(yán)格，具有良好的照明與通風(fēng)設(shè)施，為限制乘客人數(shù)，其轎廂內(nèi)面積有限，轎廂寬深比例較大，以利于人員出入。為提高運(yùn)行效率，其運(yùn)行速度較快。派生品種有住宅電梯、觀光電梯等。 b載貨電梯 用于運(yùn)送貨物為主，并能運(yùn)送隨行裝卸人員。因運(yùn)送貨物的物理性質(zhì)不同，其轎廂內(nèi)部容積差異較大。但為了適應(yīng)裝卸貨物的要求，其結(jié)構(gòu)要求堅(jiān)固。由于運(yùn)送額定重量大，一般運(yùn)行速度較低，以節(jié)省設(shè)備投資和電能消耗。轎廂的寬深比例一般小于1。 c客貨兩用電梯 主要用于運(yùn)送乘客，也可運(yùn)送貨物。其結(jié)構(gòu)比乘客電梯堅(jiān)固，裝飾要求較低。一般用于企業(yè)和賓館飯店的服務(wù)部門(mén)。 d病床電梯 用于醫(yī)療單位運(yùn)送病人，醫(yī)療救護(hù)器械。其特點(diǎn)為轎廂寬深比小，深度尺寸>=2.4m，以能容納病床，要求運(yùn)行平穩(wěn)，噪聲小，平層精度高。 e雜物電梯 這是一種專(zhuān)用于運(yùn)送小件品的的電梯，最大載重量為500g，如果轎廂額定載重量大于250Kg應(yīng)設(shè)限速器和安全鉗設(shè)施。為防止發(fā)生人身事故，嚴(yán)禁乘人和裝卸貨物將頭伸入，為此限制轎廂分格空間高度不得超過(guò)1.4m，面積不得大于1.25m*m，深度不得大于1.4m。 其他特種用途的電梯還有汽車(chē)電梯，船舶電梯等。 1.2 拽引機(jī)的介紹 電梯的曳引機(jī)是電梯的動(dòng)力設(shè)備，又稱(chēng)為電梯的主機(jī)。其功能是輸送與傳遞動(dòng)力使電梯運(yùn)行。 1.2.1拽引機(jī)的分類(lèi) 曳引機(jī)按有無(wú)減速箱可分為：有齒輪曳引機(jī)和無(wú)齒輪曳引機(jī) （1）有齒輪曳引機(jī)：拖動(dòng)裝置的動(dòng)力，通過(guò)中間減速器傳遞到曳引輪上的曳引機(jī)，其中的減速箱通常采用蝸輪蝸桿傳動(dòng)（也有用斜齒輪傳動(dòng)），這種曳引機(jī)用的電動(dòng)機(jī)有交流的，也有直流的，一般用于低速電梯和高速電梯上。曳引比通常為35:2。如果曳引機(jī)的電動(dòng)機(jī)動(dòng)力是通過(guò)減速箱傳到曳引輪上的，稱(chēng)為有齒輪曳引機(jī)，一般用于2．5m／s以下的低中速電梯。 （2）無(wú)齒輪曳引機(jī)：拖動(dòng)裝置的動(dòng)力，不用中間的減速器而是直接傳遞到曳引輪上的曳引機(jī)。以前這種曳引機(jī)大多是直流電動(dòng)機(jī)為動(dòng)力，現(xiàn)在國(guó)內(nèi)已經(jīng)研發(fā)出來(lái)有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的交流永磁同步無(wú)齒輪曳引機(jī)，如許昌博瑪曳引機(jī)。曳引比有2：1和1：1。載重320kg～2000kg，梯速0.3m/s～4.00m/s。若電動(dòng)機(jī)的動(dòng)力不通過(guò)減速箱而直接傳動(dòng)到曳引輪上則稱(chēng)為無(wú)齒輪曳引機(jī)，一般用于2．5m／s以上的高速電梯和超高速電梯。 本設(shè)計(jì)的對(duì)象是三層貨梯，對(duì)電梯的速度要求不高，它屬于低中速電梯。故設(shè)計(jì)的對(duì)象是有齒輪曳引機(jī)。 1.2.2曳引機(jī)的結(jié)構(gòu) 曳引電動(dòng)機(jī) 電梯的曳引電動(dòng)機(jī)有交流電動(dòng)機(jī)和直流電動(dòng)機(jī)，曳引電動(dòng)機(jī)是驅(qū)動(dòng)電梯上下運(yùn)行的動(dòng)力源。電梯是典型的位能性負(fù)載。根據(jù)電梯的工作性質(zhì)，電梯曳引電動(dòng)機(jī)應(yīng)具有以下特點(diǎn)[2]: （1）能頻繁地起動(dòng)和制動(dòng)：電梯在運(yùn)行中每小時(shí)起制動(dòng)次數(shù)常超過(guò)100次，最高可達(dá)到每小時(shí)180～240次，因此，電梯專(zhuān)用電動(dòng)機(jī)應(yīng)能夠頻繁起、制動(dòng)，其工作方式為斷續(xù)周期性工作制。 （2）起動(dòng)電流較?。涸陔娞萦媒涣麟妱?dòng)機(jī)的鼠籠式轉(zhuǎn)子的設(shè)計(jì)與制造上，雖然仍采用低電阻系數(shù)材料制作導(dǎo)條，但是轉(zhuǎn)子的短路環(huán)卻用高電阻系數(shù)材料制作，使轉(zhuǎn)子繞組電阻有所提高。這樣，一方面降低了起動(dòng)電流，使起動(dòng)電流降為額定電流的2．5～3．5倍左右，從而增加了每小時(shí)允許的起動(dòng)次數(shù)；另一方面，由于只是轉(zhuǎn)子短路端環(huán)電阻較大，利于熱量直接散發(fā)，綜合效果使電動(dòng)機(jī)的溫升有所下降。而且保證了足夠的起動(dòng)轉(zhuǎn)矩，一般為額定轉(zhuǎn)矩的2．5倍左右。不過(guò)，與普通交流電動(dòng)機(jī)相比，其機(jī)械特性硬度和效率有所下降，轉(zhuǎn)差率也提高到0．1～0．2。機(jī)械特性變軟，使調(diào)速范圍增大，而且在堵轉(zhuǎn)力矩下工作時(shí)，也不致燒毀電機(jī)。 （3）電動(dòng)機(jī)運(yùn)行噪聲低：為了降低電動(dòng)機(jī)運(yùn)行噪聲，采用滑動(dòng)軸承。此外，適當(dāng)加大定子鐵芯的有效外徑，并在定子鐵芯沖片形狀等方面均作合理處理。 制動(dòng)器 電梯采用的是機(jī)一電摩擦型常閉式制動(dòng)器，所謂常閉式制動(dòng)器，指機(jī)械不工作時(shí)制動(dòng)器制動(dòng)，機(jī)械運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí) 松閘。電梯制動(dòng)時(shí)，依靠機(jī)械力的作用，使制動(dòng)帶與制動(dòng)輪摩擦而產(chǎn)生制動(dòng)力矩；電梯運(yùn)行時(shí)，依靠電磁力使制動(dòng)器松閘，因此又稱(chēng)電磁制動(dòng)器。根據(jù)制動(dòng)器產(chǎn)生電磁力的線圈工作電流，分為交流電磁制動(dòng)器和直流電磁制動(dòng)器。