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1、 机械设计课程设计计算说明书设计题目：电梯机械部分系统设计学院名称：航空科学与工程学院 专业名称：飞行器设计与工程 设计者： 武湖（38050427） 二一一年五月三十日 制目 录设计任务4总体设计方案4曳引系统4轿门开关装置7原动机选择 8传动比分配 9涡轮蜗杆传动设计10圆柱直齿轮齿轮传动设计 15蜗杆轴设计计算22 涡轮轴设计计算30大齿轮轴设计计算38箱体结构及减速器附件设计46箱体设计46箱体附件设计47 22 / 49编号：时间：2021年x月x日书山有路勤为径，学海无涯苦作舟页码：第1页 共1页项目内容设计计算依据和过程计算结果一.设计任务:设计一住宅电梯，额定载质量为630kg
2、,额定速度为1m/s;电梯机械部分包括：曳引部分，引导部分，轿门和层门，对重部分以及安全装置,本次设计主要包括对曳引系统和轿门开关装置的设计，并对曳引系统进行详细设计.二：总体方案设计三.原动机选择1. 曳引系统设计：曳引系统图如下：采用2：1绕法（1） 确定平衡对重重量取轿厢自重为G=760kg，电梯额载Q=630kg，查设计手册可得平衡对重质量G对重=G+0.45Q=1043.5kg；（2） 选取钢丝绳数目初取钢丝绳直径为=11mm，提升高度设为H=30m；单根钢丝绳总质量为m1=12.8kg；：确保规定的安全系数查表可取规定的安全系数为12，即kj=12；查机械设计手册得，n1=G+Qk
3、zu（S0-P1kj）kj；其中G-轿厢自重（N）；Q-额载重量（N）； kj-钢丝绳静载安全系数； kzu-曳引比； S0-单根钢丝绳的破断拉力，查表为10000N；P1-轿厢在最底层位置时，提升高度内单根曳引钢丝绳的重力代入得，n1=10；从限制钢丝绳弹性伸长方面考虑n3=12490QHd2KzmE*SKEZ*KZF其中：E-钢丝绳弹性模量80000N/mm2SKEZ-允许伸长量，查表取为20mm； KZF-填充系数，按标准取为0.9；代入得，n3=7；综合，取钢丝绳数目n=10；（3） 选择并验证绳槽选择绳槽形式：绳槽选择带切口半圆槽，摩擦系数fv=40（sin2-sin2+sin-si
4、n）初取=，=3；则fv=0.14；验证包角是否满足要求：要使电梯在运行过程中不打滑，查机械设计手册需验证在以下两种状态下不打滑：空载电梯在最高站处上升制动状态需满足：T1T2c1c2ef其中T1T2为曳引轮两边的曳引绳较大静拉力与较小静拉力之比，C1为与加速度及电梯特殊安装情况有关的系数，一般称为动力系数，C1=g+ag-a，对客梯，加速度取1ms2，则C1=1.23。C2为由于磨损导致曳引轮槽断面变化的影响系数，对凹形槽，C2=1；f=fv=0.14；代入公式得214； 电梯装有125%额载，在最底站处下降制动状态T1T2c1c2ef代入公式得，161；综合上面得，214180，不合格；可
5、以通过增大f来减小要求，增大=/2，得f=0.18;代入可得167，合格；所以，绳槽采用带切口半圆槽，=，=2；2. 轿门开门机构机构图如下：开门过程看成三个过程：为中间连杆与水平方向的夹角，l3为中间连杆的长度；门全开时=0，门完全关闭=85；（1） 加速阶段：加速度a=0.2m/s2；运动方程：v=-l32sin-l32cos*-=0.2 m/s2;结速阶段v=0.3m/s；（2） 匀速阶段运动方程v=0.3m/s；即l32sin=0 .3m/s；（3） 减速阶段a=-0.2m/s2;运动方程：l322cos-l32sin=-0.2;由以上可得各个阶段随时间变化的曲线。从而得到角速度=的曲
6、线。查表，得需功率公式：pd=（1-k）Qv102；其中k-平衡系数；查表取0.45；Q-轿厢自重，630kg；v-最大速度，1m/s；-效率；初取0.5；代入得pd=6.8kw；取Ped=7.5kw；查表知可从Y132S2-2，Y160M-6，Y132M-4，Y160L-8中选择；曳引轮直径初估是d=80cm，采用齿轮蜗杆减速器，传动比i=6090；则原动机转速nd=6090120*100d=28644297（r/min）；所以选择Y132S2-2，额定转速2920r/min；i=60，d=120292060=78.5cm；四.传动比分配采用二级蜗杆齿轮减速器，考虑到传动装置的紧凑及减小重量
