電梯升降機設(shè)計【畢業(yè)設(shè)計】

1、<p>　　本科畢業(yè)設(shè)計(論文)</p><p><b>　?。ǘ?屆）</b></p><p><b>　　電梯升降機設(shè)計</b></p><p>　　所在學(xué)院 </p><p>　　專業(yè)班級 機械設(shè)計制造及自動化

2、 </p><p>　　學(xué)生姓名 學(xué)號 </p><p>　　指導(dǎo)教師 職稱 </p><p>　　完成日期 年 月 </p><p><b>　　摘 要</b></p>&l

3、t;p>　　本文主要是設(shè)計了一種能運送一定質(zhì)量物體的輕載升降機。本次設(shè)計的升降機主要由電動機、蝸桿蝸輪傳動裝置、齒輪齒條升降裝置以及升降平臺組成。升降機在工作的時候，先是通過電動機帶動蝸桿蝸輪裝置工作，從而實現(xiàn)減速，再通過輸出軸上的齒輪齒條相連，通過齒輪齒條的攀爬力從而實現(xiàn)升降。在設(shè)計前，初步選取蝸桿蝸輪的參數(shù)，確定主要傳動系統(tǒng)。然后再根據(jù)輸出軸確定齒輪齒條的參數(shù)。最后則是對電動機的選取以及軸齒輪的校核驗算等。所設(shè)計的電梯升降機具

4、有傳動平穩(wěn)、結(jié)構(gòu)簡單、以及成本較低的特點。本文只對傳動系統(tǒng)和升降裝置以及電動機進行設(shè)計計算，對于升降機其他附件比如平臺滑軌不作重點設(shè)計。</p><p>　　關(guān)鍵詞：電梯升降機、蝸桿蝸輪傳動裝置、齒輪齒條升降裝置</p><p>　　The design of the lift</p><p><b>　　Abstract</b></p&

5、gt;<p>　　This article is designed to transport a certain quality of a light load lift objects. The lift is mainly made up of the motor, worm gears, rack and pinion and lifting platform. When the lift works, it is

6、decelerated by the motor drive screw gear, and then it is connected with output shaft with the gear rack, at last it is lifted by the rack and pinion. In the design when the parameter of the worm gear is initially select

7、ed, the main drive system is identified secondly. In the end the parameters </p><p>　　Keywords: lifts，lift motor，worm gearing devices, rack and pinion lifting devices</p><p><b>　　目錄</b&

8、gt;</p><p><b>　　摘 要I</b></p><p>　　AbstractII</p><p><b>　　1 緒論１</b></p><p>　　1.1課題的來源１</p><p>　　1.2電梯升降機的國內(nèi)外發(fā)展現(xiàn)狀2</p>&

9、lt;p>　　1.3課題研究的主要內(nèi)容2</p><p>　　2設(shè)備方案設(shè)計與總體設(shè)計3</p><p>　　2.1傳動裝置以及升降裝置的方案設(shè)計以及評價3</p><p>　　2.2電梯升降機的總體設(shè)計5</p><p>　　2.2.1總體設(shè)計的內(nèi)容5</p><p>　　2. 2. 2總體設(shè)計...

10、.............................................................................................5</p><p>　　2. 2. 3設(shè)計要注意的問題...............................................................................6</p&g

11、t;<p>　　2. 2. 4總體設(shè)計參數(shù).......................................................................................6</p><p>　　3設(shè)計計算和校核7</p><p>　　3.1電梯升降機動力系統(tǒng)計算和校核7</p><p>　　3.2蝸桿蝸

12、輪傳動系統(tǒng)的計算與校核7</p><p>　　3.2.1 對蝸輪的齒面疲勞強度校核7</p><p>　　3.2.2 對蝸輪的齒根彎曲強度校核8</p><p>　　3.2.3 蝸輪蝸桿的計算....................................................................................8

13、</p><p>　　3.3傳動主軸的設(shè)計與校核8</p><p>　　3.4齒輪齒條的設(shè)計與校核11</p><p>　　3.4.1齒輪的齒面接觸強度計算...................................................................11</p><p>　　3.4.2齒輪的齒根彎曲