由于直流電磁制動(dòng)器制動(dòng)平穩(wěn)，體積小，工作可靠，電梯多采用直流電磁制動(dòng)器。因此這種制動(dòng)器的全稱(chēng)是常閉式直流電磁制動(dòng)器。 制動(dòng)器是保證電梯安全運(yùn)行的基本裝置，對(duì)電梯制動(dòng)器的要求是：能產(chǎn)生足夠的制動(dòng)力矩，而且制動(dòng)力矩大小應(yīng)與曳引機(jī)轉(zhuǎn)向無(wú)關(guān)；制動(dòng)時(shí)對(duì)曳引電動(dòng)機(jī)的軸和減速箱的蝸桿軸不應(yīng)產(chǎn)生附加載荷；當(dāng)制動(dòng)器松閘或制動(dòng)時(shí)，要求平穩(wěn)，而且能滿足頻繁起、制動(dòng)的工作要求；制動(dòng)器應(yīng)有足夠的剛性和強(qiáng)度；制動(dòng)帶有較高的耐磨性和耐熱性；結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、緊湊、易于調(diào)整；應(yīng)有人工松閘裝置；噪聲小。 制動(dòng)器功能基本要求： ①當(dāng)電梯動(dòng)力電源失電或控制電路電源失電時(shí)，制動(dòng)器能立即進(jìn)行制動(dòng)。 ②當(dāng)轎廂載有125％額定載荷并以額定速度運(yùn)行時(shí)，制動(dòng)器應(yīng)能使曳引機(jī)停止運(yùn)轉(zhuǎn)。 ③電梯正常運(yùn)行時(shí)，制動(dòng)器應(yīng)在持續(xù)通電情況下保持松開(kāi)狀態(tài)；斷開(kāi)制動(dòng)器的釋放電路后，電梯應(yīng)無(wú)附加延遲地被有效制動(dòng)。 ④切斷制動(dòng)器的電流，至少應(yīng)用兩個(gè)獨(dú)立的電氣裝置來(lái)實(shí)現(xiàn)。電梯停止時(shí)，如果其中一個(gè)接觸器的主觸點(diǎn)未打開(kāi)，最遲到下一次運(yùn)行方向改變時(shí)，應(yīng)防止電梯再運(yùn)行。 ⑤裝有手動(dòng)盤(pán)車(chē)手輪的電梯曳引機(jī)，應(yīng)能用手松開(kāi)制動(dòng)器并需要一持續(xù)力去保持其松開(kāi)狀態(tài)。 制動(dòng)器的工作原理：當(dāng)電梯處于靜止?fàn)顟B(tài)時(shí)，曳引電動(dòng)機(jī)、電磁制動(dòng)器的線圈中均無(wú)電流通過(guò)，這時(shí)因電磁鐵芯間沒(méi)有吸引力、制動(dòng)瓦塊在制動(dòng)彈簧壓力作用下，將制動(dòng)輪抱緊，保證電機(jī)不旋轉(zhuǎn)；當(dāng)曳引電動(dòng)機(jī)通電旋轉(zhuǎn)的瞬間，制動(dòng)電磁鐵中的線圈同時(shí)通上電流，電磁鐵芯迅速磁化吸合，帶動(dòng)制動(dòng)臂使其制動(dòng)彈簧受作用力，制動(dòng)瓦塊張開(kāi)，與制動(dòng)輪完全脫離，電梯得以運(yùn)行；當(dāng)電梯轎廂到達(dá)所需停站時(shí)，曳引電動(dòng)機(jī)失電、制動(dòng)電磁鐵中的線圈也同時(shí)失電，電磁鐵芯中的磁力迅速消失，鐵芯在制動(dòng)彈簧的作用下通過(guò)制動(dòng)臂復(fù)位，使制動(dòng)瓦塊再次將制動(dòng)輪抱住，電梯停止工作。 減速器 減速器被用于有齒輪曳引機(jī)上。安裝在曳引電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)軸和曳引輪轉(zhuǎn)軸之間。 減速器(箱)的種類(lèi)及其特點(diǎn)：蝸桿減速器是由帶主動(dòng)軸的蝸桿與安裝在殼體軸承上帶從動(dòng)軸的蝸輪組成，其速比可在18～120范圍內(nèi)，蝸輪的齒數(shù)不少于30，其效率不如齒輪減速器，但其結(jié)構(gòu)緊湊，外型尺寸不大。 蝸桿減速器特點(diǎn)：傳動(dòng)比大，噪音小、傳動(dòng)平穩(wěn)，而且當(dāng)由蝸輪傳動(dòng)蝸桿時(shí)，反效率低，有一定的自鎖能力；可以增加電梯制動(dòng)力矩，增加電梯停車(chē)時(shí)的安全性。 聯(lián)軸器 聯(lián)軸器是連接曳引電動(dòng)機(jī)軸與減速器蝸桿軸的裝置，用以傳遞由一根軸延續(xù)到另一根軸上的扭矩，又是制動(dòng)器裝置的制動(dòng)輪。在曳引電動(dòng)機(jī)軸端與減速器蝸桿軸端的會(huì)合處。 電動(dòng)機(jī)軸與減速器蝸桿軸是在同一軸線上，當(dāng)電動(dòng)機(jī)旋轉(zhuǎn)時(shí)帶動(dòng)蝸桿軸也旋轉(zhuǎn)，但是兩者是兩個(gè)不同的部件，需要用合適的方法把它們連接在同一軸線上，保持一定要求的同軸度。 聯(lián)軸器的種類(lèi)： （1）剛性聯(lián)軸器：對(duì)于蝸桿軸采用滑動(dòng)軸承的結(jié)構(gòu)，一般采用剛性聯(lián)軸器，因?yàn)榇藭r(shí)軸與軸承的配合間隙較大，剛性聯(lián)軸器有助于蝸桿軸的穩(wěn)定轉(zhuǎn)動(dòng)。剛性聯(lián)軸器要求兩軸之間有高度的同心度，連接后不同心度不應(yīng)大于0.02mm。 （2）彈性聯(lián)軸器：由于聯(lián)軸器中的橡膠塊在傳遞力矩時(shí)會(huì)發(fā)生彈性變形，從而能在一定范圍內(nèi)自動(dòng)調(diào)節(jié)電動(dòng)機(jī)軸與蝸桿軸之間的同軸度，因此允許安裝時(shí)有較大的同心度(允差0．1mm)，使安裝與維修方便，同時(shí)，彈性聯(lián)軸器對(duì)傳動(dòng)中的振動(dòng)具有減緩作用。 曳引輪 曳引輪是曳引機(jī)上的繩輪，也稱(chēng)曳引繩輪或驅(qū)繩輪。是電梯傳遞曳引動(dòng)力的裝置，利用曳引鋼絲繩與曳引輪緣上繩槽的摩擦力傳遞動(dòng)力，裝在減速器中的蝸輪軸上。如是無(wú)齒輪曳引機(jī)，裝在制動(dòng)器的旁側(cè)，與電動(dòng)機(jī)軸、制動(dòng)器軸在同一軸線上。 (1)曳引輪的材料及結(jié)構(gòu)要求 ①材料及工藝要求：由于曳引輪要承受轎廂、載重量、對(duì)重等裝置的全部動(dòng)靜載荷，因此要求曳引輪強(qiáng)度大、韌性好、耐磨損、耐沖擊，所以在材料上多用QT60—2球墨鑄鐵。