機械設計課程設計
計算說明書
設計題目電梯機械部分相關系統設計
機械工程及自動化學院（系） 班
設計者指導教師張建斌
2023年5月28日
北京航空航天大學
前言本設計為機械設計基礎課程設計的內容，是學習過畫法幾何、機械原理、機械設計、工程材料、加工工藝學等課程之後的一次綜合的練習和應用。本設計說明書是對電梯機械部分相關系統設計的說明。隨著社會進步，人們的生活水平的不斷提高，高樓大廈已經變得不稀奇，電梯也成為了人們生活必不可少的一部分。
電梯一種以電動機為動力的垂直公升降機，裝有箱狀吊艙，用於多層建築乘人或載運貨物。也有台階式，踏步板裝在履帶上連續執行，俗稱自動電梯。 服務於規定樓層的固定式公升降裝置。
它具有乙個轎廂，執行在至少兩列垂直的或傾斜角小於15°的剛性導軌之間。轎廂尺寸與結構形式便於乘客出入或裝卸貨物。
曳引繩兩端分別連著轎廂和對重，纏繞在曳引輪和導向輪上，曳引電動機通過減速器變速後帶動曳引輪轉動，靠曳引繩與曳引輪摩擦產生的牽引力，實現轎廂和對重的公升降運動，達到運輸目的。轎廂是運載乘客或其他載荷的箱體部件，對重用來平衡轎廂載荷、減少電動機功率。補償裝置用來補償曳引繩運動中的張力和重量變化，使曳引電動機負載穩定，轎廂得以準確停靠。
本次設計是使用已知的使用和安裝引數自行設計機構形式以及具體尺寸、選擇材料、校核強度，並最終確定形成減速器圖紙的過程。通過設計，我們回顧了之前關於機械設計的課程，並加深了對很多概念的理解，並對設計的一些基本思路和方法有了初步的了解和掌握。
目錄前言 1
目錄 2
一、設計任務書 3
（一）已知設計要求 3
（二）使用條件 3
（三）生產批量及加工條件 3
二、總體方案設計 3
（一）機構傳動方案論證 3
1、減速器型別選擇 3
2、電梯傳動型別選擇 3
（二）鋼絲繩及曳引輪設計 4
1、鋼絲繩選取 4
2、曳引輪直徑計算 4
（三）受力分析及計算 4
1、電動機功率 4
2、電動機選擇 5
（四）減速器選擇計算 6
（五）引數校核 7
1、曳引應滿足的計算條件 7
2、計算過程 7
3、校核過程 8
（六）各級傳動軸功率計算 10
三、主要零部件的設計計算 11
(一)、齒輪 11
1、高速級齒輪傳動設計 11
2、低速級齒輪設計 14
（二）軸的設計與計算 17
1、高速軸設計與校核 17
2、中間軸設計與校核 18
3、輸出軸設計與校核 20
（三）滾動軸承的選擇及壽命計算 21
（四）聯軸器的選擇 22
（五）鍵校核 22
1、高速軸鍵校核 23
2、中間軸鍵校核 23
3、低速軸鍵校核 23
四、減速器箱體各部分結構尺寸 24
（一）箱體 24
（二）潤滑及密封形式選擇 24
（三）箱體附件設計 24
五、參考文獻 25
（一）已知設計要求
設計一座乘客電梯，其額定載荷質量為630kg，可承載8人，額定速度1.60m/s。設計樓層為15層，國家規定樓層高度不低於2.
80公尺（以天花板板厚中心線量到地板板厚中心線處為準），現以層高2.80公尺進行計算，總計樓層高度為（2.8×15）m=42m。
轎廂質量取800kg，對重塊質量則為m=（800+0.5×630）kg=1115kg。重力加速度取9.
81m/s2。國家標準推薦的，額定速度小於2.5m/s的電梯的加速度大於0.
65m/s2，一些大公司做到0.9-1m/s2。本電梯額定速度為1.
60m/s，最大加速度設計為a=0.7m/s2。電梯使用時間可設為五年大修，每天工作20小時。
（二）使用條件
室內工作，動力源為三相交流電動機，載荷較平穩。
（三）生產批量及加工條件
中等規模的機械廠，可加工7、8級精度的齒輪。
（一）機構傳動方案論證
1、減速器型別選擇
目前速度不大於2.5m/s的有齒輪曳引機的減速箱大多採用蝸輪蝸桿，其主要優點是： 傳動平穩，執行雜訊低。
結構緊湊，外形尺寸小。傳動零件少，具有較好的抗擊載荷特性。齒輪傳動結構較簡易，傳動效率高，尺寸較小，此處用斜齒圓柱齒輪傳動，減速器初選為二級斜齒圓柱齒輪展開式減速器。
2、電梯傳動型別選擇
1）捲筒式
捲筒導向輪式電梯對捲筒要求大，對制動器作用力很大，目前已基本不使用。
2）曳引輪式
曳引輪是曳引機上的繩輪，也稱曳引繩輪或驅繩輪。是電梯傳遞曳引動力的裝置，利用曳引鋼絲繩與曳引輪緣上繩槽的摩擦力傳遞動力，裝在減速器中的低速軸上。該方案有對重平衡鐵箱重力，對電機作用力會減少，目前設計多採用此方式。
捲筒式及曳引輪式結構示意圖
（二）鋼絲繩及曳引輪設計
1、鋼絲繩選取
選取gb 8903-2005中乘客電梯使用的8×19w-10-1770號鋼絲繩，公稱直徑10mm，參考質量40.7kg/100m，最小破斷拉力為63kn，提公升高度為42000mm。安全係數2根鋼絲繩以上為16，3根以上為12，暫設為12。
所以單根可承載力為f=（63000-42×40.7÷100×9.81）n=62832.3n
鋼絲繩根數n===2.87（根），取n=3根，安全係數為12。
2、曳引輪直徑計算
由gb 7588-2003，曳引輪直徑d應不小於鋼絲繩直徑d的40倍。所以取d=40d=400mm。本方案電梯曳引方式1:1傳動型，曳引鋼絲繩的倍率（曳引比）為rt=1。
（三）受力分析及計算
對轎廂進行受力分析如下圖。
1、電動機功率
本方案按工作要求選用y系列全封閉自冷式籠型三相非同步電動機，工作頻率50hz，電壓380v。
整體設計圖
查資料知，電動機所需工作功率計算公式為pd=
其中q為額定載重量，q=630kg；v為額定速度，v=1.60m/s;
k為電梯平衡係數，可取0.4～0.5，這裡取k=0.5。
η為製動機總效率，η=η1η22η33η4。
其中η1為聯軸器效率，η1=0.99；
η2為閉式齒輪傳動效率，η2=0.97；
η3為滾動軸承效率，η3=0.99（一對）；
η4為曳引輪處傳動效率，η4=0.96。
η=0.99×0.972×0.993×0.96=0.8677。
pd===5.695kw
因載荷平穩，電動機額定功率ped略多於pd即可，由y系列電動機技術資料，選電動機的額定功率ped為7.5kw。
2、電動機選擇
曳引輪工作轉速==r/min=50.93r/min。
二級斜齒圓柱齒輪展開式減速器一般的傳動比範圍為8～40，所以電動機轉速的可選範圍為407.44～2037.20r/min
符合這一範圍的同步轉速有750、1000和1500r/min。現以同步轉速1500、1000以及750r/min三種方案進行比較如下表。
額定功率為7.5kw時電動機選擇
二級斜齒減速器減速比因外廓尺寸原因應不大於15，即選用方案3，,選定y160l-8型三相非同步電動機，滿載轉速為720r/min，同步轉速為750r/min。
機械設計課程設計說明書
課程設計 一 設計任務書4 二 設計原始資料6 三 確定齒輪傳動方案7 四 選擇電動機7 1 選擇電動機7 1 電動機的型別7 2 選擇功率7 3 選擇電動機的轉速7 2 計算傳動裝置的總傳動比8 3 計算傳動裝置的運動引數和動力引數8 1各軸轉速8 2各軸功率8 3各軸轉矩8 五 傳動零件的設計和...
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單級圓柱斜齒輪 設計計算說明書 學院 班級 年級姓名 學號機械設計課程設計計算說明書 1 設計的題目 資料及要求3 2 電動機的選擇4 3 普通v帶的設計5 4 齒輪傳動的設計6 5 齒輪軸的設計8 6 輸出軸的設計11 7 設計小結15 一 設計題目 設計帶式運輸機的一級圓柱齒輪減速器1 傳動方案...
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目錄任務書 第一章機械傳動裝置的總體設計 1.1 選擇電動機 1.1.1 電動機型別的選擇 1.1.2 電動機容量的選擇 1.1.3 電動機轉速的選擇 1.2 傳動比的分配 1.3傳動系統的運動和動力引數計算 1.3.1各軸的轉速 功率和扭矩計算 1.3.2各軸的運動參數列 第二章 v帶傳動的設計 ...