基于多層建筑的小型電梯傳動系統(tǒng)設(shè)計摘要隨著社會的不斷發(fā)展，中國城市化的水平越來越高，而電梯作為人們在城市生活中不可或缺的運輸工具必將越來越體現(xiàn)其價值。我國大多數(shù)多層建筑居民樓都沒有安裝電梯，居住在高層的居民，尤其是老年人，上下樓、搬運東西都很不便。普通電梯安裝要求高，而且價格以及安裝、維護費用昂貴。本項目力求研制出一種新型電梯，現(xiàn)有建筑物經(jīng)過簡單改造就可安裝；也可安裝在新的建筑物上以提升房屋品質(zhì)。本項目主要針對沒有預(yù)留井道現(xiàn)有建筑物，在綜合考慮安裝、制造、施工等多方面因素及滿足整套系統(tǒng)的可靠性之下研究與之相適應(yīng)的電梯傳動裝置和結(jié)構(gòu)。在經(jīng)過查找資料、計算及考慮各方面因素后，我決定精心設(shè)計一種電梯,在不過多地改造居民樓的前提下，采用把型剛固定在墻壁上，轎箱沿著型鋼運行，在型鋼上安裝齒條，齒條與轎箱上的齒輪配合傳動，來提升轎箱，傳動部分采用蝸輪蝸桿一級減速機構(gòu)，并且利用自瑣的特性，把電動機、減速器都固定在轎箱上，轎箱的的下面安裝隨行電纜。其產(chǎn)品為社會所能承受，將會受到歡迎，市場前景可觀，確實給社會帶來方便。該項研究涉及到機械設(shè)計、機械制造、材料學(xué)、自動控制、建筑結(jié)構(gòu)等方面的跨學(xué)科內(nèi)容,無論是對社會,還是對行業(yè)都會產(chǎn)生重大影響。關(guān)鍵詞：電梯，蝸輪蝸桿，自鎖，齒輪齒條Amini-elevatorelevatoroftraditionalsystemdesign

onMulti-storeybuildingAuthor:xiewenwei

Tutor:LiAnsheng

AbstractWiththecontinuousdevelopmentofthesociety,thelevelofChina'surbanizationishigherandhigher,whiletheelevatorasanindispensiblemeansoftransportinurbanlifewillincreasinglyreflectsitsvalue.Inourcountry,mostofthemulti-storeyresidentialbuildingshavenotinstalledelevators,fortheresidentslivinginthehigh-level,especiallytheelderlypeople,itisinconvenienttogoupanddownstairsorcarrythings.Theinstallationrequirementsofcommonelevatorsarestrict,andtheirpriceandthefeeofinstallationandmaintenancearehigh.Theprojectstrivestoinventanewtypeofelevatorthatcanbeinstalledintheexistingbuildingsthroughthesimplealteration,anditcanalsobeinstalledinnewbuildingstoimprovethehousequality.Theprojectaimstotheexistingbuildingswhichhavenotthereservationhoistway.Syntheticallyconsideringtheinstallation,manufacturing,constructionandotherfactorsandmeetingthereliabilityoftheentiresystem,westudytheelevatorrollingdeviceandstructureswhichcorrespondsto.Aftersearchingforinformation,calculatingandconsideringvariousfactors,Idecidetoelaboratelydesignakindofelevator.Simplyalertingtheresidentialbuildings,wehaveHtypesteelfixedonthewall,lift-boxmovingalongtheHtypesteel.ThematchofrackonHtypesteelandawheelgearonlift-boxelevateslift-box.Themovingpartadoptsthefirst-leveldecelerationinstitutionofhandleturbinewormandmakesuseofthecharacteristicofauto-lock.Theelectricmotoranddeceleratemachinearefixedonthelift-box,underneathwhichweinstallanaccompanyingelectriccable.Thisproductcanbeacceptedbythesocietyanditwillbewelcome.Itsmarketprospectisconsiderable,andindeeditwillbringconveniencetothesociety.Theresearchinvolvesmachinedesign,machinemanufacturing,materialscience,automaticcontrol,buildingconstructionetc.cross-curricularcontents.Bothforsocietyandindustryitwillhaveasignificantimpact.Keywords:elevator,handleturbineworm,auto-lock,pinionandrack目錄TOC\o"1-5"\h\z\o"CurrentDocument"摘要 I\o"CurrentDocument"緒論 1課題背景 1設(shè)計的背景 1項目的前景分析 2\o"CurrentDocument"電梯傳動方案的選擇 2\o"CurrentDocument"原動機的選擇 7\o"CurrentDocument"傳動零件的設(shè)計計算 9齒輪軸的計算 94.2齒輪的設(shè)計計算 9齒條的設(shè)計 12齒輪軸上零件的設(shè)計 15\o"CurrentDocument"5聯(lián)軸器的設(shè)計 17選擇聯(lián)軸器的類型 17\o"CurrentDocument"6減速器的設(shè)計及潤滑 18減速器各軸的運動、動力參數(shù) 186.2蝸桿副的設(shè)計 19蝸桿傳動的潤滑 22\o"CurrentDocument"總結(jié) 23\o"CurrentDocument"致謝 24\o"CurrentDocument"參考文獻 25緒論課題背景電梯是機電一體化的典型產(chǎn)品，大力開發(fā)電梯產(chǎn)品不僅可以供給各行業(yè)部門所需的運載設(shè)備而且可用帶動高新機電技術(shù)的發(fā)展。電梯可分為兩大類：一類是垂直升降電梯（簡稱垂直或通常所謂的電梯），一類是自動扶梯（含自動人行道，簡稱扶梯或電扶梯）。垂直電梯是建筑物內(nèi)垂直（或接近垂直）運輸工具的總稱。其種類十分繁多，可從不同的角度進行分類，常見的有下列幾種：1、按用途分類有：乘客電梯（客梯）、客貨電梯、貨梯（載貨電梯）、病床電梯（醫(yī)梯）、住宅電梯、服務(wù)電梯（雜物梯）、船舶電梯、觀光電梯和車輛電梯（汽車庫）。2、按驅(qū)動方式分類有：直流電梯、交流電梯、液壓電梯、齒輪齒條電梯、直線電動機驅(qū)動電梯（有被交流電梯代用的趨勢）。3、按轎廂運行速度方式分類（暫時規(guī)定）有：低速電梯（v<lm/s）、中速電梯（v<l?2m/s）、高速電梯（v>2?5m/s）、超高速電梯（v>5m/s）。4、按操作控制方式分類有：手柄開關(guān)操作電梯、控鈕控制電梯、信號控制電梯、集稱選控制電梯、并聯(lián)控制電梯、群控電梯。5、 按有無司機分類有：有司機電梯、無司機電梯、有/無司機電梯。6、 特殊電梯有：斜行電梯、立體停車場電梯、建筑施工電梯。近幾年來，中國電梯行業(yè)迅速崛起，龐大的市場潛力令世界矚目。1980年，全國制造電梯2249臺，到2005年底全國生產(chǎn)電梯達(dá)到13.5萬臺。26年間，中國電梯產(chǎn)量增長了60多倍，年產(chǎn)量達(dá)到并超過世界總量的1/3，電梯制造企業(yè)和制造總量居全球第一，中國已經(jīng)成為電梯制造大國。隨著社會發(fā)展和物質(zhì)生活水平的提高，電梯成為人們工作、生活中不可或缺的樓宇交通工具，而電梯轎廂正是乘客了解電梯性能、感受電梯品質(zhì)、品評電梯檔次的最直接環(huán)節(jié)。資本和技術(shù)主宰一切的時代已經(jīng)過去，創(chuàng)意的時代已經(jīng)來臨。這句從美國硅谷到華爾街的流行語，現(xiàn)在流行到了中國。