為了減少曳引鋼絲繩在曳引輪繩槽內(nèi)的磨損，除了選擇合適的繩槽槽型外，對(duì)繩槽的工作表面的粗糙度、硬度應(yīng)有合理的要求。 ②曳引輪的直徑：曳引輪的直徑要大于鋼絲繩直徑的40倍。在實(shí)際中，一般都取45～55倍，有時(shí)還大于60倍。因?yàn)闉榱藴p小曳引機(jī)體積增大，減速器的減速比增大，因此其直徑大小應(yīng)適宜。 ③曳引輪的構(gòu)造型式：整體曳引輪分成兩部分構(gòu)成，中間為輪筒(鼓)，外面制成輪圈式繩槽切削在輪圈上，外輪圈與內(nèi)輪筒套裝，并用鉸制螺栓連結(jié)在一起成為一個(gè)曳引輪整體。其曳引輪的軸就是減速器內(nèi)的蝸輪軸。 (2)曳引輪繩槽形狀:曳引驅(qū)動(dòng)電梯運(yùn)行的曳引力是依靠曳引繩與曳引輪繩槽之間的摩擦力產(chǎn)生的。 曳引鋼絲繩 曳引鋼絲繩也稱(chēng)曳引繩，電梯專(zhuān)用鋼絲繩聯(lián)接轎廂和對(duì)重，并靠曳引機(jī)驅(qū)動(dòng)使轎廂升降。它承載著轎廂、對(duì)重裝置、額定載重量等重量的總和。曳引機(jī)在機(jī)房穿繞曳引輪、導(dǎo)向輪，一端聯(lián)接轎廂，另一端聯(lián)接對(duì)重裝置。 曳引鋼絲繩一般為圓形股狀結(jié)構(gòu)，主要由鋼絲、繩股和繩芯組成。鋼絲繩股由若干根鋼絲捻成，鋼絲是鋼絲繩的基本強(qiáng)度單元；繩股由鋼絲捻成的每股繩直徑相同的鋼絲繩，股數(shù)多，疲勞強(qiáng)度就高。電梯用一般是6股和8股。繩芯是被繩股的纏繞的撓性芯棒，通常由纖維劍麻或聚烯烴類(lèi)(聚丙烯或聚乙烯)的合成纖維制成，能起到支承和固定繩的作用，且能貯存潤(rùn)滑劑。鋼絲繩中的鋼絲的材料由含碳量為0．4％～1％的優(yōu)質(zhì)鋼制成，為了防止脆性，材料中的硫、磷等雜質(zhì)的含量不應(yīng)大于0．035％。 第2章 曳引機(jī)及其傳動(dòng)系統(tǒng)的工作原理及主要參數(shù) 2.1曳引機(jī)及其傳動(dòng)系統(tǒng)的工作原理 曳引式電梯曳引驅(qū)動(dòng)關(guān)系如圖2－1所示。安裝在機(jī)房的電動(dòng)機(jī)與減速器、制動(dòng)器等組成曳引機(jī)，是曳引驅(qū)動(dòng)的動(dòng)力。曳引鋼絲繩通過(guò)曳引輪一端連接轎廂，一端連接對(duì)重裝置。轎廂與對(duì)重裝置的重力使曳引鋼絲繩壓緊在曳引輪繩槽內(nèi)。電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)由于曳引輪繩槽與曳引鋼絲繩之間的摩擦力，帶動(dòng)鋼絲繩使轎廂和對(duì)重作相對(duì)運(yùn)動(dòng)，轎廂在井道中沿導(dǎo)軌上下運(yùn)行。 圖2－1 電梯曳引傳動(dòng)系統(tǒng) 1－電動(dòng)機(jī)；2－制動(dòng)器；3－減速器；4－曳引繩；5－導(dǎo)向輪；6－繩頭組合； 7－轎廂；8－對(duì)重裝置 轎廂與對(duì)重裝置能做相對(duì)運(yùn)動(dòng)是靠電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)通過(guò)曳引繩和曳引輪間的摩擦力來(lái)實(shí)現(xiàn)的。這種摩擦力又叫曳引力或驅(qū)動(dòng)力。 運(yùn)行中電梯轎廂的載荷和轎廂的位置以及運(yùn)行方向都在變化。為使電梯在各種情況下都有足夠的曳引力，國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)GB 7588—1995《電梯制造與安裝安全規(guī)范》規(guī)定： 曳引條件必須滿足： ?。? 　　　　 式中：T1／T2——為載有125％額定載荷的轎廂位于最低層站及空轎廂位于最高層站的兩種情況下，曳引輪兩邊的曳引繩較大靜拉力與較小靜拉力之比。 ——與加速度、減速度及電梯特殊安裝情況有關(guān)的系數(shù)，一般稱(chēng)為動(dòng)力系數(shù)。 其中:=（g+a）/(g-a)　　　 g——重力加速度 a——轎廂制動(dòng)減速度 ——由于磨損導(dǎo)致曳引輪槽斷面變化的影響系數(shù)(對(duì)半圓或切口槽：＝1，對(duì)V型槽：＝1．2)。 中，f為曳引繩在曳引槽中的當(dāng)量摩擦系數(shù)，α為曳引繩在曳引導(dǎo)輪上的包角。稱(chēng)為曳引系數(shù)。它限定了T1／T2的比值，越大，則表明了T1／T2允許值和T1—T2允許值越大， 也就表明電梯曳引能力越大。因此，一臺(tái)電梯的曳引系數(shù)代表了該臺(tái)電梯的曳引能力。 　　　　　　　　　　　　　　　　　　圖2－2　　曳引機(jī)的工作原理 2.2主要參數(shù) 根據(jù)提供的的參數(shù)，我們可以初選曳引電動(dòng)機(jī)的容量。按靜功率計(jì)算見(jiàn)公式 式中：N--電動(dòng)機(jī)功率，kW； ????? ?Q--電梯額定載重量，kg； ????? ?V--電梯額定速度，m/s； ????? ?K--平-電梯平衡系數(shù)，取0.4～0.5； ????? ?h--電梯機(jī)械傳動(dòng)總效率； ?????? I--鋼絲繩（曳引繩）繞繩倍率。 ???? 按125%額定載重量計(jì)算，Q為1200kg，K平取0.5，h取0.7，I取1，那么計(jì)算結(jié)果 ??? ??N=[1200×1×(1-0.5)]/(102×0.7×1)=8.403(kw) ??? ?因此，選用上海南洋型號(hào)JTD-430,功率12kW的電機(jī)作為曳引電動(dòng)機(jī)即可滿足要求。 2.3曳引力計(jì)算 根據(jù)GB7588-1995《電梯制造與安裝安全規(guī)范》，曳引應(yīng)滿足下列條件見(jiàn)公式T1C1C2/T2 式中 T1/T2—在載有125%額定載荷的轎廂位于最低層站及空載轎廂位于最高層站的情況下，曳引輪兩邊曳引鋼絲繩中的較大靜拉力與較小靜拉力之比； C1—與加速度、減速度有關(guān)的動(dòng)力參數(shù)，C1=(g+a)/(g-a),g為自由落體標(biāo)準(zhǔn)加速度，g=9.8m/s2.a為轎廂制停減速度（或啟動(dòng)加速度）（m/s2）.按GB7588-95的《電梯制造與安裝安全規(guī)范》中的規(guī)定，C1的最小允許值如下： C1值 電梯額定速度 1.10 v<=0.63m/s 1.15 0.63m/su0所以曳引條件符合要求。 ???? 