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1、中 文 摘 要摘 要自動扶梯應(yīng)用日益廣泛，大型商場，賓館都已離不開它，且在火車站，機(jī)場等也愈大顯身手。一個完整的扶梯系統(tǒng)包括電動機(jī)，主傳動機(jī)構(gòu)，鏈條機(jī)構(gòu)，以及滾輪，梯級，扶手等。通常把電動機(jī)，主傳動機(jī)構(gòu)，鏈條機(jī)構(gòu)以及制動，限速機(jī)構(gòu)設(shè)計成一整體，叫做驅(qū)動機(jī)。驅(qū)動機(jī)是自動扶梯最為重要的機(jī)構(gòu)，它的質(zhì)量直接決定了自動扶梯的工作性能，工作狀態(tài)，工作壽命等。本設(shè)計通過對自動扶梯的基本結(jié)構(gòu)的認(rèn)識，考慮了各方面的因素，對自動扶梯的傳動機(jī)構(gòu)做了選擇。進(jìn)行了自動扶梯的功率計算，蝸桿軸的設(shè)計計算，低速軸的設(shè)計計算，剛度校核計算等，最后設(shè)計了自動扶梯的電氣控制系統(tǒng)。關(guān)鍵詞：自動扶梯；電動機(jī)；驅(qū)動機(jī)裝置；低速軸；電氣控

2、制IAbstractAbstractThe range of Escalators includes products for commercial use - in department stores, hotels or offices, as well as those for use in public areas such as railway stations, airports or the underground.A comprehensive system of escalator includes the electric moror,the main。Transmissi

3、on mechanism ,the chain transimission mechanism and steps,handrails. Usually,get the elector motor,the main transmission mechanism and additional brakes into one ,called the drive.The drive is the most important part of the escalator ,which effects directly the quality of the escalator.for example ,

4、the drive is the origin of the noise and the vibration produced when the escaltor works.Based on the escalator understanding of the basic structure, and considering the various factors,we decide the transmission of escalator. We have maked the power calculation of escalator, the designing of worm sh

5、aft, the designing of Low-speed shaft, calculation of stiffness checking and so on. At last, designed the electricity control system. Keywords : Escalator; moror; Driver device; worm shaft; low-speed shaft; electricity contorII目 錄目 錄摘 要IAbstractII目 錄III引 言1第一章 自動扶梯的基本結(jié)構(gòu)21.1 支承部分21.2 驅(qū)動系統(tǒng)21.3 運(yùn)載系統(tǒng)41.

6、4 扶手系統(tǒng)61.5 電氣控制系統(tǒng)61.6 安全保護(hù)系統(tǒng)71.7自動扶梯的類型7第二章 驅(qū)動機(jī)的類型82.1 驅(qū)動機(jī)應(yīng)具備的條件82.1.1驅(qū)動機(jī)的組成82.1.2 驅(qū)動機(jī)的技術(shù)要求92.2 驅(qū)動機(jī)主傳動機(jī)構(gòu)的選用92.2.1主傳動機(jī)構(gòu)的選擇原則和依據(jù)102.2.2傳動機(jī)構(gòu)的性能及對比分析102.2.3現(xiàn)列舉主要的齒輪傳動類型112.3 驅(qū)動機(jī)的機(jī)構(gòu)形式122.3.1立式和臥式驅(qū)動機(jī)122.3.2整軸式和分軸式驅(qū)動機(jī)12第三章 自動扶梯驅(qū)動功率計算133.1自動扶梯的主要參數(shù)133.2 自動扶梯阻力計算143.3 自動扶梯的功率計算173.4 電機(jī)的選擇17第四章 驅(qū)動機(jī)主傳動結(jié)構(gòu)的設(shè)計184

7、.1 選擇蝸桿傳動的類型184.1.1ZC蝸桿副的類型184.1.2圓弧圓柱蝸桿副的嚙合特性194.2 ZC蝸桿副的設(shè)計與計算204.2.1蝸桿傳動類型、精度等級204.2.2選擇材料204.2.3初選幾何參數(shù)204.2.4初步估算傳動的中心距204.2.5確定傳動的主要幾何尺寸214.3 齒面接觸疲勞強(qiáng)度校核214.4 齒根強(qiáng)度校核234.5 ZC蝸桿副的幾何尺寸計算234.6 精度等級公差和表面粗糙度的確定254.7 熱平衡計算27第五章 驅(qū)動機(jī)的結(jié)構(gòu)設(shè)計285.1 驅(qū)動機(jī)結(jié)構(gòu)設(shè)計應(yīng)達(dá)到的技術(shù)要求285.2 驅(qū)動機(jī)整體設(shè)計考慮的問題285.2.1選擇機(jī)型確定基本結(jié)構(gòu)尺寸285.2.2外觀布