14、強度計算...................................................................12</p><p>　　3.5總裝圖及工作原理12</p><p><b>　　結(jié)束語14</b></p><p><b>　　參考文獻15</b></p>&

15、lt;p><b>　　致謝16</b></p><p><b>　　附錄17</b></p><p><b>　　附錄圖1總裝圖 </b></p><p><b>　　附錄圖2 襯套</b></p><p><b>　　附錄圖3 傳動軸

16、</b></p><p><b>　　附錄圖4 升降箱體</b></p><p>　　附錄圖5 傳動系統(tǒng)外殼</p><p>　　附錄圖6 燕尾型導(dǎo)軌</p><p><b>　　附錄圖7 齒輪</b></p><p><b>　　附錄圖8 蝸輪<

17、/b></p><p><b>　　1 緒論</b></p><p>　　1.1課題的來源及意義</p><p>　　升降機應(yīng)該定義為：在垂直上下通道上載運人或貨物升降的平臺或半封閉平臺的提升機械設(shè)備或裝置。是由平臺以及操縱它們用的設(shè)備、馬達、電纜和其它輔助設(shè)備構(gòu)成的一個整體。</p><p>　　電梯升降機的由來

18、已經(jīng)有150多年歷史了。從最早的人工搬運到現(xiàn)在的電梯升降機直接升降，這是人類載重升降歷史上巨大的飛躍。電梯分為載客型和載物型，這里主要討論載物型的。自古以來，升降一定負載的重物到高處都有一定的難度，最早的時候在中國和歐洲人們就發(fā)明了以轆轤等工具垂直運送人和貨物，而在近代在瓦特發(fā)明蒸汽機以后，人們就把蒸汽機作為動力系統(tǒng)應(yīng)用在升降機上，但是這些方式對于那些高難度的升降來說還是杯水車薪。慢慢的人們依照蒸汽機的原理開始研究液壓升降機。在1845

19、年，第一臺液壓升降機誕生，而當(dāng)時使用的液體為水。慢慢的一直發(fā)展到現(xiàn)在，期間經(jīng)過了對各處的改進和加強。升降機技術(shù)在不斷改進。最近升降機產(chǎn)品改為柴油機、電動兩用選裝式升降機，又研制出電瓶車載高空作業(yè)平臺升降臺，它的特點是利用電瓶驅(qū)動、電瓶升降、無級變速，使用戶的高空作業(yè)更安全更方便，而且噪音大大的降低。又聞德國琛工業(yè)大學(xué)成功開發(fā)了一種先進的電梯升降機，利用的是磁力進行升降。這在升降機的歷史上是一個巨大的飛躍。雖然現(xiàn)在有很多的升降機，但是要么

20、是不安全，要么是升降效率很低，還有的則是不環(huán)保，污染大等等問題。因此解決這些問題也成了一個重大難題。電梯</p><p>　　中國是一個升降機大國，但要成為一個升降機強國還有很長的路要走。無論從品牌、產(chǎn)品、技術(shù)、人才、管理等各個方面，升降機都還有很大的提升空間。另一方面，近年來中國汽車工業(yè)發(fā)展迅猛，對升降機產(chǎn)品的需求與日俱增，為汽車升降機提供了巨大的市場需求，這對升降機是一個重要的機遇，我們一定要好好把握，做大規(guī)

21、模，做強企業(yè)，打造品牌。 </p><p>　　1.2電梯升降機技術(shù)國內(nèi)外發(fā)展現(xiàn)狀</p><p>　　類似的升降機最早的出現(xiàn)應(yīng)追溯到古代的中國及歐洲各國，當(dāng)時都有以轆轤等工具垂直運送人和貨物。現(xiàn)代的升降機是十九世紀蒸汽機發(fā)明之後的產(chǎn)物。 </p><p>　　1845年，第一臺液壓升降機誕生，當(dāng)時使用的液體為水。</p><p>