假定電梯用戶選定VJVF10型調(diào)速曳引機(jī)，其參數(shù)如下：載重量1200kg，速度1.0m/s，電機(jī)功率12kW，電機(jī)電流28A，繩輪節(jié)徑φ530mm，繩輪槽數(shù)5個(gè)，曳引繩徑φ13mm，繞繩倍率1:1。 2.4減速器設(shè)計(jì) 按照傳動(dòng)結(jié)構(gòu)的特點(diǎn)，可將減速器分為四大類(lèi)。 a圓柱齒輪減速器 （1） 漸開(kāi)線圓柱齒輪減速器 （2） 圓弧齒圓柱齒輪減速器 b圓錐齒輪減速器 （1） 漸開(kāi)線圓錐齒輪減速器 （2） 雙曲面齒輪減速器 （3） 圓弧齒圓錐齒輪減速器 c蝸桿減速器 （1） 圓柱蝸桿減速器 （2） 環(huán)面蝸桿減速器 （3） 錐蝸桿減速器 d行星齒輪減速裝置 （1） 漸開(kāi)線行星齒輪減速裝置 （2） 少齒差行星齒輪減速裝置 （3） 擺線針輪減速裝置 （4） 諧波齒輪減速裝置 2.5 減速器的基本構(gòu)造 減速器主要由箱體、軸系部件（傳動(dòng)件、軸及軸承組合）及其附件組成。 2.5.1齒輪、軸及軸承組合 齒輪、軸及軸承組成典型的軸系部件，是減速器的重要組成部分，設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)特別注意它們之間的相互影響。 齒輪的設(shè)計(jì)對(duì)軸的強(qiáng)度、剛度及軸承的壽命影響很大。原則上齒輪相對(duì)支撐應(yīng)盡可能對(duì)稱(chēng)布置，這對(duì)減小載荷集中是有利的；高速軸和低速軸上的齒輪布置應(yīng)遠(yuǎn)離輸入、輸出端，以便在彎曲和扭轉(zhuǎn)變形的綜合作用下，有利于緩和載荷集中；多級(jí)傳動(dòng)的中間軸，其上若采用斜齒輪傳動(dòng)，且一輪為主動(dòng)，另一輪為從動(dòng)，兩輪旋向應(yīng)相同，這樣軸向力可以抵消一部分，這對(duì)軸承的設(shè)計(jì)是有利的。當(dāng)齒輪的齒根圓直徑 減速器常采用滾動(dòng)軸承。應(yīng)根據(jù)載荷大小和方向及其他性能要求，選擇合適的軸承型號(hào)。同一軸上的軸承應(yīng)盡量成對(duì)使用，這對(duì)軸系部件的受力以及提高軸承孔的加工精度都是有利的。設(shè)計(jì)時(shí)還需注意軸承的潤(rùn)滑和箱內(nèi)齒輪的潤(rùn)滑的匹配以及軸承的壽命與減速器設(shè)計(jì)壽命的匹配問(wèn)題。 減速器的軸為轉(zhuǎn)軸，起著支撐齒輪、承受彎矩、傳遞轉(zhuǎn)矩和對(duì)軸上零件進(jìn)行軸向定位的作用，因此軸必須有足夠的強(qiáng)度和剛度以及合理的結(jié)構(gòu)形狀。軸的形狀應(yīng)力求簡(jiǎn)單，以減緩應(yīng)力集中。在結(jié)構(gòu)允許的情況下，應(yīng)盡量減小支撐間的跨距，增加軸承和支座的剛度。軸的懸臂端應(yīng)盡可能短。 2.5.2箱體 箱體是減速器中結(jié)構(gòu)和受力最復(fù)雜的零件，目前尚無(wú)完整的理論設(shè)計(jì)方法。因此，一般是在滿足強(qiáng)度、剛度的前提下，同時(shí)考慮結(jié)構(gòu)緊湊、制造方便、質(zhì)量輕及使用方便等方面要求，作經(jīng)驗(yàn)設(shè)計(jì)。 箱體通常用灰鑄鐵鑄造，對(duì)于重載荷或有沖擊載荷的減速器也可以采用鑄鋼箱體。箱體通常做成沿軸心線水平剖分的形式，以便于軸承部件的裝卸。上箱蓋和下箱蓋用螺栓聯(lián)接成一體，軸承座的聯(lián)接螺栓應(yīng)盡量靠近軸承底孔，而軸承座旁的凸臺(tái)，應(yīng)具有足夠的承托面，以便放置聯(lián)接螺栓，并保證旋緊螺栓時(shí)所需的扳手空間，為保證箱體具有足夠的剛度，在軸承孔附近應(yīng)加支撐肋。為保證減速器安置在基礎(chǔ)上的穩(wěn)定性并盡可能減少箱體底座平面的機(jī)械加工面積，箱體底座一般不采用完整的平面。 按照現(xiàn)代工業(yè)美學(xué)的要求，箱體造型設(shè)計(jì)出現(xiàn)了下列趨勢(shì)：外表幾何形狀簡(jiǎn)單，限于直線平面，軸承孔露在外面而肋藏在箱體里面；裝地腳螺栓用地腳不伸出箱體的外表面；起吊減速器用的吊耳與箱體鑄成一體，箱體沒(méi)有伸出部分，使減速器在傳動(dòng)的總體布局中易于配置；箱蓋頂部的水平面是加工剖分面和安裝時(shí)對(duì)準(zhǔn)減速器用的工藝基準(zhǔn)面；箱體內(nèi)的貯油空間增大。當(dāng)然這種外貌比較整齊美觀的箱體結(jié)構(gòu)也存在某些公認(rèn)的缺點(diǎn)：質(zhì)量稍有增加；鑄造造型工時(shí)多；內(nèi)部清理和涂漆困難。為了減少這些缺點(diǎn)，對(duì)中小型減速器，可只在低速級(jí)軸孔處下設(shè)肋板，一減少肋板數(shù)目。 2.5.3附件 為了保證減速器的正常工作，除了應(yīng)對(duì)齒輪、軸、軸承組合和箱體的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)予以足夠的重視外，還應(yīng)考慮到為減速器注油、排油、檢查油面高度、加工及拆裝檢修時(shí)箱蓋與箱座的精確定位，吊裝等輔助零件和部件的合理選擇和設(shè)計(jì)。 2.5.4減速器的傳動(dòng)比分配 在設(shè)計(jì)兩級(jí)或多級(jí)減速器時(shí)，合理地分配各級(jí)傳動(dòng)的傳動(dòng)比很重要，因?yàn)樗鼘⒂绊憸p速器的傳動(dòng)性能、尺寸、質(zhì)量及潤(rùn)滑方式等。根據(jù)所選的是齒輪-蝸桿減速器，這類(lèi)減速器，當(dāng)齒輪布置在高速級(jí)時(shí)，為使箱體內(nèi)結(jié)構(gòu)緊湊和便于潤(rùn)滑，通常取齒輪傳動(dòng)比i1<=2~2.5；。當(dāng)蝸桿布置在高速級(jí)時(shí)，可使傳動(dòng)有較高的效率，這時(shí)取齒輪傳動(dòng)的傳動(dòng)比i2=(0.03~0.06)i為宜。 第4章 本章標(biāo)題 第3章 減速器設(shè)計(jì) 3.1減速器傳動(dòng)類(lèi)型的選擇 減速器按傳動(dòng)方法分可分為：齒輪減速器和蝸桿減速器。其中蝸桿傳動(dòng)用于傳遞交錯(cuò)軸之間的運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力。 