8、置295.3 整軸式蝸桿副驅(qū)動機(jī)蝸桿軸的結(jié)構(gòu)295.3.1軸承及軸承在軸蝸桿上的位置305.4 蝸桿軸的設(shè)計305.4.1蝸桿軸的材料305.4.2確定蝸桿軸的最小直徑305.4.3軸承的選擇325.4.3軸的扭轉(zhuǎn)剛度校核計算325.5 低速軸的設(shè)計335.5.1確定低速軸的最小直徑335.5.2按彎扭合成強(qiáng)度條件進(jìn)行軸強(qiáng)度校核345.5.3軸的剛度校核計算361.軸的彎曲剛度校核計算362.軸的扭轉(zhuǎn)剛度校核計算375.6 鍵的聯(lián)接強(qiáng)度計算375.7 軸承壽命校核385.8 制動系統(tǒng)的設(shè)計391.塊式摩擦制動系統(tǒng)402.磁力器405.9 合理設(shè)計通氣孔405.10 排油孔的設(shè)計40第六章 驅(qū)動

9、機(jī)的安裝工藝426.1 驅(qū)動機(jī)安裝中應(yīng)實(shí)現(xiàn)的技術(shù)指標(biāo)426.1.1精心調(diào)整傳動機(jī)構(gòu)的嚙合斑點(diǎn)426.1.2完成圖樣要求的軸竄量426.1.3精心裝配，達(dá)到“最佳”配合426.1.4提高表面質(zhì)量426.1.5制動器，限速器和防逆運(yùn)轉(zhuǎn)器的安裝426.1.6重視跑合工藝426.2 驅(qū)動機(jī)安裝工藝流程436.2.1測量一批零件精度，擇優(yōu)組合436.2.2對主要的大尺寸旋轉(zhuǎn)零件做凈平衡436.2.3徹底清砂，涂防銹底漆436.2.4安裝軸系零件436.2.5軸蝸桿與箱體配合446.2.6電動機(jī)定子與箱體配合446.2.7裝軸承支承壓蓋和上軸承446.2.8裝配蝸輪，初測驅(qū)動機(jī)性能446.2.9跑合456

10、.2.10裝限速器與防逆運(yùn)轉(zhuǎn)器456.2.11裝制動器456.2.12油漆456.3 安裝補(bǔ)充：45A.蝸桿副的安裝45B.安裝軸承46C.制動器的安裝46第七章 控制電路的設(shè)計477.1 PLC的選擇477.2變頻器的選擇477.2.1MM440的接線：477.2.2變頻器參數(shù)設(shè)定487.3 紅外傳感器的選擇及作用507.4 自動扶梯系統(tǒng)硬件電路設(shè)計507.4.1系統(tǒng)硬件設(shè)計527.4.2變頻器與電機(jī)之間的連接527.4.3控制系統(tǒng)的連接537.5 系統(tǒng)軟件設(shè)計557.5.1多段速頻率的選擇557.5.2加減速模式的選擇567.6 自動扶梯調(diào)速節(jié)能系統(tǒng)PLC程序設(shè)計567.6.1PLC程序設(shè)

11、計567.6.2梯形圖57結(jié) 論59參考資料60致 謝61附錄1 扶梯系統(tǒng)程序設(shè)計62附錄2 硬件設(shè)計電路64V引 言引 言自動扶梯是機(jī)電一體化的典型產(chǎn)品。近年來自動扶梯的高速度發(fā)展，不僅滿足了各部門的需要，而且促進(jìn)了各行業(yè)的興隆發(fā)達(dá)，效益倍增?！白詣臃鎏轃帷钡?形成和持續(xù)，將進(jìn)一步促使新產(chǎn)品的開發(fā)和產(chǎn)品質(zhì)量的提高。在這種形式下，普及電梯技術(shù)，研究電梯技術(shù)已成為當(dāng)務(wù)之急。自動扶梯是帶有循環(huán)運(yùn)動梯路向上或向下傾斜輸送乘客的固定電力驅(qū)動設(shè)備。它是由一臺特種結(jié)構(gòu)形式的輸送機(jī)和兩臺特殊結(jié)構(gòu)形式的膠帶輸送機(jī)組合而成的，用以建筑物的不同高度間運(yùn)載人員上下的一種連續(xù)循環(huán)輸送的機(jī)械設(shè)備。一系列的梯級與兩根牽引

12、鏈條連接在一起，在按一定線路布置的導(dǎo)軌上運(yùn)行即形成自動扶梯梯路。牽引鏈條繞過上牽引鏈輪、下張緊裝置并通過上、下分支的若干直線、曲線區(qū)段構(gòu)成閉合環(huán)路。這一環(huán)路的上分支中的各個梯級（也就是梯路）應(yīng)嚴(yán)格保持水平，以供乘客站立。上牽引鏈輪（也就是主軸）通過減速器與電動機(jī)相連以獲得動力。扶梯兩旁裝有與梯路同步運(yùn)行的扶手裝置，以供乘客扶手之用。扶手裝置同樣由上述電動機(jī)驅(qū)動。為了保證自動扶梯乘客絕對安全，要求裝設(shè)多種安全裝置。為了使乘客舒適，對公共場所不產(chǎn)生噪聲污染，對扶梯的主要要求使運(yùn)行平穩(wěn)，噪聲小。故降低噪聲和振動是扶梯技術(shù)的主要攻關(guān)項目。自動扶梯有動力源、傳動機(jī)構(gòu)、執(zhí)行機(jī)構(gòu)三部分組成。其工作原理是：電