作為世界上為數(shù)不多的電梯設(shè)計大賽，設(shè)計作品必須著眼未來，必須致力于讓我們的生活每天都發(fā)生細(xì)微變化，致力于創(chuàng)造更理想的生活方式、創(chuàng)造更和諧的生活空間，彰顯多彩多姿的電梯文化，倡導(dǎo)電梯轎廂設(shè)計的最新理念，探討電梯轎廂設(shè)計的未來發(fā)展方向。正是基于此，中國電梯協(xié)會，中國電梯雜志編輯部、上海三菱電梯有限公司共同舉辦“上海三菱杯中國電梯轎廂設(shè)計大賽”，提出“人文、科技、時尚”的主題，其目的是表彰、推動、宣傳、展示電梯轎廂設(shè)計中的原創(chuàng)思維與創(chuàng)新精神；發(fā)現(xiàn)優(yōu)秀的轎廂設(shè)計人才；探尋未來的轎廂設(shè)計趨勢，使電梯轎廂在設(shè)計上達(dá)到科技、人性化與美感的高度融合和統(tǒng)一。項目的前景分析據(jù)統(tǒng)計資料，我國大約有3億人居住在城市。他們住居的樓房基本上都沒有安裝電梯，再考慮到各個城市的消費水平，在大、中型城市的居民都需要現(xiàn)粗略計算這種小型電梯的需求量。假設(shè)每200人需要電梯一部，則約需要15萬部電梯的。本次設(shè)計的電梯也可以安裝在其他建筑物上，由此推斷，本項目的需求市場很大。為了便于電梯使用時的管理，可以安裝電梯使用記費系統(tǒng)，所有的乘客必須刷卡乘坐電梯。這樣，方便了小區(qū)物主對電梯使用的管理，既節(jié)省了管理上的資金，有給業(yè)主的使用帶來了很多方便。電梯傳動方案的選擇最早的垂直運輸電梯采用卷輪結(jié)構(gòu)，稱為鼓輪式電梯。這種電梯在使用

上很不安全。當(dāng)電梯上下行程控制元件失靈，超越頂層的極限位置接近樓板時，鋼絲繩繼續(xù)被鼓輪卷繞，轎廂會撞擊樓板，以致鋼絲繩被拉斷，轎廂從最高處自由落下，引起重大事故。為解決這種電梯的缺點，人們將電梯從卷揚結(jié)構(gòu)變?yōu)橐芬Y(jié)構(gòu)，大輪稱為曳引輪，被曳引電動機拖動旋轉(zhuǎn)。這種設(shè)計方式避免對重與轎廂相互碰撞。連接轎廂于對重是鋼絲繩，稱為曳引鋼繩，這種曳引方法的特點是：當(dāng)轎廂運行至頂層時，對重處于底層；轎廂運行至底層時，對重處于頂層，若電梯曳引電機失控，向上、下極限位置運行時，對重或轎廂將達(dá)到地坑地面，然后曳引鋼絲繩開始打滑，不會出現(xiàn)鋼絲繩被拉斷的事故。同時，由于曳引電機鋼繩不在鼓輪上纏繞，可以方便D增加鋼絲繩的根數(shù)，電梯曳引方式的改變大大提高了電梯的安全性⑷。電梯作為一種運輸機械，它要求其傳動裝置能滿足大距離在垂直方向上運動，并且有較高的傳動精度和傳動效率，通過對各種能實現(xiàn)上、下運動的機構(gòu)進行，主要有以下幾種：第一；鋼絲繩式：通過鋼絲繩的拽引轎廂，實現(xiàn)轎廂的升降。第二；液壓、氣壓式：向液壓（氣壓）缸中輸入液壓油（氣體），使活塞實現(xiàn)升縮，把活塞的末端與轎廂連接，實現(xiàn)轎廂的升降。第三；齒輪齒條式：固定導(dǎo)向軌道和安裝齒條，在轎廂上安裝齒輪，由電動機帶動齒輪旋轉(zhuǎn)，變轉(zhuǎn)動為直線運動，從而達(dá)到轎廂上下運行的目的。第四；螺桿式：把大螺母與轎廂想連接，螺桿垂直布置，通過電動機帶動桿旋轉(zhuǎn)，由于螺桿螺母間有螺旋角，把螺桿的轉(zhuǎn)動變成螺母的上下運動，從而使與螺母連接在一起的轎廂上下運動。本次設(shè)計所研究的電梯主要安裝于已經(jīng)建成的房屋，這些房屋一般都沒有預(yù)留安裝電梯的機房，為這些房子設(shè)計電梯，既需要考慮各種傳動方式的優(yōu)缺點，又要考慮把這些傳動方式合理地與建筑物連接起來，要求對建筑不能有較大的改造施工。既要考慮其實用性和安裝的問題。通過現(xiàn)場參觀各種居民樓房的建筑布局，發(fā)現(xiàn)步行樓梯的布置位置主要有圖2-1所示的兩種：

我國現(xiàn)有的居民樓的步行樓梯的布置方式，主要有以上兩種。對于這兩種形式的樓房，在其步行梯的墻面上安裝電梯，主要考慮因素有以下幾點：第一；電梯的安裝位置是否影響步行樓梯的正常使用；第二；電梯安裝運行后，是否對建筑物的墻體結(jié)構(gòu)的受力狀況有影響；第三；安裝的電梯與搭配是否和諧。如果要在樓房的其他位置安裝電梯，對建筑物的施工工程量較大。按照現(xiàn)行的電梯安裝情況，大多建筑物在安裝電梯前就預(yù)留井道。如果對已經(jīng)建成的樓房增加井道，這將增加施工成本。通過查閱相關(guān)資料，和請教有實際工程經(jīng)驗的工人師傅，認(rèn)為比較合理的安裝位置為圖2-1所示的AB電梯的安裝在步行電梯的一側(cè)，把電梯的入口設(shè)置在一樓和二樓之間的平臺處，在每兩層之間的平臺設(shè)置出入口，居住在各層的居民上下半層就可以方便乘坐電梯。