齒輪減速器的主要優(yōu)點(diǎn)：工作可靠，使用壽命長(zhǎng)；瞬時(shí)傳動(dòng)比為常數(shù)；傳動(dòng)效率高；結(jié)構(gòu)緊湊；功率和速度適用范圍很廣等。缺點(diǎn)是：齒輪制造需專(zhuān)用機(jī)床和設(shè)備，成本較高；精度低時(shí)，振動(dòng)和噪聲較大；不宜用于軸間距離大的傳動(dòng)等。 蝸桿傳動(dòng)的主要優(yōu)點(diǎn)是：結(jié)構(gòu)緊湊、工作平穩(wěn)、無(wú)噪聲、沖擊振動(dòng)小以及能得到很大的單級(jí)傳動(dòng)比，而且具有一定自鎖功能。它的缺點(diǎn)是：傳動(dòng)效率比齒輪傳動(dòng)低，需要貴重的減摩性有色金屬。 綜合上述兩類(lèi)減速器的優(yōu)缺點(diǎn)，蝸桿減速器適合作為電梯曳引機(jī)的減速器。 3.2常用蝸桿傳動(dòng)的分類(lèi)及特點(diǎn) 常用蝸桿傳動(dòng)的分類(lèi)及特點(diǎn)見(jiàn)表3－1： 表3－1 常用蝸桿傳動(dòng)的分類(lèi)及特點(diǎn) 傳動(dòng)類(lèi)別 蝸桿型式 特點(diǎn)及使用范圍 圓柱蝸桿傳動(dòng) 普通圓柱蝸桿傳動(dòng) 阿基米德圓柱蝸桿 加工方便，應(yīng)用較廣泛。但導(dǎo)角大時(shí)加工較困難。不易磨削，傳動(dòng)效率較低，齒面磨損較快。因此，一般用于頭數(shù)較少、載荷較小、轉(zhuǎn)速較低或不太重要的傳動(dòng) 法向直廓圓柱蝸桿 容易實(shí)現(xiàn)磨削，因此加工精度容易保證，效率較高。一般用于頭數(shù)較多（3頭以上）、轉(zhuǎn)速較高和要求較精密的傳動(dòng)中 漸開(kāi)線圓柱蝸桿 錐面包絡(luò)圓柱蝸桿 加工容易，可以磨削。因此能獲得較高的精度。開(kāi)始得到較廣泛的應(yīng)用 圓弧圓柱蝸桿 可以磨削。在冶金礦山、起重、化工、建筑等機(jī)械中得到日益廣泛的應(yīng)用 環(huán)面蝸桿 傳動(dòng) 平面一次包絡(luò)環(huán)面蝸桿 蝸桿均為平面包絡(luò)環(huán)面蝸桿，可淬硬磨削，因此加工精度、效率較高，承載能力較大。在冶金、起重、化工和重型機(jī)械等行業(yè)得到日益廣泛的應(yīng)用。 一次包絡(luò)環(huán)面蝸桿加工不需要滾刀，而二次包絡(luò)環(huán)面蝸桿加工要滾刀，但后者的承載能力更大 平面二次包絡(luò)環(huán)面蝸桿 直廓環(huán)面蝸桿（球面蝸桿） 是雙包圍環(huán)面蝸桿的一種；應(yīng)用較廣泛，但蝸桿必須人為修形，難以淬火磨削；蝸輪只能飛刀近似加工 本次設(shè)計(jì)選用圓弧圓柱蝸桿傳動(dòng)傳為曳引機(jī)的減速器。 3.3蝸桿傳動(dòng)的幾何尺寸計(jì)算 因?yàn)闇p速器要有一定的自鎖性，所以蝸桿的頭數(shù)和蝸輪的齒數(shù)要符合原理。 為了不使蝸輪發(fā)生根切現(xiàn)象，必須滿足的條件是：蝸桿蝸輪嚙合參數(shù)搭配見(jiàn)表3－2 表3－2 （摘自GB/T9147—1999） 中心距a/mm 公稱(chēng)傳動(dòng)比i 模數(shù)m/mm 蝸桿分度圓直徑/mm 蝸桿頭數(shù) 蝸輪齒數(shù) 蝸輪變位系數(shù) 實(shí)際傳動(dòng)比 63 31.5 3 32 1 31 0.167 31 40 2.5 26 39 0.5 39 50 2 26 49 0.5 49 80 31.5 3.8 38.4 31 0.5 31 40 3 32 41 0.833 41 50 2.5 30 51 0.5 51 63 2.25 26.5 29 0.167 59 100 31.5 4.8 46.4 31 0.5 31 40 3.8 38.4 41 0.763 41 50 3.2 36.6 50 0.531 50 63 2.75 32.5 60 0.455 60 125 31.5 6.2 57.6 30 0.516 30 40 4.8 46.4 41 0.708 41 50 4 44 50 0.750 50 對(duì)圓弧圓柱蝸桿傳動(dòng)比較適宜, 選； 查上表可得： 中心距a： a＝80mm； 公稱(chēng)傳動(dòng)比i： i=40； 模數(shù)m： m=3mm； 蝸桿分度圓直徑： ＝32mm； 蝸輪齒數(shù)： ＝41，≥17符合要求； 實(shí)際傳動(dòng)比； ； 蝸輪的分度圓直徑: 　　　　　　　　　　　　　　??；　　　　　　　　 蝸桿分度圓柱導(dǎo)程角： 　　　　　　　　　　　　　　　??；　　　　　　 ； 蝸桿直徑系數(shù)： 　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　 蝸桿節(jié)圓柱導(dǎo)程角: 　　　　　　　　　　　　　　　　??；　　　　　　　　　 ； 頂隙c： 　　　　　　　　　　　　　　　　　　?。ㄆ渲校?；　　　　　　　　　??； 蝸桿齒頂高； 　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　??；　　　　　　　　　　　　　　　　　 ； 蝸輪的齒頂高： 　　　　　　　　　　　　　　　　　　　??；　　　　　　　　　　 　　 ； 蝸桿齒根高： 　　　　　　　　　　　　　　　　　　??；　　　　　　　　　　　　　　 ； 蝸輪齒根高： 　　　　　　　　　　　　　　　　　　??；　　　　　　　　　　　　　 ； 蝸桿節(jié)圓直徑： 　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　；　　　　　　　　　　　　　　 ； 蝸輪的節(jié)圓直徑： 　　　　　　　　　　　　　　　　　　　??；　　　　　　　　　　　　　　 蝸桿齒頂圓直徑： 　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　??；　　　　　　　　　　　　　　　　　　 ； 蝸輪喉圓直徑： 　　　　　　　　　　　　　　　　　　??；　　　　　　　　　　　　　　 ； 蝸桿齒根圓直徑： 　　　　　　　　　　　　　　　　　　??；　　　　　　　　　　　　　　　　 ； 蝸輪齒根圓直徑： 　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　；　　　　　　　　　　 ； 蝸桿軸向齒距： 　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　??