22、　　1853年，美國人艾利莎·奧的斯發(fā)明自動安全裝置，大為提高鋼纜曳引升降機的安全 。</p><p>　　1857年3月23日，美國紐約一家樓高五層的商店安裝了首部使用奧的斯安全裝置的客運升降機。</p><p>　　自此以後，升降機的使用得到了廣泛的接受和高速的發(fā)展。最初的升降機是由蒸汽機推動的，因此安置的大廈必須裝有鍋爐房。</p><p>　　18

23、80年，德國人西門子發(fā)明使用電力的升降機，從此名副其實的“升降機”正式出現(xiàn)。自此以後，升降機的使用得到了廣泛的接受和高速的發(fā)展。 　　</p><p>　　在近代我們用來升降貨物的是一種木質(zhì)梯子，用起來很不方便，攀登時比較危險。中國首個安裝升降機的城市是上海。</p><p>　　1907年，六層高的匯中飯店安裝了兩臺奧的斯升降機。</p><p>　　臺灣第一部商

24、用升降機則在日治時期1932年安裝，位于臺北市“菊元百貨”，當(dāng)時稱為流籠。</p><p>　　目前，國內(nèi)生產(chǎn)的升降機,產(chǎn)品型號各異，提升高度有4米、6米……18米甚至達百米不等。選用國內(nèi)外先進液壓，馬達，泵站系統(tǒng)，液壓系統(tǒng)防爆裝置和液壓自鎖裝置。具有設(shè)計新穎、結(jié)構(gòu)合理、升降平衡、操作簡單、維修方便等其他產(chǎn)品不可替代的優(yōu)點。廣泛用于廠房維護、工業(yè)安裝、設(shè)備檢修物業(yè)管理、倉庫、航空、機場、港口、車站、機械、化工、醫(yī)

25、藥、電子、電力等高空設(shè)備安裝和檢修。 　　</p><p>　　現(xiàn)在，升降機的發(fā)展正在處于一個高峰狀態(tài)，由于大多數(shù)廠家或者個人為了提高場地的利用率，更多的選擇了多層建筑，由此也需要一種裝置來方便上下提升下降貨物。由于普通的升降機造價高，承載力較低，不適合裝載幾十噸或者幾百噸的貨物，所以開發(fā)出了高承載力的液壓升降機來輔助生產(chǎn)和貨物運輸。液壓升降貨梯即安全又具有超大的負載能力，而且維修方便，使得這一特殊產(chǎn)業(yè)有更快的發(fā)

26、展。</p><p>　　1.3課題研究的主要內(nèi)容</p><p>　　本次課題主要是對于電梯升降機的動力系統(tǒng)、傳動系統(tǒng)以及升降裝置的研究。動力系統(tǒng)要盡量選取節(jié)能環(huán)保的動力源作為動力系統(tǒng)。在傳動系統(tǒng)及升降裝置選擇上則往價錢合適且傳動效率較高方面考慮，當(dāng)然總體的設(shè)備還要保證電梯升降機的升降安全。</p><p>　　本次設(shè)計我選擇用合適的電動機作為動力系統(tǒng)，傳動系統(tǒng)則

27、使用蝸桿蝸輪，至于升降裝置則選用齒輪齒條，并對這些裝置進行力的分析，以及安全校核。</p><p>　　2設(shè)備方案設(shè)計與總體設(shè)計</p><p>　　2.1傳動裝置以及升降裝置方案設(shè)計及評價</p><p>　　現(xiàn)今的電梯升降技術(shù)已經(jīng)很發(fā)達了，但是還是不能完全滿足人們各種各樣的需求。就傳動裝置來說，常用的有液壓傳動和蝸桿蝸輪傳動。如圖2-1所示，以液壓來產(chǎn)生動力進而