擬定電梯安裝位置后，選用合適的驅(qū)動方式。圖2-2所示驅(qū)動方式，都只適合在預(yù)留井道的前提下安裝電梯，它們只適合于安裝于建筑物的內(nèi)部。如果不進行較大規(guī)模的土建施工，不能采用這幾種傳動方式應(yīng)用于實際工程中。如果采用螺桿式，這種傳動方式要求把大螺母與轎廂連接起來，螺母與一根豎直的螺桿相配合，螺桿的軸線平行與墻的表面。工作時，電動機通過一套傳動系統(tǒng)，帶動螺桿的旋轉(zhuǎn)，由于螺旋副的特點，螺母就沿螺桿軸線方向運動，帶動轎廂上下運動，達(dá)到上下運送貨物或人的目的。建筑施工時，必然要求在安裝電梯的墻壁一側(cè)建立地基，把螺桿豎直安裝，并且螺桿的垂直度要求較高。如果從建筑物上引出拉桿，保證螺桿的豎直，這種方式可以滿足螺桿垂直度要求。但是，這種方式影響了轎廂的上下運行。如果采用其他方式固定螺桿工程造價會很高，再加上螺旋副制造難度較大，加工成本高。選用此傳動方案，工程造價高，不適合用來做較大距離的傳動。通過各種方案的比較，綜合考慮使用性和經(jīng)濟性能，擬用齒輪齒條傳動方式。傳動機構(gòu)示意圖如圖2-3所示：iiES6-U廠X H八7[圖2-3電梯傳動系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖1、齒條2、齒輪3、軸承4、聯(lián)軸器5、軸6、錐齒輪7、聯(lián)軸器8、蝸輪蝸桿減速器9、電動機9采用齒輪齒條傳動，齒條固定在建筑物上，齒輪安裝在轎廂上，電動機

帶動齒輪旋轉(zhuǎn)，變轉(zhuǎn)動為直線運動，從而達(dá)到轎廂上下運行的目的。根據(jù)電梯的使用條件，以及電梯的起升高度較低等特點，轎廂的額定運行速度過高將會產(chǎn)生振動、噪音。參考采用齒輪齒條傳動的施工電梯的設(shè)計,我們初定電梯的運行速度為0?4m/s。原動機的選擇電動機是電梯上升的動力源，電梯的運行狀況和舒適性主要由電機決定。選擇滿足功能要求的電機是能否設(shè)計好電梯的關(guān)鍵。所選的電動機應(yīng)有較大起動轉(zhuǎn)矩倍數(shù)并適于短時重復(fù)工作。參考電梯設(shè)計規(guī)范，電動機的工作制與工作級別有相關(guān)要求，設(shè)計規(guī)范要求：不頻繁使用的設(shè)備，其驅(qū)動機構(gòu)的工作級別可參考GB3811定為M4-M5級，電動機的接電持續(xù)率不低于25%：較繁忙使用的設(shè)備，其驅(qū)動機構(gòu)的工作級別不低于M6,電動機的接電持續(xù)率不低于40％。所設(shè)計的電梯工作時啟動頻繁，啟動的轉(zhuǎn)矩較大。設(shè)計任務(wù)要求，電梯的最大承載重量為500kg,電梯的運行速度為小于1m/sm/s。并且電梯能頻繁啟動，運行平穩(wěn)。按設(shè)計要求，以及工作條件查閱相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)，選用小功率變頻調(diào)速三相異步電動機，此種電機適用于變頻調(diào)速電梯。查《減速器設(shè)計實例精解》表2-1可知各機構(gòu)的傳動效率為：耳€0.8；蝸桿耳€0.99；聯(lián)軸器耳 €0.97（—對）；軸承耳€0.96；錐齒輪耳€0.96齒輪齒條工作機的總效率為：n€^2 小,n2,n 耳=0.68總 聯(lián)軸器 蝸輪蝸桿 軸承 錐齒輪齒輪齒條電梯上升所需最大功率：P€旦€mL€500X9?8X°?4€1.96kww1000 1000 1000所以電動機所需工作效率為：P€1.960.68P€1.960.68€2.9kw查選用YTD132-C4/18C型調(diào)壓調(diào)速電動機，電動機的功率為4KW，額定電壓為380V,額定頻率為50Hz,同步轉(zhuǎn)速為1500r/min。pleasecontactQ153893706giveyouperfectdrawings傳動零件的設(shè)計計算齒輪軸的計算取齒輪的模數(shù)為5,齒數(shù)為20,齒輪的分度圓直徑為100mm。電梯上升速度v=0.4m/s。計算安裝齒輪軸的轉(zhuǎn)速n：4-1)60v4-1)n二€mz式中v—轎廂運行速度m—齒輪的模數(shù)z—齒輪的齒數(shù)由式4-1計算得,算傳動系統(tǒng)的傳動比：n=75r/min電動機的轉(zhuǎn)速為1500r/min,由此可以計1500r/mini— —2075r/min4.2齒輪的設(shè)計計算通過查閱相關(guān)材料,根據(jù)實際工程使用情況。