；　　　　　　　　　　　　　　　　 ； 蝸桿的軸向齒厚： 　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　??；　　　　　　　　　　 ； 蝸桿的法向齒厚： 　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　??；　　　　　　　　　　　　　　 ； 蝸桿分度圓法向弦齒高： 　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　??；　　　　　　　　　　　　　 蝸桿螺紋部分長(zhǎng)度： 　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　??；　　　　　　　　　　　　　　　 ； 蝸輪最大外圓直徑： 　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　??；　　　　　　　　　　　　 ； 蝸輪輪緣寬度： 　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　??；　　　　　　　　　　　　　　　　 ； 蝸輪咽喉母賀半徑： 　　　　　　　　　　　　　　　　　　　??；　　　　　　　　　　　　　 ； 蝸輪齒根圓弧半徑： 　　　　　　　　　　　　　　　　　　；　　　　　　　　　　　　　 ； 滑動(dòng)速度： ； ； 　　　　　　　　　　　　　　　　　??；　　　　　　　　　　　　 ； 傳動(dòng)效率： 　　　　　　　　　　　　　　　　　　??；　　　　　　　　　　　　　 3.4 圓柱蝸桿傳動(dòng)的受力分析 圓柱蝸桿傳動(dòng)的受力情況如圖3－1所示： 圖3-1 圓柱蝸桿傳動(dòng)的受力 蝸桿軸傳遞的轉(zhuǎn)矩： 　　　　　　　　　　　　　　　(其中)；　　　　　　　 ； 蝸輪傳遞的轉(zhuǎn)矩： 　　　　　　　　　　　　　　　　　??；　　　　　　　　　　　　　 ； 蝸桿圓周力： 　　　　　　　　　　　　　　　　　??；　　　　　　　　　　　　 ； 蝸桿軸向力： 　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　??；　　　　　　　　　　　　 ; 蝸桿徑向力： 　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　??；　　　　　　　　　　　　 　　　　　　??； 蝸輪軸向力： 　　　　　　　　　　　　　　　　　??；　　　　　　　　　　　　 蝸輪圓周力： 　　　　　　　　　　　　　　　?。弧　　　　　　　　　? 蝸輪徑向力： ； 法向力： ； 　　　　　　　　　??；　　　　　　　 3.5 蝸桿傳動(dòng)材料選擇 考慮到蝸桿傳動(dòng)難于保證高的接觸強(qiáng)度，滑動(dòng)速度又較大，以及蝸桿變形等因素，故蝸桿、蝸輪不能都用硬材料制造，通常為蝸輪應(yīng)該用減摩性良好的軟材料制造。 蝸輪材料及其力學(xué)性能見(jiàn)表3-3： 表3-3 蝸輪材料及其力學(xué)性能 蝸輪材料 鑄造方法 力學(xué)性能 適用的滑動(dòng)速度 一側(cè)受載 兩側(cè)受載 ZCuAl10Fe3 砂模 金屬模 196 490 540 見(jiàn)表3-7 80 90 63 80 ≤10 ZCuAl10Fe3Mn2 砂模 金屬模 － 490 540 － 100 － 90 ≤10 ZcuZn38Mn2Pb2 砂模 金屬模 － 245 345 60 － 55 － ≤10 HT150 砂模 － 150 40 25 ≤2 HT200 砂模 － 200 47 30 ≤2～5 HT250 砂模 － 250 55 35 ≤2～5 蝸桿的材料及其力學(xué)性能見(jiàn)表3-4 表3-4　無(wú)錫青銅、黃銅及鑄鐵的許用接觸應(yīng)力（單位） 蝸輪材料 蝸桿材料 滑動(dòng)速度 0.25 0.5 1 2 3 4 6 8 ZCuAl10Fe3 ZCuAl10Fe3Mn2 鋼經(jīng)淬火* － 245 225 210 180 160 115 90 ZcuZn38Mn2Pb2 鋼經(jīng)淬火* － 210 200 180 150 130 95 75 HT200、HT150(120～150HB) 滲碳鋼 160 130 115 90 － － － － HT150(120～150HB) 調(diào)質(zhì)或淬火鋼 140 110 90 70 － － － － 注：標(biāo)有*的蝸桿如未經(jīng)淬火，其需降低20% 根據(jù)蝸輪及蝸桿的受力情況，滑動(dòng)速度選擇材料，具體情況如下： 蝸輪的材料：ZCuAl10Fe3 蝸桿的材料：淬火鋼 許用接觸應(yīng)力 3.6圓柱蝸桿傳動(dòng)強(qiáng)度計(jì)算和剛度驗(yàn)算 圓柱蝸桿傳動(dòng)的破壞形式，主要是蝸輪齒表面產(chǎn)生膠合、點(diǎn)蝕和磨損，而輪齒的彎曲折斷卻很少發(fā)生。因此，通常多按齒面接觸強(qiáng)度計(jì)算。因，故不進(jìn)行彎曲強(qiáng)度核算。 查參考文獻(xiàn)《機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)(第五版)，機(jī)械傳動(dòng)單行本》： 查圖14－4－5得： ； 查圖14－4－7得： 查圖14－4－10得： ； 查圖14－4－11得： ； 查表14－4－12得： K＝1.1； 接觸強(qiáng)度設(shè)計(jì)：　　 　　　　　　　　　　　　　　??；　　　　　　　　　　　　　　 .； ； ； ； 接觸強(qiáng)度校核：　 　　　　　　　　　　　　??；　　　　　　　　　 ； 接觸強(qiáng)度符合設(shè)計(jì)要求。 剛度的校核： 查參考書(shū)《機(jī)械設(shè)計(jì)（第四版）》13.7可知,蝸桿的中心撓度： ； ； 剛度設(shè)計(jì)符合要求。 3.7 蝸桿傳動(dòng)的布置與潤(rùn)滑油方式 蝸桿傳動(dòng)潤(rùn)滑油方式的選擇見(jiàn)表3－5 表3－5 蝸桿傳動(dòng)潤(rùn)滑油方式 滑動(dòng)速度 ≤1 1～2.5 ＞2.5～5 ＞5～10 工作條件 重載 重載 中載 — 潤(rùn)滑方法 浸油潤(rùn)滑 浸油或噴油潤(rùn)滑 從上面計(jì)算數(shù)據(jù)可得，選用的潤(rùn)滑方法是浸油潤(rùn)滑。 采用油池潤(rùn)滑時(shí)，蝸桿選擇布置在下方。蝸桿浸入油中的深度能浸入螺旋的牙高，且油面不超過(guò)滾動(dòng)軸承最低滾動(dòng)體的中心。 