28、推動桿子的伸縮從而實現(xiàn)升降。</p><p>　　圖2-1 液壓升降機示意圖</p><p>　　這個方案的好處是提升動力強大效率高，可以提升很重的東西。但是其成本貴而且對于技術(shù)要求比較高，對于一般簡單的升降沒必要采用。還有一種則是以蝸桿蝸輪作為減速器，利用和蝸輪共軸的齒輪和齒條的嚙合來達到重物的穩(wěn)定慢速升降，減速機構(gòu)如圖2-2所示。</p><p>　　圖2-2

29、蝸輪蝸桿傳動裝置</p><p>　　本次設(shè)計采用的就是這個傳動方案，其結(jié)構(gòu)簡單，傳動平穩(wěn)且在加工技術(shù)要求及成本上也比較客觀。</p><p>　　在升降系統(tǒng)上，常用的也有絲杠升降和齒輪齒條升降。絲杠傳動比較高效率，但是其結(jié)構(gòu)復(fù)雜，加工精度太高，成本太貴，而齒輪齒條則不存在這些缺點，并且傳動的效率也很高。圖2-3則為我設(shè)計的總體方案設(shè)計圖。</p><p>　　圖2

30、-3設(shè)備總體設(shè)計方案</p><p>　　2.2電梯升降機的總體設(shè)計</p><p>　　2.2.1總體設(shè)計的內(nèi)容</p><p>　　總體設(shè)計是機械系統(tǒng)內(nèi)部設(shè)計的主要任務(wù)之一，也是進行系統(tǒng)技術(shù)設(shè)計的依據(jù)?？傮w設(shè)計對機械的性能、尺寸、外形、質(zhì)量及生產(chǎn)成本具有重大的影響。</p><p>　　總體設(shè)計的主要內(nèi)容有：</p><

31、;p><b>　　總體布置設(shè)計；</b></p><p><b>　　確定總體主要參數(shù)；</b></p><p><b>　　繪制總體設(shè)計圖樣；</b></p><p>　　編寫總體設(shè)計報告書及技術(shù)說明書等。</p><p><b>　　2.2.2總體設(shè)計<

32、;/b></p><p>　　總體布置的基本要求主要有：</p><p>　　結(jié)構(gòu)正確，有分明的層次；</p><p><b>　　能正常合理地運作；</b></p><p><b>　　操作維修調(diào)整方便；</b></p><p>　　2.2.3設(shè)計要注意的問題<

33、/p><p><b>　　1.升降機的安全性</b></p><p>　　在設(shè)計時要充分考慮到升降機在使用時的安全問題。升降機在提升物品時的安全不容忽視，一個小小的大意就可能出事故。</p><p><b>　　2升降機的環(huán)保性</b></p><p>　　隨著升降機品種和數(shù)量的不斷增加，大量升降機所消

34、耗的資源、排放的污染物對環(huán)境產(chǎn)生了難以估計的負荷。為保護人類十分寶貴且有限的地球資源，實現(xiàn)全球可持續(xù)發(fā)展，提高操作人員的安全性及工作舒適性，努力達到人、機和環(huán)境的親和，很有必要用環(huán)保標(biāo)準(zhǔn)來設(shè)計升降機產(chǎn)品。</p><p>　　2.2.4總體設(shè)計參數(shù)</p><p>　　定義蝸輪模數(shù)mt2=4，齒數(shù)Z2=66，壓力角20°。蝸桿頭數(shù)Z1=2，ma1=4， 取標(biāo)準(zhǔn)蝸桿的直徑系數(shù)。

35、</p><p>　　齒輪m3=4，Z3=25，壓力角20°</p><p>　　齒條m4=4，壓力角20°</p><p>　　初步設(shè)定升降梯能升降500kg的重物（升降臺以及電動機等假設(shè)為100kg 已包含在內(nèi)，升降高度按實際情況可調(diào))。</p><p><b>　　3設(shè)計計算和校核</b>

36、</p><p>　　3.1電梯升降機動力系統(tǒng)計算和校核</p><p>　　設(shè)電梯載重為500kg，升降速度為0.1m/s。</p><p>　　則所需的功率 kw， （3-1）</p><p>　　式中載重力Fw=5000N,升降速度，傳動效率是蝸輪</p><