13、動機(jī)驅(qū)動主傳動機(jī)構(gòu)、鏈傳動機(jī)構(gòu)及多個滾輪，帶動梯級循環(huán)運(yùn)動，執(zhí)行輸送任務(wù)，往往把電動機(jī)、主傳動機(jī)構(gòu)及附加的制動與限速裝置設(shè)計成一個整體，這個整體就稱為驅(qū)動機(jī)。驅(qū)動機(jī)是自動扶梯的驅(qū)動和減速機(jī)構(gòu)，是其主要組成部分。主要功能是驅(qū)動扶梯減速運(yùn)行，完成停車制動，限制超速和逆轉(zhuǎn)運(yùn)行。驅(qū)動機(jī)的產(chǎn)品質(zhì)量直接影響整個扶梯的工作性能、工作狀態(tài)、運(yùn)載能力、工作壽命，扶梯對驅(qū)動機(jī)提出了極高的技術(shù)要求，研究驅(qū)動機(jī)，采用高技術(shù)設(shè)計驅(qū)動機(jī)，高質(zhì)量地生產(chǎn)驅(qū)動機(jī)已成為開發(fā)和發(fā)展自動扶梯的重要課題。本設(shè)計主要設(shè)計自動扶梯驅(qū)動機(jī)的渦輪蝸桿減速器和PLC控制系統(tǒng)。65第一章 自動扶梯的基本結(jié)構(gòu)第一章 自動扶梯的基本結(jié)構(gòu)自動扶梯由支撐

14、部分、驅(qū)動系統(tǒng)、運(yùn)載系統(tǒng)、扶手系統(tǒng)、電氣控制系統(tǒng)、安全保護(hù)系統(tǒng)等若干部分組成。1.1 支承部分自動扶梯的支承部分即扶梯的桁架，桁架架設(shè)在建筑物結(jié)構(gòu)上，能支承全部部件和乘客的重量，用型鋼焊接而成。桁架上所有的弦、柱及對角支承均可采用角鋼、方形鋼管焊接而成。要求剛度好、重量輕。根據(jù)設(shè)計需要和便于運(yùn)輸，桁架一般分成三段，即上水平段框架、傾斜段框架、下水平段框架。提升高度較大時，再對傾斜段分段。1.2 驅(qū)動系統(tǒng)驅(qū)動系統(tǒng)的作用是將動力傳遞給予梯路系統(tǒng)及扶手系統(tǒng)。一般由電動機(jī)、減速器、制動器、傳動鏈條、傳動鏈輪、梯級鏈張緊裝置等組成。其功能是驅(qū)動梯級和扶手帶的運(yùn)動。按驅(qū)動系統(tǒng)所在自動扶梯的位置可分為端部驅(qū)

15、動系統(tǒng)和中間驅(qū)動系統(tǒng)兩種。端部驅(qū)動結(jié)構(gòu)形式生產(chǎn)時間已久，工藝成熟，維修方便，我國絕大多企業(yè)均生產(chǎn)這種形式結(jié)構(gòu)。端部驅(qū)動是常用的一種驅(qū)動裝置。驅(qū)動機(jī)組通過傳動鏈條帶動主驅(qū)動軸，主驅(qū)動軸上裝有兩個牽引鏈輪、兩個扶手驅(qū)動輪、傳動鏈輪以及緊急制動器等。牽引鏈輪上裝有一系列梯級，由主軸上的牽引鏈輪帶動。主軸上的扶手驅(qū)動輪通過扶手傳動鏈條使扶手驅(qū)動輪驅(qū)動扶手膠帶。另有扶手膠帶壓緊裝置，以增加扶手膠帶與扶手驅(qū)動輪間的摩擦力，防止打滑。（1）主機(jī) ：扶梯的動力，通過主驅(qū)動鏈?zhǔn)怪鬏S轉(zhuǎn)動。（2）主驅(qū)動軸：軸使的梯級鏈輪帶動梯級鏈，使安裝在梯級鏈條上的梯級運(yùn)功；軸上的扶手帶驅(qū)動鏈以相同的方式驅(qū)動扶手帶驅(qū)動輪，使扶手

16、帶運(yùn)功。（3）梯級鏈輪張緊裝置：使自動扶梯的牽引鏈條獲得必要的初張緊力，以保證自動扶梯正常運(yùn)轉(zhuǎn)。（4）自動潤滑裝置：其功能是定時、定量對梯級、主驅(qū)動鏈等運(yùn)動部件進(jìn)行潤滑。1.3 運(yùn)載系統(tǒng)運(yùn)載系統(tǒng)由梯級、牽引鏈條、梯路導(dǎo)軌系統(tǒng)、地板和梳齒板等組成，其功能是運(yùn)送乘客。梯級鏈將主機(jī)的動力傳送給梯級，使梯級沿著導(dǎo)軌運(yùn)動。（1）梯級梯級的功能是用來運(yùn)送乘客，是扶梯的工作部件。梯級上有四個輪子，二個直接裝在梯級上，稱為梯級滾輪；另二個裝在梯級鏈上，使梯級與梯級相連，稱為梯級鏈滾輪。由于梯級鏈滾輪受的力要大一些，又稱為梯級主輪；梯級滾輪則被稱為副輪。（2）牽引鏈條牽引鏈條是自動扶梯主要的傳遞動力構(gòu)件，其質(zhì)量