箱體的散熱面積： 　　　　　　　　　　　　　　??；　　　　　　　　 ； 箱體的工作溫度： 　　　　　　　　　　??；　　　　　　　 ； 箱體的工作溫度適宜。 第4章 曳引輪的設(shè)計(jì) 曳引輪是曳引機(jī)上的繩輪，也稱(chēng)曳引繩輪或驅(qū)繩輪。是電梯傳遞曳引動(dòng)力的裝置，利用曳引鋼絲繩與曳引輪緣上繩槽的摩擦力傳遞動(dòng)力，裝在減速器中的蝸輪軸上。 曳引輪的設(shè)計(jì)包括曳引輪的材料、形狀、參數(shù)計(jì)算。 4.1曳引輪參數(shù)的計(jì)算 曳引輪直徑D≥40d(d為鋼絲繩直徑)。 [3]；　　　　 　　　　　 式中：是轎廂速度（m/s） i－減速器傳動(dòng)比； e-曳引比； n-電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速（r/min）； ； 4.2 曳引輪的材料及結(jié)構(gòu) 材料及工藝要求：由于曳引輪要承受轎廂、載重量、對(duì)重等裝置的全部動(dòng)、靜載荷，因此要求曳引輪強(qiáng)度大、韌性好、耐磨損、耐沖擊，所以在材料上多用QT60－2球墨鑄鐵。為了減少曳引鋼絲繩在曳引輪繩槽內(nèi)的磨損，除了選擇合適的繩槽槽形外，對(duì)繩槽的工作表面的粗糙度、硬度應(yīng)有合理的要求[9]。 曳引輪的直徑：曳引輪的直徑要大于鋼絲繩直徑的40倍。在實(shí)際中，一般都取45到55倍，有時(shí)還大于60倍。因?yàn)闉榱藴p小曳引繩的彎曲應(yīng)力，增加曳引繩的使用壽命，一般希望曳引輪的直徑越大越好，但曳引輪大會(huì)使曳引機(jī)體積增大，減速器的速比增大，因此其直徑大小應(yīng)適宜。 曳引輪的構(gòu)造型式：整體曳引輪分成兩部分構(gòu)成，中間為輪筒(鼓)，外面制成輪圈式繩槽切削在輪圈上），外輪圈與內(nèi)輪筒套裝，并用鉸制螺栓連結(jié)在一起成為一個(gè)曳引輪整體。其曳引輪的軸就是減速器內(nèi)的蝸輪軸。 4.3曳引輪繩槽形狀分析 曳引驅(qū)動(dòng)電梯運(yùn)行的曳引力是依靠曳引繩與曳引輪繩槽之間的摩擦力產(chǎn)生的。因此曳引輪繩槽的形狀直接關(guān)系到曳引力的大小和曳引繩的壽命、曳引輪繩槽的形狀，常用的有半圓槽（如圖4－1a）、帶切口的半圓槽（又稱(chēng)凹形槽）(如圖4－1b)、V形槽、半圓槽（如圖4－1c）： 圖4-1　常用曳引輪繩槽的形狀 1)半圓槽與曳引繩接觸面積大，曳引繩變形小，有利于延長(zhǎng)曳引繩和曳引輪壽命，但這種繩槽的當(dāng)量摩擦系數(shù)小，因此曳引能力低。為了提高曳引能力，必須用復(fù)繞曳引繩的方法以增大曳引繩在曳引輪上的包角，它多用在全繞式高速無(wú)齒輪曳引機(jī)直流電梯上，半圓槽還廣泛用于導(dǎo)向輪、轎頂輪、對(duì)重輪的繩槽。 2)V形槽： V形槽的兩側(cè)，對(duì)曳引繩產(chǎn)生很大的擠壓力，曳引繩與繩槽的接觸面積小，接觸面的單位壓力大，曳引繩變形大，曳引繩與繩槽間具有較高的當(dāng)量摩擦系數(shù)，可以獲得很大的驅(qū)動(dòng)力。但這種繩槽的槽形和曳引繩的磨損都較快，而且當(dāng)槽形磨損，曳引繩中心下移時(shí)，槽形就接近帶切口的半圓槽，當(dāng)量摩擦系數(shù)很快下降。因此這種槽形的范圍受到限制，只有在輕載、低速電梯上應(yīng)用。 3)凹形槽： 帶切口的半圓槽，它是在半圓槽的底部切制了一條楔形槽，曳引繩與繩槽接觸面積減小，比壓增大，曳引繩在楔形槽處發(fā)生彈性變形，部分楔入溝槽中，使當(dāng)量摩擦系數(shù)大為增加，一般為半圓槽的1.5到2倍，使曳引能力增加。這種槽形既有當(dāng)量摩擦 系數(shù)大，又有曳引繩磨損小，特別是當(dāng)槽形磨損，曳引繩中心下移，由于預(yù)制的楔形槽的作用，使當(dāng)量摩擦系數(shù)基本保持不變的優(yōu)點(diǎn)，使這種槽形在電梯曳引輪上應(yīng)用最多。 為保證電梯的曳引力及電梯安全運(yùn)行，選用凹形槽。 第5章 實(shí)驗(yàn)與調(diào)試 第5章 制動(dòng)器和聯(lián)軸器的選擇 制動(dòng)器是用于機(jī)構(gòu)或機(jī)器減速或使其停止的裝置，它是保證機(jī)構(gòu)或機(jī)器正常安全工作的重要部件。 電力制動(dòng)只能消耗機(jī)構(gòu)或機(jī)器的一部分動(dòng)能，減小或限制其運(yùn)動(dòng)速度，不能使運(yùn)動(dòng)停止。機(jī)械式制動(dòng)器則具有減速、停止及支持等功能。 為了減小制動(dòng)轉(zhuǎn)矩，縮小制動(dòng)器尺寸，通常將制動(dòng)器裝在機(jī)構(gòu)的高速軸上，或裝在減速器的輸入軸上。 5.1 制動(dòng)器類(lèi)型的選擇 按工作狀態(tài)分類(lèi)，制動(dòng)器可分為常閉式和常開(kāi)式。常閉式制動(dòng)器靠彈簧或重力的作用經(jīng)常處于緊閘狀態(tài)，而機(jī)構(gòu)運(yùn)行時(shí)，則用人力或松閘器使制動(dòng)器松閘。與此相反，常開(kāi)式制動(dòng)器經(jīng)常處于松閘狀態(tài)，只有施加外力時(shí)才能使其緊閘。常用制動(dòng)器性能特點(diǎn)及用見(jiàn)表5-1： 表5－1 常用制動(dòng)器性能特點(diǎn)及應(yīng)用 制動(dòng)器名稱(chēng) 特點(diǎn)及應(yīng)用說(shuō)明 外抱塊式制動(dòng)動(dòng)器 構(gòu)造簡(jiǎn)單可靠，散熱好。瓦塊有充分和均勻的退距，調(diào)整間隙方便。對(duì)于直形制動(dòng)臂，制動(dòng)轉(zhuǎn)矩大小與轉(zhuǎn)向無(wú)關(guān)，制動(dòng)輪軸不受彎曲作用力。但包角和制動(dòng)轉(zhuǎn)矩小，制造比帶式制動(dòng)器復(fù)雜，杠桿系統(tǒng)復(fù)雜，外形尺寸大。應(yīng)用較廣，適于工作頻繁及空間較大場(chǎng)合。 內(nèi)漲蹄式制動(dòng)器 兩個(gè)內(nèi)置的制動(dòng)蹄沿徑向向外擠壓制動(dòng)鼓，產(chǎn)生制動(dòng)轉(zhuǎn)矩。結(jié)構(gòu)緊湊，散熱性好，密封容易，可用于安裝空間受限制的場(chǎng)合，廣泛用于輪式起重機(jī)及各種車(chē)輛。 帶式制動(dòng)器 構(gòu)造簡(jiǎn)單緊湊。