7、，取第一级传动比i1=20，第二级传动比i2=3；记电动机轴为轴0，蜗杆轴为轴1，涡轮轴为轴2，大齿轮轴为轴3；则传动比i01=1；i12=20；i23=3；01=0.96；12=0.81；23=0.92；P0=7.5kw；n0=2920r/min; T0=9559P0n0=24.5Nm;P1=P001=7.2kw; n1=n0i01=2920r/min; T1=9550P1n1=23.5 Nm;P2=P112=5.8kw; n2=n1i12=146r/min; T2=9550P2n2=379.4 Nm;P3=P223=5.3kw; n3=n2i23=48.7r/min; T3=9550P3n
8、3=1039.3 Nm;涡轮蜗杆传动设计1.选择材料和精度等级蜗杆：45钢，调质；涡轮：轮芯：铸铁，轮缘：ZCuSn10P1金属模；精度等级：8级；2.确定蜗杆，涡轮齿数传动比i=20，取z1=2，则z2=40；蜗杆转速n1=2920（r/min）；涡轮转速n2=n1/i=146（r/min）；z1=2；z2=40；3.确定涡轮许用接触应力涡轮轮缘材料为锡青铜HP=HP*ZVS*ZN；由表28-10，查得HP=200 N/mm2；参考图28-8初估滑动速度为vs=15 m/s，浸油润滑。由图28-10查得，滑动速度影响系数Zvs=0.86；减速器每天运行10小时，预期寿命5年，每年工作365天
9、。寿命th=5*365*16=18250h；=0.75；NL=60*n2*th=1.9*108；查图28-11得寿命系数ZN=0.7；HP=HP*ZVS*ZN=120.4 N/mm2；HP=120.4 N/mm2；th=5*365*16=29200 h；4.接触强度设计取载荷系数K=1.3，初估效率=0.8，则涡轮转矩为T2=T1*i*=23.5*20*0.8=376 N*m;由式28-10得：m2d1（15000HP*Z2）K*T2=4949.86mm3；查表28-3可取m2d1=5376mm3，传动基本尺寸m=8mm，d1=80，q=10；5.主要几何尺寸计算涡轮分度圆直径d2=m z2=
10、320 mm；由蜗杆导程角tan= z1/q得=11.3 ；由表28-5，涡轮齿宽b2=2m（0.5+（1+q）=61.1mm；取b2=62 mm；传动中心距a=12(d1+d2)=200 mm;6.计算涡轮圆周速度和传动效率涡轮圆周速度v2=d2n2/(60*1000)=2.45 m/s;齿面相对滑动速度vs=d1n1/（60*1000*cos）；得vs=12.47 m/s；与估取值近似。查表28-7得当量摩擦角e=0.9 。由式28-5得1=tantan（+e）=0.95；搅油效率2=0.95，滚动轴承效率3=0.98；=123=0.85；与估取值接近；7.校核接触强度涡轮转矩T2=376
11、 N*m；由表28-12得弹性系数ZE=155，使用系数KA=1.1；由于v23 m/s，取动载荷KV=1.05，载荷分布系数K=1.2；由式28-11得H= ZE9400T2d1d22KAKVK=126.2 N/mm2；HHP不合格；增大蜗杆直径，取md12=6400；m=8mm，d1=100mm；q=12.5; d2=320mm; =11.3;b2=2m（0.5+（1+q）=66.7 mm;取b2=68 mm；a=210mm；vs=d1n1/（60*1000*cos）=15.6 m/s与15m/s接近；e=0.9 ；1=tantan（+e）=0.95；搅油效率2=0.95，滚动轴承效率3=0.98；=123=0.85；与估取值接近；H= ZE9400T2d1d22KAKVK =112.9 N/mm2 HP；m=8mm;H=112.9N/mm2;=0.85;a=210mm;8.轮齿弯曲强度校核确定许用弯曲应力为FP=FPYN。查表28-10得FP=70 N/mm2；由图28-11查出弯曲强度寿命系数YN=0.55，故FP=380.5 N/mm2；复合齿形系数YFS=YFa*YSa；涡轮当量齿数ze2=z2（cos）3=42.42.涡轮无变位，查图27-20和图27-21得YFa=2.40；YSa=1.70；YFS=4.08；导程角的系数