17、直接影響自動扶梯的運(yùn)行平穩(wěn)和噪聲高低。（3）梯路導(dǎo)軌系統(tǒng)自動扶梯梯路導(dǎo)軌系統(tǒng)包括主輪和輔輪的全部導(dǎo)軌、反軌、導(dǎo)軌支架及轉(zhuǎn)向壁等。導(dǎo)軌系統(tǒng)的作用在于支承由梯級主輪和輔輪傳遞來的梯路載荷，保證梯級按一定的規(guī)律運(yùn)動以及防止梯級跑偏等。（4）地板與梳齒板地板為乘客在扶梯兩端提供站立平臺，同時又是機(jī)房的蓋板，梳齒板位于梯級的出入口。梳齒板上的梳齒與梯級的齒槽相嚙合，保證梯級在回轉(zhuǎn)時的安全性。1.4 扶手系統(tǒng)扶手系統(tǒng)由扶手帶，扶手帶驅(qū)動裝置、扶手裝置等組成。(1)扶手帶：與梯級以相同速度運(yùn)動，供人扶手的部件。(2)扶手帶驅(qū)動裝置：其功能是驅(qū)動扶手帶。(3)扶手裝置：扶手裝置是乘客乘扶梯時扶手用的，同時起到

18、護(hù)欄的作用。它由扶手帶、扶手帶導(dǎo)軌、扶手支架、扶手欄板、內(nèi)外蓋板及裙部組成。1.5 電氣控制系統(tǒng)電氣控制系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)對扶梯的運(yùn)行控制，主要由控制柜，控制按鈕、開關(guān)等組成。1.6 安全保護(hù)系統(tǒng)安全保護(hù)系統(tǒng)的功能是當(dāng)自動扶梯處于不安全狀態(tài)，安全裝置使之停止。最常見的保護(hù)裝置有：主驅(qū)動鏈破短保護(hù)：當(dāng)驅(qū)動鏈松弛或破斷時，使扶梯停止。扶手帶入口保護(hù)：防止手伸入扶手帶入口的保護(hù)。梯級鏈的安全保護(hù)：當(dāng)梯級鏈過分伸長或斷裂時，使扶梯停止。梳齒板安全保護(hù)：當(dāng)梯級在通過梳齒板受到阻礙時使扶梯停止。梯級運(yùn)行安全保護(hù)：當(dāng)梯級滾輪破損導(dǎo)致梯級塌陷時迫使梯級停止。防逆轉(zhuǎn)保護(hù)：當(dāng)扶梯在運(yùn)行中發(fā)生逆向運(yùn)動時，使扶梯停止。1.7自

19、動扶梯的類型自動扶梯產(chǎn)品分類：按外形可分為平面式和空間式兩種；按場合可分為室內(nèi)和室外（有棚和無棚）兩種；按載荷和規(guī)格可分為輕型、中型、重型三種；按傳動方式可分為鏈條式和齒條式兩種；按功能可分為商用型和公共交型。 平面式：結(jié)構(gòu)較簡單，造價較低，占地面積較大，應(yīng)用比較廣泛?？臻g式：它與平面式恰恰相反，造型優(yōu)美，應(yīng)用比較少。 鏈條式傳動：用一定節(jié)距的鏈條將梯級連成一個循環(huán)，即驅(qū)動裝置帶動鏈輪，再由鏈輪帶動鏈條，從而驅(qū)動梯級，使梯級做循環(huán)運(yùn)動。驅(qū)動裝置設(shè)置在上端（上機(jī)房），在下端設(shè)置一組鏈輪張緊裝置。隨著提升高度的提高，驅(qū)動裝置和鏈條的負(fù)荷隨之增加，扶梯結(jié)構(gòu)隨之龐大、重量增加。齒條式傳動：用若干根齒條

20、將梯級連成一個循環(huán)。即驅(qū)動裝置的鏈輪、鏈條與齒條嚙合，從而直接驅(qū)動齒條使梯級運(yùn)行。驅(qū)動裝置設(shè)置在上下分支間（扶梯中間部分），根據(jù)這一特點(diǎn)，可以設(shè)置多個驅(qū)動裝置進(jìn)行驅(qū)動，可以克服鏈條式驅(qū)動裝置的缺陷。第二章 驅(qū)動機(jī)的類型第二章 驅(qū)動機(jī)的類型往往把電動機(jī)、主傳動機(jī)構(gòu)及附加的制動與限速裝置設(shè)計成一個整體，這個整體就稱為驅(qū)動機(jī)。驅(qū)動機(jī)是自動扶梯的驅(qū)動和減速機(jī)構(gòu)，是其主要組成部分。主要功能是驅(qū)動扶梯減速運(yùn)行，完成停車制動，限制超速和逆轉(zhuǎn)運(yùn)行。驅(qū)動機(jī)的產(chǎn)品質(zhì)量直接影響整個扶梯的工作性能、工作狀態(tài)、運(yùn)載能力、工作壽命，扶梯對驅(qū)動機(jī)提出了極高的技術(shù)要求，研究驅(qū)動機(jī)，采用高技術(shù)設(shè)計驅(qū)動機(jī)，高質(zhì)量地生產(chǎn)驅(qū)動機(jī)已成