包角大，制動(dòng)轉(zhuǎn)矩大。制動(dòng)輪軸受較大的彎曲作用力，制動(dòng)帶的比壓和磨損不均勻。簡(jiǎn)單和差動(dòng)帶式制動(dòng)器的制動(dòng)轉(zhuǎn)矩大小均與旋轉(zhuǎn)方向有關(guān)，限制了應(yīng)用范圍。散熱差。適于大型機(jī)器，要求結(jié)構(gòu)緊湊的制動(dòng)。 盤(pán)式制動(dòng)器 利用軸向力使圓盤(pán)或圓錐形摩擦表面壓緊，實(shí)現(xiàn)制動(dòng)。制動(dòng)輪軸不受彎曲。構(gòu)造緊湊。與帶式制動(dòng)器比較，磨損較均勻，制動(dòng)轉(zhuǎn)矩大小與旋轉(zhuǎn)方向無(wú)關(guān)，制成封閉型式，可防塵防潮。摩擦面散熱條件次于塊式和帶式，溫度較高。適于應(yīng)用在緊湊性要求高的場(chǎng)合。 載荷自制盤(pán)式制動(dòng)器 靠重物自重在機(jī)構(gòu)中產(chǎn)生的內(nèi)力制動(dòng)，它能保證重物在升降過(guò)程中平穩(wěn)下降和安全懸吊。主要用于提升設(shè)備及起重機(jī)械的起升機(jī)構(gòu)中。 磁粉制動(dòng)器 主要利用磁粉磁化時(shí)所產(chǎn)生的剪力來(lái)制動(dòng)。體積小，重量輕，激磁功率小且制動(dòng)轉(zhuǎn)矩與轉(zhuǎn)動(dòng)件的轉(zhuǎn)速無(wú)關(guān)。但磁粉會(huì)引起零件磨損。適用于自動(dòng)控制及各種機(jī)器的驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)中。 磁渦流制動(dòng)器 堅(jiān)固耐用，維修方便，調(diào)速范圍大。但低速時(shí)效率低，溫升高，必需采取散熱措施。常用于有垂直負(fù)載的機(jī)械中，吸收停車(chē)前的動(dòng)能，以減輕停止式制動(dòng)器的負(fù)載。 5.2電磁制動(dòng)器的工作原理及其選用 電梯制動(dòng)器的工作原理： 當(dāng)電梯處于靜止?fàn)顟B(tài)時(shí)，曳引電動(dòng)機(jī)、電磁制動(dòng)器的線圈中均無(wú)電流通過(guò)，這時(shí)因電磁芯間沒(méi)有吸引力、制動(dòng)瓦塊彈簧壓力作用下，將制動(dòng)輪抱緊，保證電機(jī)不旋轉(zhuǎn)；當(dāng)曳引電動(dòng)機(jī)通電旋轉(zhuǎn)的瞬間，制動(dòng)電磁鐵中的線圈同時(shí)通上電流，電磁鐵芯迅速磁化吸合，帶動(dòng)制動(dòng)臂使其制動(dòng)彈簧受作用力，制動(dòng)瓦塊張開(kāi)，與制動(dòng)輪完全脫離，電梯得以運(yùn)行；當(dāng)電梯轎廂到達(dá)所需停站時(shí)，曳引電動(dòng)機(jī)失電、制動(dòng)電磁鐵中的線圈也同時(shí)失電，電磁鐵芯中的磁力迅速消失，鐵芯在制動(dòng)彈簧的作用下通過(guò)制動(dòng)臂復(fù)位，使制動(dòng)瓦塊再次將制動(dòng)輪抱住，電梯停止工作。 電磁制動(dòng)器的外形見(jiàn)圖5－1所示： 圖5－1　電磁制動(dòng)器的外形 圖中1——制動(dòng)彈簧調(diào)節(jié)螺母；2——制動(dòng)瓦塊定位彈簧螺栓；3——制動(dòng)瓦塊定位螺栓； 4——倒順螺母；5——制動(dòng)電磁鐵；6——電磁鐵芯；7——定位螺栓；8——制動(dòng)臂； 9——制動(dòng)瓦塊；10——制動(dòng)材料；11——制動(dòng)手輪；12——制動(dòng)彈簧螺桿； 13——手動(dòng)松閘凸輪（緣）；14——制動(dòng)彈簧 本次設(shè)計(jì)為電梯設(shè)計(jì)，電梯是垂直運(yùn)輸工具，選用磁渦流制動(dòng)器。 5.2聯(lián)軸器型號(hào)選擇 一般以聯(lián)軸器所需傳遞的計(jì)算轉(zhuǎn)矩小于所選聯(lián)軸器的作用轉(zhuǎn)矩（T）或標(biāo)準(zhǔn)聯(lián)軸器的公稱(chēng)轉(zhuǎn)矩為原則 　　　　　　　　　　　??；　　　　　　　　　　 式中：——電動(dòng)機(jī)的功率（Kw）； n——電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速（r/min）； K——工作情況系數(shù)； ——?jiǎng)恿C(jī)系數(shù)； ——起動(dòng)系數(shù)； ——溫度系數(shù)； 查參考資料《機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)（第五版）第三卷》表15.1－2得： ； 查參考資料《機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)（第五版）第三卷》表15.1－3得： ； 查參考資料《機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)（第五版）第三卷》表15.1－4得: ； 查參考資料《機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)（第五版）第三卷》表15.1－5得: ； 所以： ； 查參考資料《機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)（第五版）第三卷》表15.1－1，選用聯(lián)軸器的名稱(chēng)為膜片聯(lián)軸器（JB/T9147——2000），JMⅠJ型。 膜片聯(lián)軸器（JB/T9147——2000），JMⅠJ型的主要性能： 轉(zhuǎn)矩范圍：； 軸徑范圍：； 最高轉(zhuǎn)速：； 軸向許用相對(duì)位移：； 角向：； 膜片聯(lián)軸器（JB/T9147——2000），JMⅠJ型的特點(diǎn)及應(yīng)用說(shuō)明： 易平衡，不需潤(rùn)滑，對(duì)環(huán)境的適應(yīng)性強(qiáng)，且結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，裝拆方便，工作可靠，無(wú)噪聲，有一定的補(bǔ)償性能和緩沖性能。 結(jié)論 結(jié)論 本設(shè)計(jì)是根據(jù)曳引機(jī)各部件的原理、工作狀況來(lái)計(jì)算設(shè)計(jì)各部件，也綜合