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1、机械被花保合偏我残行计算说明书设计题目电梯机械部分系统结构设计摘要本课程设计的目的是设计一种用于较高层建筑的乘客电梯,其轿厢由电力拖 动，运行在两根垂直度小于15的刚性导轨上，在规定楼层间输送人或货物。 本设计方案的主要特点是采用两级圆柱斜齿轮传动装置和曳引机采用2:1绕 法。相比蜗轮蜗杆传动，采用齿轮传动传动效率更高，这一点在电动机的选择部 分有所体现。曳引机采用2:1绕法，相当于一级减速比为2:1的减速装置，有 利于降低减速器的减速比，从而有利于减速器的设计。结合课程内容，本课程设计的主要内容包括：总体方案设计、传动装置计算、 装配草图绘制、正式装配图绘制、零件图绘制和设计计算说明书的编写
2、。其中， 传动装置的计算主要包括：高速级齿轮传动设计和校核，低速级齿轮传动设计和 校核，高速轴、中间轴和低速轴的设计和校核，轴承的选择和校核，键的设计和 校核，箱体及其他部件的设计等。本次课程设计，较为完整地展现了减速器这一工业生产中常用的机械部件设 计过程。通过查阅相关资料，综合运用机械设计、机械原理、材料力学、理论力 学、制造工程基础、工程制囱等多门学科的知识，解决设计过程中的相关问题。 最终完成的内容包括Solidworks三维模型、Autocad二维装配图以及零件图以及 设计说明书。目录1、 设计任务书12、 总体方案设计33、 高速级齿轮传动设计17四、低速级齿轮传动设计265、 高
3、速轴的设计与校核356、 中速轴的设计与校核457、 低速轴的设计与校核568、 高速轴的轴承选择与校核659、 中速轴的轴承选择与校核68十、低速轴的轴承选择与校核71十一、高速轴键的选择与校核（联轴器）74十二、中速轴键的选择与校核（齿轮2） 75十三、中速轴键的选择与校核（齿轮3） 76十四、低速轴键的选择与校核（齿轮4） 77十五、低速轴键的选择与校核（联轴器）78十六、箱体及其他零部件设计8（）十七、润滑与密封84十八、技术要求84十九、课程设计总结86参考文献86正文项目-内容设计计算依据和过程计算结果一、设计任务书1.设计要求电梯是一种固定提升设备，其轿，厢由电力 拖动，运行在两
4、根垂直度小于15的刚性导轨 上，在规定楼层间输送人或货物。电梯按用途 可以分为：客梯、货梯、客货梯、观光梯、杂 货梯等；按速度可分为：低速梯、快速梯、高 速梯和超高速梯。电梯是由曳引机的曳引轮，通过曳引轮槽 与曳引绳之间的摩擦力实现正常运行。电梯的 主要结构包括曳引机、轿厢、轿门、层门、对 重层门、导轨、导靴、安全钳、限速器、缓冲 器、限位装置和控制柜等。电梯的机械部分主要包括：1）曳引系统：包括电梯传动部分、曳引 机和曳引钢索。2）引导部分：包括导轨、导靴等。3）轿门和层门。4）对重部分：包括对重及安全补偿装 置。5）安全装置：包括安全钳、限速器、缓 冲器和限位开关。根据给定参数设计电梯曳引
5、系统。电梯工作要求安全可靠，乘坐舒适，噪声 小，平层准确。项目-内容设计计算依据和过程计算结果2 .设计数据额定载 质量 现额定 速度 /（m/s）额定加 速度 /（in/s）提升 高度 /m乘客 电梯12501.001.0030表1-13 .设计任务1）曳引系统的传动方案设计。2）齿轮式曳引机的设计。3）按比例绘制曳引系统的原理方案简 图。4）完成传动部分结构装配图1张（用40 或用图纸）。5）编写设计说明书1份。二、总体方案设计1 .电梯结构方案设计电梯轿厢的提升和下 降的曳引，由以前的卷筒式 的提升机构，逐步改进为目 前电梯行业广泛采用的曳 引机式提升机构。因此，在 此次课程设计中，我主