21、為開發(fā)和發(fā)展自動扶梯的重要課題。2.1 驅(qū)動機(jī)應(yīng)具備的條件2.1.1驅(qū)動機(jī)的組成驅(qū)動機(jī)主要由交流電動機(jī)，主減速器，制動器，限速器，防逆運(yùn)轉(zhuǎn)器及機(jī)架組成。電動機(jī)和主減速器通過同軸線止扣用螺栓固聯(lián)在一起。電動機(jī)軸和主減速器的高速主動軸為一體；制動器放在高速軸上，以獲得較小的制動力矩；防逆運(yùn)轉(zhuǎn)器放置在低速從動軸上，接通電源，制動器打開，電動機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)將功率輸入給主傳動機(jī)構(gòu)，通過主傳動機(jī)構(gòu)的從動軸將功率傳人鏈機(jī)構(gòu)，帶動梯級和扶手帶運(yùn)行工作。切斷電源時，制動器通過彈簧由包閘臂包緊包閘輪，產(chǎn)生摩擦力矩，使主軸減速停車。當(dāng)電動機(jī)超速時，限速器切斷電源，制動器工作，扶梯隨之停車，同樣逆運(yùn)轉(zhuǎn)時亦可體車。整個驅(qū)動機(jī)固

22、聯(lián)在機(jī)架上。2.1.2 驅(qū)動機(jī)的技術(shù)要求 （1）具有較高的強(qiáng)度 即在設(shè)計驅(qū)動機(jī)時，應(yīng)首先滿足在設(shè)計壽命內(nèi)，不產(chǎn)生任何失效形式的強(qiáng)度要求。（2）具有較高的傳動效率傳動效率體現(xiàn)了輸入功率在驅(qū)動機(jī)中有效利用的程度。在輸入功率相同的情況下，克服生產(chǎn)阻力矩的大小直接影響驅(qū)動機(jī)傳動效率的高低，也反映了能量損耗的多少。（3）具有較高的體積載荷 體積載荷是指驅(qū)動機(jī)傳遞的功率除以驅(qū)動機(jī)體積所得的商。即要求驅(qū)動機(jī)所占的空間較小，在扶梯運(yùn)載量不變的條件下，驅(qū)動機(jī)必須具有小體積，大功率的特性。（4）要滿足扶梯的要求即驅(qū)動機(jī)須較大的減速比，恒定的運(yùn)動速度（慢速 v0。5m/s）,及滿足連續(xù)，起動次數(shù)較少的正反運(yùn)動。且正

23、反運(yùn)轉(zhuǎn)具有相同的工作特性。（5）具有較低的噪聲和振動 為了達(dá)到人乘舒適，減少噪聲對公共場所的污染，扶梯應(yīng)具有噪聲低，振動小，工作運(yùn)行平穩(wěn)的特性。（6）應(yīng)具有合理的結(jié)構(gòu)設(shè)計 主要評定條件是：滿足強(qiáng)度和剛度的要求；外觀樸實(shí)大方；制造與安裝工藝好；裝拆方便；成本低廉。（7）具有靈活，可靠的制動性能 驅(qū)動機(jī)附設(shè)的制動器是為了縮短停車時間，加速停車。其制動力矩應(yīng)大于軸的輸入轉(zhuǎn)矩。制動技術(shù)應(yīng)先進(jìn)，強(qiáng)度高，壽命長，靈活可靠，機(jī)構(gòu)緊湊。（8）限速器和防逆運(yùn)轉(zhuǎn)器要靈活可靠。2.2 驅(qū)動機(jī)主傳動機(jī)構(gòu)的選用2.2.1主傳動機(jī)構(gòu)的選擇原則和依據(jù)驅(qū)動機(jī)主傳動機(jī)構(gòu)選擇的原則是：梯級驅(qū)動機(jī)的工況條件。驅(qū)動機(jī)屬于起動次數(shù)較少

24、，空載起動，連續(xù)運(yùn)行，傳動比恒定，速度較低，工作沖擊小，所需功率小，要求體積載荷大，傳動效率高，振動小，噪聲低，能正反運(yùn)行的傳動裝置。環(huán)境良好，但通風(fēng)條件差。制造，安裝，維修的工藝性，成本，利潤。主傳動機(jī)構(gòu)的技術(shù)含量及發(fā)展前景。 慮結(jié)構(gòu)形式及結(jié)構(gòu)布置上的要求。 2.2.2傳動機(jī)構(gòu)的性能及對比分析傳動裝置是把動力機(jī)產(chǎn)生的機(jī)械能，傳送到執(zhí)行機(jī)構(gòu)上的裝置。驅(qū)動機(jī)中的傳動機(jī)構(gòu)和鏈傳動機(jī)構(gòu)，構(gòu)成了扶梯的傳動裝置。驅(qū)動機(jī)的減速器部分是扶梯傳動裝置的主要部分。本設(shè)計將驅(qū)動機(jī)的傳動裝置稱為主傳動機(jī)構(gòu)。 傳動形式有機(jī)械傳動，液壓傳動，電傳動三種類型。其中機(jī)械傳動是驅(qū)動機(jī)的最佳選擇。 機(jī)械傳動有多種形式，主要有摩