取傳動齒輪的模數(shù)為5,齒輪的齒數(shù)為20。齒輪的材料為40Cr,熱處理方式為調(diào)質(zhì)。下面對齒輪進行校核］。所設(shè)計的齒輪用于是開式裝置、低速重載情況下工作。開式齒輪的失效形式主要有輪齒折斷、齒面磨損、齒面膠合等形式。所設(shè)計的齒輪在以上敘述的工作情況下,必須有足夠的、相應(yīng)的工作能力,以保證在整個工作壽命期間不致失效。因此,必須以保證齒面抗磨損及齒根抗折斷能力兩準(zhǔn)則進行計算。由于現(xiàn)階段對齒面抗磨損能力的計算方法尚不完善,對齒輪的設(shè)計計算僅保證齒根彎曲疲勞強度作為設(shè)計準(zhǔn)則。齒輪在受載時,齒根所受的彎矩最大,因此齒根處的彎曲疲勞強度最弱考慮齒輪的制造成本,和工作條件。采用低精度齒輪。這種齒輪的制造誤差較大,實際上多由在齒頂處嚙合的齒輪分擔(dān)較多的載荷,只需按全部載荷作用于齒頂來計算齒根的彎曲強度。建立受力模型來計算（如圖4-1示）：

齒條齒輪齒條齒輪圖4-1齒輪齒條受力簡圖其中：F――作用在齒條上的作用力，其計算式為F二「2cos20假設(shè)齒輪為一懸臂梁。在實際工作時，由于電動機以及減速器的影響，在同時嚙合的齒對間，載荷的分配并不是按接觸線均勻分布。因此，在計算齒輪傳動強度時，按接觸線單位長度上的最大載荷：由于齒輪、齒條所受的力為一對作用力，故齒輪所受力為F。上式可變?yōu)椋篎二Fcos20。二G (4-2)tn 2其中：F 齒輪所受的圓周力，單位為N；tF 作用在齒面上的法向載荷，單位為N；nG——工作時，承載的最大載荷，單位為N.由《機械設(shè)計》公式10-4知，齒根危險截面的彎曲應(yīng)力為TOC\o"1-5"\h\zKFYYr, /,=,=tFaSa<[,] (4一3)FF0bm F把公式4-2帶入4-3得：KGYY€，F(xiàn)aSa<[€] （4一4）F2mbF其中：Y——齒輪應(yīng)力矯正系數(shù)；SaY——齒形系數(shù)；Fam——齒輪的模數(shù)；b——齒輪的厚度；K——齒輪載荷系數(shù).K，KKKKAV?P使用系數(shù)K是考慮齒輪嚙合時外部鄰接裝置引起的附加動載荷影響系A(chǔ)數(shù)。它取決于所使用電動機的機械特性、質(zhì)量比、聯(lián)軸器的類型，查《機械設(shè)計》表10-2可得齒輪的使用系數(shù)K為1.5。A動載荷系數(shù)K是由于直齒輪在嚙合過程中，由雙對齒嚙合到單對齒嚙V合，或是由單對齒嚙合到雙對齒嚙合的過度期間，由于嚙合齒對的剛度發(fā)生變化，查《機械設(shè)計》圖10-8得動載荷系數(shù)K為1.23。V齒間載荷分配系數(shù)K是由于齒輪與齒條嚙合的過程中，不管是單對還是?雙對齒嚙合時，由于齒距誤差及彈性變形等原因，嚙合齒的接觸線長度不一定是齒厚b,進行強度校核時應(yīng)按平均單位載荷大于P的值計算，查《機械設(shè)計》表10-3得齒間載荷分配系數(shù)K為1.21。?齒向載荷分配系數(shù)K是由于軸承對齒輪作不對稱布置，受載前、軸的彎曲變P形很小，齒輪的嚙合正好正常；受載后，軸產(chǎn)生彎曲變形，軸上的齒輪也就隨之偏斜，這就使作用在齒面上的載荷沿接觸線分布不均勻。在校核齒輪的

強度時，為了計算齒面上載荷沿接觸線分布不均勻的現(xiàn)象。根據(jù)《機械設(shè)計》表10-4和圖10-13得：計算得KK=1.32。HPFP綜合以上查閱的數(shù)據(jù)，由公式K，KKKK計算得載荷系數(shù)K=2.946。AV?P查《機械設(shè)計》表10-5可得：齒輪的應(yīng)力矯正系數(shù)為Y=1.55，齒形系數(shù)YSa Fa

把以上數(shù)據(jù)帶入公式4-4中：KGYY— Fa—SaF 2mb—104.4MPa2.946xKGYY— Fa—SaF 2mb—104.4MPa2x5x60齒輪的許用應(yīng)力［，］的計算式為：［,］—KNGFE （4-5）S其中：S——疲勞安全系數(shù)，對于彎曲疲勞強度來說，如果一旦發(fā)生斷齒，就會引起嚴(yán)重事故。查閱特種設(shè)備安全技術(shù)規(guī)范一書，取齒輪的工作級別為M。對應(yīng)的安全系數(shù)為S。4K——考慮應(yīng)力循環(huán)次數(shù)影響的系數(shù)，應(yīng)力循環(huán)次數(shù)的計算方法N是：設(shè)n是齒輪的轉(zhuǎn)速（單位為r/min），j為齒輪每轉(zhuǎn)一圈時，同一齒面嚙合的次數(shù)；L為齒輪的工作壽命，則齒輪的工作應(yīng)力n循環(huán)次數(shù)N按下式計算：N=60njL=60X100X1X360X8XX108h.