6、要考 虑的是曳引机式提升。最终 的设计图如图2-1。配重的作用是的作用 是减小牵引力，降低所需功 率节省能源。考虑到钢丝绳 的重量不能忽略，曳引轮两 边的重量会不断变化，从而 所需要的曳引机提供的曳 引力也不断变化，运行不稳 定，增加了补偿链。0 2-1通过具体计算，发现采 用定滑轮时，传动比过大， 难以设计减速器，故采用动 滑轮，相当于一个2:1的减 速装置。通过确定曳引轮连 直径和曳引轮二级减速箱电动机3.曳引系统设计计算3.1 配重质量巳知电梯额定载荷，乘客人数16Q = 1250/cg图2-2(757588-2003),取轿厢自重为略大于颔定载荷30%,则可算得配G = 1600/cg
7、G0 = G + a Q为平衡系数，取值|0405G0 = G + a , Q = 1600 +（0. 405）x 舒蜘判21002225）如G = 2150kg|G= 1600% |配重0= 2150kg接的轿厢大小，为使配重与 轿厢有一定距离，增加了一 个调整轮。2 .曳引轮驱动方案确定由于电机的转速很快， 而电梯的运行速度较慢，因 此需要在电动机与曳引机 之间埴加减速装置，其大致的结构如图2-2。项目-内容设计计算依据和过程计算结果3.2钢丝绳的选取假定该乘客电梯提升高度为10层，H = 30m,根据欧洲电梯标准(A81-D,采用三根即以上曳引绳时，静载安全系数K% = 12,静，钢丝绳
8、规格参数如表2- 1公称抗拉强度单强度：157()N/mm2 1770 N/mnT双强度：1370/1770AmW公称直径mm近似重量钢丝绳是小破断载荷，kN天然纤维讶 1(X)6人造纤维讶 1(X)6单强度：15702小病双强度：1370/177()均按15(K)Z/mM单强度计算单强度：1570Mmm2822.221.728.133.21034.733.944.051.91142.041.053.262.81358.657.374.387.61688.886.81131331912512215918722168164213251表2-1项目-内容设计计算依据和过程计算结果项目-内容设计计算
9、依据和过程计算结果初选中公称直径 匠亘血I的人造纤维钢丝 绳，其最小破断载荷 F砧忤= 74,3/cN| 内心1,取轿厢 在最低位置进行计算，H 为单根绳的质量，固为单根 绳所受最大静拉力，设钢丝 绳根数为目3.3当量摩撩系数确 定在电梯制造中常常采 用的三种曳引轮绳槽为：半 圆形槽、半圆形带切口槽、 0形槽，截面图如图2-3取钢丝绳与曳引轮材 料间的摩擦系数nig = H p = 0.30 x 57.3 = 17.19kg则有:1. K静V F破断x 064/1600 + 1250-+ 17.19 x 9.8 x 12 2.77取m=学,即采用三根钢丝绳。n = 3代入可得：图2-3三种槽口
10、的当量摩擦系数分别如下计算:对于半圆形槽：当量摩撩系数:=0.197T勺 = 0.19对于半圆形带切口槽:薪=0 = T 则普2 = 03078“2 = 0.3078=36 一 2nIS卜3 = 0.49883.4曳引轮包角的确 定为保证电梯在运行中 的安全，应使钢丝绳在曳引 轮上不打滑，根据分析和计 算，电梯曳引钢丝绳在下面 两种工作状态下。容易出现 在曳引轮槽上打滑的现象， 根据欧拉公式，可以得出不 打滑条件。尽管P型槽的当量摩擦系数最大，但随着 使用时间的延长，P型槽口会被磨损，从而导 致曳引能力下降，因此本次课程设计选择半圆 形带切口槽，当量摩擦系数匠378详细DWG图纸请力口：三二1
11、爸 爸五四0六3231885406|半圆形带切口槽当量摩擦系数：1 = 0.3078能辑资料H男19岁当7月13日（公历）巨蟹座属虎ill 蠢 2 L - J UE7禽国O小等网瞰僦 椰子树与穿心莲的空间讨论两种情，兄钢丝绳不打滑条件：1）空载电梯上行至最高层站处制动停车状态（同下降启动状态）其不打滑条件为：G + 0.5Q 严G - g gJL 乙其中同为轿厢自重，目为额定载重电动机的选择0 Mo4.1选择电动机类型4.2选择电动机容量传动示意图如回2-4结合实际数据，取6 = 121曰值对于半圆带切口槽取1代入式中“八a . cl ycla 0.3078 a1600 + 0.5 x 125