37、;p>　　蝸桿的傳動效率和齒輪齒條傳動效率的積</p><p><b>　　所以</b></p><p>　　齒輪齒條的轉(zhuǎn)速19.1 r/min。</p><p>　　則輸出軸的轉(zhuǎn)速n1也為19.1r/min。</p><p>　　因為蝸輪蝸桿的傳動比</p><p>　　則電動機轉(zhuǎn)速n2=

38、63.3r/min。</p><p>　　查機械設(shè)計課程設(shè)計表8-184取P0=0.75</p><p>　　轉(zhuǎn)速為910r/min的電動機。</p><p>　　3.2 蝸輪蝸桿傳動系統(tǒng)的計算與校核</p><p>　　3.2.1對蝸輪的齒面接觸疲勞強度的計算</p><p>　　所選用的蝸輪硬度大于350HBS，因

39、此對齒面進行計算，齒根校核</p><p>　　由齒面接觸強度驗算 （3-2）</p><p>　　查機械設(shè)計手冊單行本表16.5-11的ZE=155</p><p>　　由表16.5-12取=0.9，取=1.1,=1.1</p><p><b>　　蝸輪傳遞轉(zhuǎn)矩</b></p><p>

40、;<b>　　則</b></p><p>　　3.2.2對蝸輪的齒根彎曲強度校核</p><p>　　由齒根彎曲強度校核公式 （3-3）</p><p>　　式中=4.26，=0.906， </p><p>　　綜上所述，蝸輪滿足強度要求。</p><p>

41、　　3.2.3蝸輪蝸桿的計算</p><p><b>　　中心距</b></p><p>　　蝸桿齒距P=12mm，齒厚S=24mm，導(dǎo)程PZ=25.12mm</p><p>　　導(dǎo)程角γ=11.3°</p><p>　　分度圓直徑d=40mm</p><p><b>　　齒頂

42、圓直徑mm</b></p><p><b>　　齒根圓直徑mm</b></p><p><b>　　蝸輪分度圓直徑</b></p><p><b>　　蝸輪喉圓直徑</b></p><p><b>　　蝸輪齒根圓</b></p>

43、<p>　　3.3傳動主軸的設(shè)計與校核</p><p>　　傳動軸如圖3-1所示：</p><p><b>　　圖3-1 傳動軸</b></p><p>　　軸的受力彎矩扭矩如下圖3-2所示</p><p>　　圖3-2 a 軸的受力圖以及在XOY和XOZ平面的力</p><p>　　圖

44、3-3b 軸的扭矩圖</p><p>　　圖3-2c 軸的彎矩圖</p><p>　　軸受到載重的力F以及兩個齒輪給的扭轉(zhuǎn)力以及齒輪1給的力Fn以及襯套</p><p>　　支撐力，由經(jīng)驗得支撐力最大在襯套2端，故簡化襯套對軸的支撐力為A，</p><p><b>　　B這2點。</b></p><p

45、>　　又由彎矩和,得Fn=1851.9</p><p><b>　　將Fn向X軸簡化得</b></p><p><b>　　，</b></p><p><b>　　扭矩</b></p><p><b>　　XY平面上的彎矩</b></p>

46、<p><b>　　則</b></p><p>　　同理XZ平面上的彎矩，</p><p><b>　　可知B處為危險面</b></p><p><b>　　則</b></p><p>　　根據(jù)第三強度理論進行強度校核</p><p>　　

47、由公式 （3-4）</p><p><b>　　得</b></p><p><b>　　所以滿足要求</b></p><p>　　3.4齒輪齒條的設(shè)計與校核</p><p>　　3.4.1齒輪的齒面接觸強度計算</p&

48、gt;<p>　　齒輪選用45鋼回火處理，因此為硬齒輪。</p><p>　　由公式 （3-5）</p><p>　　選取載荷系數(shù)K=1.3</p><p>　　齒輪傳遞轉(zhuǎn)矩跟輸出軸一樣為</p><p>　　由機械設(shè)計第八版表10-7取齒寬系數(shù)</p><