25、擦輪傳動，鏈傳動，帶傳動，齒輪傳動等。其中摩擦輪傳動過程中速度不恒定，滑動率較大，要設(shè)有加壓裝置，故承受的徑向力大，體積載荷小，傳動比范圍小，使用壽命短，所以不適合驅(qū)動機(jī)的主傳動機(jī)構(gòu)。帶傳動傳動可實(shí)現(xiàn)大中心距，工作平穩(wěn)、緩沖擊、吸震、噪音低，有過載保護(hù)能力、結(jié)構(gòu)簡單、工藝性好、成本低，但傳動比不恒定，滑動率大，傳動不范圍小、軸承受徑向力較大、體積載荷小、壽命短等不足之外，不宜在驅(qū)動機(jī)上應(yīng)用。特別指出，齒形帶吸取了鏈傳動及帶傳動的優(yōu)點(diǎn)，克服了其不足，已成為有發(fā)展前途的傳動機(jī)構(gòu)。鏈傳動由于具有多邊形效應(yīng)，傳動中產(chǎn)生周期性加速度，引起振動和噪聲，軸的徑向力較大，磨損后易產(chǎn)生振動和脫鏈，只能用于低速傳

26、動，所以不能用于驅(qū)動機(jī)的主傳動機(jī)構(gòu)。齒輪傳動是機(jī)械傳動中用途最廣的傳動形式，它具有其他傳動機(jī)械形式不可比擬的許多特點(diǎn)，如傳動效率高，傳動比和速度范圍大，傳動比恒定，壽命長，體積載荷大，工作安全可靠，而且種類很多。通過以上機(jī)械傳動類型特性簡單比較，認(rèn)為齒輪傳動是驅(qū)動機(jī)的主傳動機(jī)構(gòu)的在目前的技術(shù)條件下，要優(yōu)于其他傳動形式。是“最佳”方案。齒輪傳動種類很多，其嚙合特點(diǎn)、應(yīng)用范圍、設(shè)計技術(shù)、結(jié)構(gòu)特性等各不相同，所以用于主傳動機(jī)構(gòu)也必須認(rèn)真研究，特別是結(jié)合工藝、設(shè)備條件加以選擇。國內(nèi)外驅(qū)動機(jī)所選用的主傳動機(jī)構(gòu)差異較大，國內(nèi)以選用蝸桿副為主，國外正向齒輪副以及行星齒輪系方向發(fā)展。2.2.3現(xiàn)列舉主要的齒輪

27、傳動類型(1)漸開線圓柱齒輪副。斜齒圓柱齒輪副具有重合度大、瞬時接觸線長、承載能力大、工作平穩(wěn)、噪音較低等特點(diǎn)，很大程度上滿足了驅(qū)動機(jī)所要求的技術(shù)指標(biāo)，得到廣泛的應(yīng)用。目前國外多用同軸式二級斜齒圓柱齒輪傳動作為主傳動機(jī)構(gòu)，這樣驅(qū)動機(jī)結(jié)構(gòu)緊湊、體積小、重量輕、體積載荷大其設(shè)計技術(shù)用的較合理。采用展開式二級斜齒圓柱傳動作為驅(qū)動機(jī)的主傳動機(jī)構(gòu)這種設(shè)計方法，未能更好的結(jié)合驅(qū)動機(jī)的技術(shù)要求加以體現(xiàn)，僅是一般的設(shè)計方法，機(jī)構(gòu)不夠緊湊，體積載荷較小。(2)圓柱蝸桿及圓柱斜齒輪的混合應(yīng)用。圓柱蝸桿副在大傳動比時，傳動效率較低。為提高傳動效率和使驅(qū)動機(jī)機(jī)構(gòu)緊湊，又便于交錯軸傳遞轉(zhuǎn)矩，將漸開線斜齒圓柱齒輪副和圓柱

28、蝸桿副聯(lián)合應(yīng)用作為主傳動機(jī)構(gòu)，也是較合理的設(shè)計方案。(3)圓錐齒輪副。驅(qū)動機(jī)主傳動機(jī)構(gòu)可選用曲線齒圓錐齒輪副。因為它具有傳動平穩(wěn)、振動小、噪音低、承載能力大、安全可靠、傳動效率高等優(yōu)點(diǎn)。由于驅(qū)動機(jī)所用的傳動比在2040之間，用單級圓錐齒輪副四不能實(shí)現(xiàn)的，用二級傳動機(jī)構(gòu)設(shè)計較困難，故用圓錐齒輪副和圓柱齒輪副聯(lián)合應(yīng)用比較合理。輸入軸和輸出軸垂直，顯得機(jī)構(gòu)緊湊，使用也更加方便。(4)形星齒輪傳動。行星齒輪在驅(qū)動機(jī)上的應(yīng)用，也是驅(qū)動機(jī)設(shè)計的一大突破。行星齒輪傳動為主傳動機(jī)構(gòu)的驅(qū)動機(jī)具有機(jī)構(gòu)緊湊，體積載荷大，噪音低、振動小、傳動效率高的工作性能。(5)帶傳動與齒輪傳動、蝸鎬傳動的混合機(jī)構(gòu)。利用齒形帶的工