12、0 e16004 1.2 x 1a N 1.663ra6 = 95.322）装有125%额定载荷的电梯在最底层 站下降制动停车状态（同上升启动状 态）其不打滑条件为：6+1.25（2 严 40d = 5207n772曳引轮直径:2v2 x 1.0n2 = d-6 X 60 = n 9x 60 = 62 R , 2ti 0.3 x 2tt曳引轮转速 1*=! =扁=0782螺旋角系数画为Z = Jcos 0 =4cos 14.25 = 0.984由图2-6查得动载荷系数检二百由表2-8查得齿间载荷分配系数% = 1.726其中:200071 2000 x 87.47耳=4=65= 269。KAF
13、t 1.5 x 2690=-=62.07/V/mm ：0.984X1.5 x 1.17 x 1.726 x26904.619 + 11.3 X1 X . 645.165 X 604.619由式(2-16)应力循环次数为项目-内容设计计算依据和过程计算结果齿面工作硬化系数红为H4- 130260 - 1307_71 7-11 92ZIV1 一/2 -1700 1170-L 工，J由表2-18查得接触强度尺寸系数润滑油膜影响系数为ZL1 = Zvl = ZR1 = ZL2 = Zv2 = ZR2 =1由表2-17查得接触最小安全系数（较高可一心 凤/加=L27靠度）匚驷许用接触应力为接触疲劳强度较
14、为合适，齿轮尺寸无需调4.3验算5.确定传动主要尺寸中心距为di + /65 + 300a = 182.5mm乙乙圆整|a = 182mm周整取|g= 182mm由公式（Z1 + Z2）吃2cos 0R = 13.46。可求得精确的螺旋角也为(Z1 + Z2)叫 _ 1(21+ 97)x3=cs -7=13.460合理。端面模数为mt = 3.084mmmnmt =仆 “0 = 3.084mm) 8sB cosl3.46A -一=3.084 x 21 = 64.779mmQ i -0一1cos p小齿轮直径为4 = 64.779mm大齿轮直径为|d2 = 299.219771771mnZ2=
15、= 3.084 x 97 = 299.219mm cos B小1 = 647nm 齿宽为b2 = 60mm b = 6Qmm,b1 = 64mmfb2 = 60?nm6. 齿根弯曲疲劳强度验算7Z121=23-cos3r-3-cos 13.46小齿轮当量齿数为大齿轮当量齿数为zv? = 1054%=必占,勺产.而乙/s/6.1计算齿根弯曲应力校脸齿根弯曲疲劳强度。使用系数、动载荷系也以及齿间载荷分配系数恒分别为Ka = 1.5,Kv = 1.17,KFa = 1.726由图2-9查得齿向载荷分布系数K/叩=L目其中b 60h = 2.25 x 3 = &89由图 2-20 查得齿形系数11 =
16、 2.78, rffl2 = 2.211，、由图2-21查得应力修正系数丫。 = 1.56,小=1.77 /“、八、* 和2（非变位）重合度系数匕I为0.750.75K =0.25 + =0,25 +sa/cos 8b0.75= 0.25+7=0.6841. / Zo由图2-22查得螺旋角系数= 6875齿根弯曲应力为%= KAKvKFKFa-YEalYSalYx 1.56 x 0.684 x 0.875 = 17(Y. = 1.5 X 1.17 X 1.5 X 1.726 X 7Pr.71MPaY Y1 FQ21 Sa2%2 = aFvY1 Fai1Sal项目-内容设计计算依据和过程计算结果