49、;p>　　由表10-6查的ZE=189.8</p><p>　　查表的接觸疲勞強度極限為</p><p><b>　　由循環(huán)次數(shù)應(yīng)力公式</b></p><p><b>　　得出</b></p><p>　　查圖10-19取接觸疲勞壽命系數(shù)KHN=0.96</p><p&g

50、t;　　取失效效率為1%，安全系數(shù)S=1，得</p><p>　　因為是跟齒條相配合所以此處，所以</p><p><b>　　則</b></p><p><b>　　圓周速率</b></p><p><b>　　齒寬</b></p><p><b

51、>　　模數(shù).074</b></p><p>　　為安全起見則取m=4，d=100mm</p><p>　　3.4.2齒輪的齒根彎曲強度校核</p><p>　　由公式來計算 （3-6）</p><p>　　取彎曲疲勞安全系數(shù)S=1.4</p><p&g

52、t;<b>　　查齒形系數(shù)得出，</b></p><p><b>　　最后</b></p><p>　　所以m取4可以，滿足安全要求。</p><p>　　3.5總裝圖及工作原理</p><p><b>　　圖3-3 總裝圖</b></p><p>　

53、　1-襯套 2-傳動軸 3-升降箱體 4-傳動系統(tǒng)外殼 5-外殼后蓋 6-燕尾型導(dǎo)軌 7-齒條 8-螺釘 9-定位螺釘10-螺栓11-蝸桿 12-齒輪 13-蝸輪 14-螺母</p><p>　　這個升降機的主體部分就是蝸輪蝸桿傳動機構(gòu)，以電動機作為動力系統(tǒng)驅(qū)動蝸桿轉(zhuǎn)動，帶動蝸輪旋轉(zhuǎn)，而蝸輪又帶動共軸的齒輪旋轉(zhuǎn)，齒輪依靠旋轉(zhuǎn)力沿齒條上升。而電梯升降機的下降則可以依靠電動機的反向轉(zhuǎn)動實現(xiàn)。</p>&

54、lt;p><b>　　結(jié)束語</b></p><p>　　為期幾個月的畢業(yè)設(shè)計終于結(jié)束了，在這次設(shè)計中對大學(xué)四年來所學(xué)的知識有了一個很好的回顧和溫習(xí)。這次也成功設(shè)計出了電梯升降機，其具有以下特點：</p><p>　　1）本電梯升降機，能機械化自動提升重物，大大提高了勞動效率。</p><p>　　2）結(jié)構(gòu)簡單，很實用。</p>

55、;<p>　　3）污染物的排放很少，對環(huán)境沒有什么大污染。</p><p>　　4）安全性能比較高。</p><p>　　5）機器的噪音很小而且升降很平穩(wěn)。</p><p>　　6）機器操作方法簡單，使用維護方便。</p><p>　　綜上，本次設(shè)計只是初步對電梯升降裝置有了個初步的設(shè)計計算，但是對于真正的用于工業(yè)上的升降，我想

56、還有一定的距離。由于所學(xué)知識以及認識有限，很多細節(jié)方面還沒到位，比如各種材料的好壞，機器的各種小零件的設(shè)計，機器的維護等等。</p><p><b>　　參考文獻</b></p><p>　　［1］濮良貴，紀名剛.機械設(shè)計第八版.高等教育出版社，2006.</p><p>　?。?］劉鴻文.材料力學(xué).高等教育出版社，2004.</p>

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59、rks的電梯產(chǎn)品裝配設(shè)計[J]．裝備制造技術(shù)．2009，6.</p><p>　?。?1］吳宗澤.機械結(jié)構(gòu)設(shè)計.北京：機械工業(yè)出版社，1988.</p><p>　?。?2］朱德文，張崇慶.升降機運行與控制[M]．北京，中國電力出版社，2006：［13］蔣文華,王遠洪.施工升降機安全使用與管理[M]．杭州，浙江科學(xué)出版社，2005.</p><p>　　［14］溫賢