29、作特性，特別是吸振、緩振的特點(diǎn)，可把齒形帶放置在第一級，從而帶動同軸式齒輪傳動機(jī)構(gòu)或一級蝸桿傳動機(jī)構(gòu)的驅(qū)動機(jī)將是一種良好的設(shè)計方案。齒輪傳動中的圓柱蝸桿副具有傳動比范圍大，速度恒定，體積載荷大，機(jī)構(gòu)緊湊，工藝性好，機(jī)構(gòu)簡單，成本低，噪聲低，便于設(shè)計成立式驅(qū)動機(jī)等一系列優(yōu)點(diǎn)。分析各種蝸桿傳動的嚙合特性及工藝等綜合因素，采用圓柱蝸桿副為主傳動機(jī)構(gòu)較為合適。通過蝸桿類型及幾何參數(shù)、嚙合參數(shù)的選擇，可以克服傳動效率低的不利因素。2.3 驅(qū)動機(jī)的機(jī)構(gòu)形式2.3.1立式和臥式驅(qū)動機(jī)目前廣泛應(yīng)用的驅(qū)動機(jī)有；立式和臥式驅(qū)動機(jī)兩大類。立式和臥式在使用上沒有什么區(qū)別，而在機(jī)構(gòu)上有較大差異。從整體機(jī)構(gòu)分析，蝸桿副驅(qū)

30、動機(jī)多用立式，立式一般情況下比臥式占有面積小，在扶梯上的安裝較為方便。2.3.2整軸式和分軸式驅(qū)動機(jī)整軸式就是電動機(jī)軸和主傳動機(jī)構(gòu)的高速軸為一體。不是一體而用聯(lián)軸器聯(lián)接成一體時，為分軸式驅(qū)動機(jī)。目前所用的驅(qū)動機(jī)中，臥式齒輪副驅(qū)動機(jī)都是分軸式的。立式蝸桿副驅(qū)動機(jī)分兩種，一種是整軸式蝸桿副驅(qū)動機(jī)，一種是分軸式蝸桿副驅(qū)動機(jī)。目前西歐各國生產(chǎn)的自動扶梯普遍采用整軸式驅(qū)動機(jī)。國內(nèi)整軸式蝸桿副驅(qū)動機(jī)也被廣泛應(yīng)用。九三太工大電梯實(shí)業(yè)公司也設(shè)計生產(chǎn)整軸式蝸桿副的驅(qū)動機(jī)，由于機(jī)構(gòu)合理，安裝工藝嚴(yán)謹(jǐn)而達(dá)到了較高質(zhì)量。整軸式蝸桿副驅(qū)動機(jī)與分軸式驅(qū)動機(jī)相比其主要特點(diǎn)是：降低了高度（一般低100150mm）、成本和售價

31、低（一般低20%），結(jié)構(gòu)比較簡單，就目前驅(qū)動機(jī)發(fā)展的方向，正向小型化發(fā)展，盡量要求驅(qū)動機(jī)的尺寸小，所以選用整軸式結(jié)構(gòu)。第三章 自動扶梯驅(qū)動功率計算第三章 自動扶梯驅(qū)動功率計算自動扶梯的驅(qū)動裝置是扶梯的主要部件，其作用是將動力傳遞給梯路系統(tǒng)及扶手系統(tǒng)。在驅(qū)動機(jī)功率時，要用到自動扶梯的各個參數(shù)，需要了解自動扶梯的運(yùn)動。3.1自動扶梯的主要參數(shù)自動扶梯的主要參數(shù)有：提升高度H，理論輸送能力Ct，額定速度v，梯級寬度Z1，及梯級的傾斜角度等。1) 提升高度H：建筑物上，下樓層間的高度。取H5m，為小提升高度。我國目前生產(chǎn)的自動扶梯系列為：小提升高度H=310m，中提升高度H1045m，大提升高度H45

32、65m。2）理論輸送能力：設(shè)備每小時內(nèi)理論上能輸送的人數(shù)。當(dāng)自動扶梯的各梯級均站滿人時，就達(dá)到了其理論輸送能力，由下式計算： 式中：理論輸送能力（人/h）k承載系數(shù)，與踏板名義寬度Z1有關(guān)。取k=2.當(dāng)Z10.6m時，k=1；當(dāng)Z10.8m時，k=1.5；當(dāng)Z11.0m時，k=2。v額定速度（m/s），取v=0.50m/s 梯級深度（m），梯級深度一般為0.4m，取Y1=0.4m所以 =3600=9000(人/h)3) 額定速度v 自動扶梯運(yùn)行速度的快慢，直接影響到乘客在扶梯上的停留時間。如果太快，影響乘客順利登梯，滿載系數(shù)反而下降。反之，速度太慢時，則不必要地增加了乘客在梯上的停留時間。因此

33、，正確選用額定速度十分重要。扶梯額定速度v一般為0.50m/s、0.65m/s、0.75m/s三種。取v=0.50m/s扶梯運(yùn)行速度與滿載系數(shù)密切相關(guān)，根據(jù)現(xiàn)場實(shí)測數(shù)據(jù)并經(jīng)線性回歸，得1.10.6v=1.1-0.60.500.80所以，實(shí)際輸送能力（人/h）4) 梯級名義寬度 ：目前我國自動扶梯梯級名義寬度有三種規(guī)格：0.6m、0.8m、1.0m， 取=1.0m5) 傾角為3.2 自動扶梯阻力計算為方便起見，扶梯自重的線載荷表示，扶梯自重線載荷（N/m）單個梯級自重（N）梯級節(jié)距（m）牽引鏈條的線載荷（N/m）經(jīng)過估算每個梯級的重量為70kg 梯級的節(jié)距大約是400mm；每個滾子的重量約為2.