， 齒輪的疲勞極限。FE查《機械設(shè)計》圖10-20得：,=700MPa:查《機械設(shè)計》圖10-18得：FEKN按公式3-7計算齒輪的許用應(yīng)力［，］為:［，］—-［，］—-1.0x7004.5—155.6MPa由公式3-6計算得齒輪的彎曲應(yīng)力為，—93.97由公式4-5計算的齒輪的F許用應(yīng)力為［，］—155.6比較可知,＜［,］，故所設(shè)計的齒輪符合使用要求。F4.3齒條的設(shè)計當(dāng)標(biāo)準(zhǔn)外齒輪的齒數(shù)增加到無窮多時，齒輪上的基圓和其它圓否變成相互平行的直線，同側(cè)漸開線齒廓也變成了互相平行的斜直線齒廓。分析可知齒條具有以下特點：1）齒條同側(cè)齒廓為平行線,它在與齒頂線平行的任一直線上具有相同齒距p=p=€m；i2）齒條直線齒廓上各點具有相同的壓力角，等于直線齒廓的齒形角，一般為標(biāo)準(zhǔn)值a=a=20，；i當(dāng)齒輪齒條標(biāo)準(zhǔn)安裝時,齒輪分度圓與齒條分度線重合,嚙合角等于齒形角；齒輪以角速度轉(zhuǎn)動，帶動齒條以線速度v=vr作直線移動p 11圖4-2齒輪齒條傳動圖電梯對齒條桿部表面有很高的耐磨要求，為此需要一套表面精加工工藝及加工參數(shù)的設(shè)定，對齒條的表面特征控制，并不能要求最光潔的表面，而是要獲得符合使用要求且能經(jīng)濟加工的表面特征。在齒條和齒輪相對運動時增加了其齒條的磨損。Rz值太小，將降低齒條表面的儲油功能，使齒條和齒輪相對運動時產(chǎn)生干摩擦，加劇了齒條齒輪副的磨損。調(diào)質(zhì)處理前表面清潔度不夠好，滲碳層厚度不夠，層厚不均勻，表面微裂紋密度分布不合理等因素，表面吸附異物等現(xiàn)象，使其表面波形破壞,影響齒條的使用壽命。齒部不得有影響使用性能的缺陷，也不得焊補。精度不低于GB10095和GB10096中規(guī)定的9-8-8級。齒條的校核：齒條的受力模型如圖4-3所示。齒條與齒輪相嚙合，齒條和齒輪的參數(shù)必須相一致。因此，齒條的模數(shù)為5，壓力角為200。齒條的厚度為70mm，在與齒輪相嚙合傳動時，有效的受力長度為齒輪的齒厚b=60mm。齒輪和齒條相嚙合，有時是一對齒嚙合，有時是兩對齒嚙合。當(dāng)齒條的齒頂與齒輪的根部相嚙合時，另一對齒也在進入嚙

合，在這種情況下，雖然對齒條的齒根的G/2力臂最長，但是作用在單個齒上的力并不大。此時，齒根的彎曲應(yīng)力并不是最大。齒根所受的最大彎矩發(fā)生在輪齒嚙合點位于單對齒嚙合區(qū)最高點。因此，齒根彎曲強度應(yīng)按載荷作用于單對齒嚙合區(qū)最高點來計算。剪應(yīng)力的計算：齒條根部的截面面積s為：70mmX2輪齒受力為-,其中G為轎廂承載的最大重量。2輪齒根部剪應(yīng)力為：500x9.8500x9.82x1416.8€1.73MPa彎曲應(yīng)力的計算:60x20.242bh2”M=f(h*,c*)m=3G(h*+c*)m=3x500x叫0.25)x5=3.74MPaW bh260x20.242bh2查《機械設(shè)計》表15-1,45鋼的剪切疲勞極限：t€135MPa彎曲疲勞極?1限為Q]€60MPa。取齒條的工作等級為M4,所對應(yīng)的安全系數(shù)為4.5。?1

齒條剪切許用應(yīng)力為:[t]€ €135€30MPa4.5 4.5齒條的許用彎曲應(yīng)力為：[,]€izj€-60€13.3MPa4.5 4.5由計算比較可知t<[t],,<[,]故齒條符合使用要求。齒輪軸上零件的設(shè)計軸承所受載荷的大小、方向和性質(zhì)，是選擇軸承的類型的主要依據(jù)，設(shè)計需要軸承的主要承受收徑向力，軸向承受的載荷很小，軸承的轉(zhuǎn)速較低，軸承的載荷較大，考慮各類軸承的特點。選用圓柱滾子軸承，代號為N211E。下面對軸承進行校核。軸承在軸上的布置如圖4-4所示：rzo_rzo_Fa圖4-4軸承安裝圖計算A、B、C處所受的力：由圖示可知，C處的作用力F的大小即為此軸所支撐轎廂的重量,c即:F二G/2=250X9.8=2450Nc對A處：固定B點，A、C兩出的力對B點的力矩為零，列平衡方程為：L?F200?2450Fa= c€ €74242NL 66ab對B處：固定A點，B、C兩出的力對A點的力矩為零，列平衡方程為:

廠LxF266x2450/F= € €98742NbL 66ab計算A、B兩處軸承的計算軸向力，對于圓柱滾子軸承，由《機械設(shè)計》表13-5可得，徑向動載荷系數(shù)X取1，軸向動載荷系數(shù)Y取1.2。因為兩軸承在工作時軸向載荷很小，在計算時可以忽略不記。在軸承在實際工作時，支乘中會出現(xiàn)一些附加載荷，如沖擊力、慣性力、以及軸撓曲或軸承的座變形產(chǎn)生的附加力等因素的影響。在計算時，為了避免這些影響，在計算當(dāng)量動載荷時應(yīng)乘上載荷系數(shù)。故實際計算時，軸承的當(dāng)量動載荷應(yīng)為：P€fFbpb（4-6）giveyouperfectdrawingsP€fFP€fFbpb（4-6）giveyouperfectdrawingsapapleasecontactQ3053703061驗算軸承壽命：因P>P，在計算時應(yīng)按B端軸承的受力大小進行驗算:b a查表得，型號為N211E軸承的基本額定動載荷。取指數(shù),€10。把以上求得數(shù)據(jù)帶入軸承壽命計算公式13-5進行計算：3L€1°L（C）,=106（80200）；€619489h

h60nP60x75148113設(shè)電梯的使用壽命為20年，每年按360天計算，每天平均運行時間為8小時。計算軸承的設(shè)計壽命L為：hL€360x8x20=57600hh比較軸承的設(shè)計壽命和軸承的計算壽命可知L>L。故所設(shè)計的軸承滿足使hh用要求。5聯(lián)軸器的設(shè)計1、為了隔離振動與沖擊，從機械設(shè)計教材中選擇單行套柱銷聯(lián)軸器。這種聯(lián)軸器制造容易，裝拆方便，成本較低，適用于連接載荷平穩(wěn)、需正反轉(zhuǎn)或啟動頻繁的傳遞中小轉(zhuǎn)矩的軸。2、計算聯(lián)軸器的計算轉(zhuǎn)矩計算轉(zhuǎn)矩Ta=KAT2.9公稱轉(zhuǎn)矩T=9.55*1061500=18.46N*MTca=1.5*18.46=27.69N*M從GB/T4323-2002中查得TL6型彈性注銷聯(lián)軸器的許用轉(zhuǎn)矩為31.5N*M,許用最大轉(zhuǎn)矩為6300r/min軸經(jīng)在20-22之間較合適。6減速器的設(shè)計及潤滑減速器各軸的運動、動力參數(shù)1、各軸轉(zhuǎn)速電機軸轉(zhuǎn)速：n€1500r/min0減速器高速軸：n€n€1500r/min10減速器低速軸：n€ni€1500r/min=75r/min2i201、各軸功率電動機軸：P€2.9kW0減速器高速軸P€P，聯(lián)軸器€2.9%0.99kW€1.44kWi2 2減速器低速軸：P€P, €1.44X0.8kW€1.15kW21蝸桿2、各軸轉(zhuǎn)矩電動機軸：TOC\o"1-5"\h\zP 2.9T€9550亠€9550X N-m=18.46N-m\o"CurrentDocument"0 n 15000減速器高速軸：P 1.44T€9550—€9550X N-m=9.17N-m\o"CurrentDocument"n 15001減速器低速軸:P 1.15T€9550亠€9550x N-m=146.43N-m\o"CurrentDocument"n 7526.2蝸桿副的設(shè)計1、選擇材料、熱處理方式和公差等級考慮到蝸桿傳動傳遞的功率不大，速度不太高有相對滑動速度，蝸桿選用45號鋼，表面淬火處理，HBC=45~50。設(shè)相對滑動速度v€6m/s,故蝸輪選用鑄鋁鐵青銅sZCuA110Fe3金屬模鑄件，選用8級精度。2、 確定蝸桿頭數(shù)由《減速器設(shè)計實例精解》表10-5選取z€3,則z€iz€20x3=601213、 初步設(shè)計傳動的主要尺寸因為是軟齒面閉式傳動，故按齒面接觸疲勞強度進行設(shè)計。則有m2d…9KT(e)21 2z[?]2H蝸輪傳遞轉(zhuǎn)矩T=146430N€mm2載荷系數(shù)K二KKK。由《減速器設(shè)計實例精解》(以下未標(biāo)明的均出自本書)表AV,10-6查的工作情況系數(shù)K=1.0；設(shè)渦輪圓周速度v<3m/s，取動載荷系數(shù)K=1.0；因A 2 v工作平穩(wěn)，故取齒向載荷分布系數(shù)K=1.0，則K二KKKxxAV,許用接觸應(yīng)力[?]=K[?]。由表10-7查取基本許用接觸應(yīng)力[?]二180MPa。HNHOHH彈性系數(shù)Z=^MPa，則模數(shù)m和蝸桿分度圓直徑dE 1m2d>9KT( e)2=9…1.0…146430<( )2mm=289.24mm?1 2z[?] 