17、2.21 x 1.77=179.71-rvy= 162.09MP2.78 x 1.561由式（2-17）6.2计算许用弯曲应aFliuSTYNTYVrelTYRrelTYX %=F由图2-30查得齿根弯曲疲劳极限= 305MPa,（7&im2 = 300MPa由表2-17查得弯曲强度最小安全系数Sam% = 160| （较高可靠度）由图2-33查得弯曲强度尺寸系数由图2-32查得弯曲强度寿命系数 入门=0.87, 丫皿2 = ，89 （应力循环次数确 定同接触疲劳强度校核），应力修正系数相对齿根圆角敏感及表面状况系数为YVrelTl = YRrelTl = YVrelT2 = YHrelT2
18、=：1许用齿根应力为305 x 2 x 0.87 x 1 x 1 x 1与Pi -1.6一331.68MPQ300 x 2 x 0.89 x 1 x 1 x 1“ FPL1.6一333.75MPQ63弯曲疲劳强度校核aF1 = 179.71MPa aFpiaF2 = 162.09MPa 1故Jg=Q787螺旋角系数画为=Acos 0 = cos 15.94 = 0.98由表2-8查得齿间载荷分配系数“1726| 苴r200072 2000 x 387.91d3 -100-7753NKAFt 1.5 x 7758b =10Q= 116/V/mm ICON/mmK“a = Khb = L2由表2-
19、9查得齿向载荷分布系数IL其中，非对称支承，调质齿轮精度等级8级，装配时检验调整或对研跑和。Ib / 八 2= 4 + 8 1 +0.6 丁 - +CX10 b = 1.09+ 0.16 X d3) V 3)2- 3X 1.0 +0.31 x 10 X ： 00 = 1.377齿面接触应力为aH=2.41 x 189.8 x 0,787 :0.98X、1.5 x 1.09 x 1.2 x 1工77583.299 + 177 X 100 x 100 X 3.299 - 58由式(2-16)aHlimZNTZLZVZRZWZXSHlim计算许用接触应力项4.2算许用接触应力%，由图2-27查得ZX
20、3 = ZX4 = 1Z nt3 = l.06润滑油膜影响系数为Z. = Zr3 = Zm = Zr = L由表2-17查得接触最小安全系数（较高可一= 1-27| 靠度）匚驷aHP3 = 712.35MPa=645.11MP。 aHpi = 658.59MPq |(tHP4 = 721.99MPa接触疲劳强度较为合适，齿轮尺寸无需调4.3验算中心距为d3 + d4 100 + 3295.确定传动主要尺寸=214.5771771周整取|。= 215mm由公式 + Z吃圆整a - 2cos p|g = 215mm可求得精确的螺旋角网为(z3 + z4)m;l(24 + 79) x 4夕二ms 一
21、五一二 cos2 米 215i63合理。R = 16.63端面模数为飞4八一* ,= 4.1746mmt cos pcos 16.63小齿轮直径为吗/3/ =-=4.1746 x 24= 100.19m时L_C0SP风=4.1746mm大齿轮直径为d2 = 100.19mm4dA = = 4.1746 x 79 = 329.794m?n“cos p齿宽同为d4 = 329.794771mb = lQ0mmfb3 = 105mm,b4 = 100mm6.齿根弯曲疲劳强度睑算7Z324=27Zv3 -cos36 -3-cos 16.63p3 = 105mm小齿轮当量齿数为7Z479=90。4 -COS36 -3-cos 16.63大齿轮当量齿数为b4 = 100mm4 = %由式（2-11）6.1计算齿根弯曲应校脸齿根弯曲疲劳强度。力K = 15K9 = 1.09,K pa = 1.2由图2-9查得齿向载荷分布系数/房=1 3耳其中b 100广 2.25x4 = 1由图 2-20 查得齿形系数= 2.68,心4 = 2.23，、由图2-21查得应力修正系数= 1.58, Y. = 1.77 八、7J。= 1.5 x 1.09 x 138 x 1.2 x MPaSa3 ，Sa4|o （非变位）重合度系数匕I为0.750.7