60x1802H由表10-8選取m=3.15，dm2d=3.152x35.5=352mm3114、計算傳動尺寸(1)蝸輪分度圓直徑為d=mz=3.15x60=189mm222)傳動中心距11a= (d+d)= (35.5+189)=112.25mm21225、驗算蝸輪圓周速度v、相對滑動速度v，及傳動總效率n2s1)蝸輪圓周速度v2兀dnv= ^2—2 60x1000兀x189x75= =0.74m/s<3m/s60x1000與初選符合K=1.0合適v(2)導(dǎo)程角pleasecontactQ3053703061giveyouperfectdrawings螺旋角系數(shù)Y。Y40.2€Y€1- €1-—€0.71， 140 140(4)許用彎曲應(yīng)力。由表10-10查得Q] €90MPaOF則抗彎強度為：1.53KT 1.53x1.0x146430c€ 2YY€ x2.2x0.71=17.54?Q]FddmFa2， 33.5x189x3.15 OF128、計算蝸桿傳動其他幾何尺寸1)蝸桿齒頂高：h€h*m€1x3.15mm€3.15mma1 a全齒高：h二2h*m+c€2x1x3.15+0.2x3.15mm=6.93mm1a齒頂圓直徑：d二d+2h*m=33.5+2x1x3.15mm=39.8mma1 1a齒根圓直徑：d二d—2h*m—2c=35.5—2…1.0…3.15—2…0.2…3.15mm=27.94mmf1 1a蝸桿螺旋長度為：b>(11+0.06z)m€(11+0.06x60)x3.15mm=45.99mm12取b=46mm1蝸桿軸向齒距：p€^m€3.15k€9.896mmx蝸桿螺旋線導(dǎo)程：p€zp€3x9.896mm€29.688mma1x蝸輪蝸輪齒頂圓直徑：d€(z+2h*)m€(60+2x1)x3.15€195.3mma2 2a

齒根圓直徑：TOC\o"1-5"\h\z\o"CurrentDocument"d€d—2h*m—2c=189—2xlx3.15—2x0.2x3.15=181.44mmf2 2a外圓直徑：d€d?1.5m€195.3?1.5x3.15mm=200.03mme2 a2齒寬：b€2m(0.5+i：‘q+1)=2x3.15x(0.5+丫10+1)=24.04mm齒寬角：b 24.04…€2arcsin—2=(2arcsin )。=85.25。\o"CurrentDocument"d 35.51咽喉母圓半徑：d 195.3r€a一—€112.25一mm=14.6mm0222輪緣寬度：—<0.75d€0.75x39.8mm二29.85mm取b=29mma19、熱平衡計算取油溫t=701,周圍空氣溫度t=20°C,通風(fēng)良好，取K€15W/(m2?C),傳動總s效率為0.8，則散熱面積為：人 1000P(1-n)A€ —K(t-1)s0m2人 1000P(1-n)A€ —K(t-1)s0m2€0.384m26.3蝸桿傳動的潤滑潤滑對蝸桿傳動來說，具有特別重要的意義．因為當(dāng)潤滑不良時，傳動的效率將顯著降低，并且會帶來劇烈的磨損和產(chǎn)生膠合破壞的危險，所以采用粘度大礦物油進行良好的潤滑，在潤滑劑中加入添加劑，使其提高抗膠合的能力．蝸桿傳動所采用的潤滑油潤滑方法及潤滑裝置與齒輪傳動的基本相同．本設(shè)計采用220號工業(yè)油潤滑．本設(shè)計中閉式傳動采用油池潤滑，在攪油損耗不致過大的情況下，應(yīng)有適當(dāng)?shù)挠土浚@樣不僅有利于動壓油膜的形成，而且有助于散熱?？偨Y(jié)雖然每學(xué)期都安排了課程設(shè)計或者實習(xí)，但是沒有一次像這樣的課程設(shè)計能與此次相比，設(shè)計限定了時間長，而且是一人一個課題要求更為嚴(yán)格，任務(wù)更加繁多、細(xì)致、要求更加嚴(yán)格、設(shè)計要求的獨立性更加高。要我們充分利用在校期間所學(xué)的課程的專業(yè)知識理解、掌握和實際運用的靈活度。在對設(shè)計的態(tài)度上的態(tài)度上是認(rèn)真的積極的。通過近一學(xué)期畢業(yè)設(shè)計的學(xué)習(xí)，給我最深的感受就是我的設(shè)計思維得到了很大的鍛煉與提高。作為一名設(shè)計人員要設(shè)計出有創(chuàng)意而功能齊全的產(chǎn)品，就必須做一個生活的有心人。多留心觀察思考我們身邊的每一個機械產(chǎn)品，只有這樣感性認(rèn)識豐富了，才能使我們的設(shè)計思路具有創(chuàng)造性。為什么這樣說呢？就拿我設(shè)計的電梯傳動系統(tǒng)來說吧，最初老師讓我搜集些資料，設(shè)計一個方案出來，達(dá)到設(shè)計目標(biāo)。我選擇了電梯傳動系統(tǒng)這一課題來作為我的畢業(yè)設(shè)計這是對