34、5kg,牽引鏈條的節(jié)距是100mm。那么可以算出梯級的線載荷為，取g=10, 11個滾輪才間隔1.0m。=2300N/m乘客的線載荷用表示，其計算公式如下=Q估計平均每個乘客的重量大約600N, 表示梯級的節(jié)距大約是400mm；k每一梯級上可站立的人數(shù)；滿載系數(shù)。（取0.80）代值計算結(jié)果是 =2400N/m總阻力法總阻力法求自動扶梯阻力的思路是：分別計算自動扶梯驅(qū)動裝置所需要克服的各項阻力，包括扶手系統(tǒng)的阻力，然后求出扶梯系統(tǒng)的總阻力。(1) 梯路上分支傾斜區(qū)段乘客載荷形成的阻力。= (2) 乘客載荷形成的阻力梯路上水平分支區(qū)段共有2個，乘客載荷形成的相應(yīng)阻力為：=2(3) 上分支與下分支傾

35、斜區(qū)段梯級自重形成的阻力（可認(rèn)為上、下分支的阻力相等）。=2(4) 上分支與下分支4個水平區(qū)段梯級自重形成的阻力這個阻力可看作相等。=4(5) 梯路曲線區(qū)段的運(yùn)動阻力這個阻力可看作乘客與梯級自重共同形成，每個曲線區(qū)段內(nèi)的載荷均可分解為垂直梯路方向的載荷和平行梯路方向的載荷兩部分。垂直梯路方向的載荷應(yīng)乘以因子，而平行梯路方向的載荷則應(yīng)乘以因子。經(jīng)過分析可以得出梯路曲線區(qū)段運(yùn)動阻力應(yīng)為：=2()+4(6)梯路轉(zhuǎn)向區(qū)段運(yùn)動阻力這個區(qū)段的阻力主要通過摩擦傳遞，即= (7) 扶手系統(tǒng)阻力=4 (+2)上面各個式中的參數(shù)為阻力（N）；乘客線載荷（N/m）2400N/m梯路線載荷（N/m）2300N/m梯級

36、車輪的摩擦因子，取=0.025003，取=0.03；進(jìn)出端水平端長度（m），小提升高度取0.6m.傾斜區(qū)段梯路水平投影長度(m)，=8.66m梯路曲線區(qū)段水平投影長度(m)取0.6m梯路轉(zhuǎn)向時，梯級所經(jīng)路徑的曲線長度（m）；取2m 乘客手握扶手膠帶的附加阻力系數(shù)，取=1.5扶手膠帶的線載荷（N/m）,可以取=25N/m;扶手膠帶阻力系數(shù)，可取=0.3自動扶梯傾角 經(jīng)過計算得 =10932N =86N =1195N =166N =989N =138N =444N扶梯系統(tǒng)的總阻力就是上述各項阻力之和，即=13950N3.3 自動扶梯的功率計算自動扶梯的總功率計算可以用總阻力法求出，其具體公式如下：

37、N=N自動扶梯的總功率（KW）W用總阻力法求出的自動扶梯總阻力自動扶梯額定速度（m/s）；0.50m/s傳動系統(tǒng)的效率的計算由四對滾動軸承副，（傳動效率0.98）；兩個鏈傳動副（傳動效率0.92）；一對蝸輪副傳動（傳動效率0.9）。則 =0.703代值計算總功率N=10.73KW3.4 電機(jī)的選擇根據(jù)自動扶梯的功率N=10.73kw，選取Y160M-4型電動機(jī)，功率為11kw，轉(zhuǎn)速為1460 r/min。（根據(jù)參考文獻(xiàn)9選?。┑谒恼?驅(qū)動機(jī)主傳動結(jié)構(gòu)的設(shè)計第四章 驅(qū)動機(jī)主傳動結(jié)構(gòu)的設(shè)計蝸桿傳動是在空間交錯的兩軸間傳遞運(yùn)動和動力的一種傳動機(jī)構(gòu)，兩軸線交錯的夾角可為任意值，常用的為。4.1 選擇蝸

38、桿傳動的類型ZC蝸桿副其定義如下：一個圓柱蝸桿，其軸平面或法平面的齒廓是一段圓弧或是圓環(huán)面包絡(luò)面的平面截線時，稱這種蝸桿為圓弧圓柱蝸桿，簡稱ZC蝸桿，齒形C。ZC蝸桿與其直接或間接展成加工的蝸輪相配所組成的蝸桿副稱圓弧圓柱蝸桿副，簡稱ZC蝸桿副。4.1.1ZC蝸桿副的類型（1）軸向圓弧圓柱蝸桿副（ZC3蝸桿）（齒形C3）當(dāng)導(dǎo)程角較小時，蝸桿有良好的切削工藝。若采用硬齒蝸桿，所用磨齒砂輪的刃面不是環(huán)面，其刃廓是近似圓弧的復(fù)雜平面曲線，故砂輪刃面不好修形，ZC3蝸桿磨齒工藝不佳，精度較低。（2）圓環(huán)面圓柱蝸桿副（ZC2蝸桿）（齒形C2）屬于半包絡(luò)曲紋面圓柱蝸桿副。該蝸桿在加工過程中砂輪修正后直徑減

39、小，不影響蝸桿螺旋面形狀，齒面磨削工藝良好，可采用硬齒面蝸桿副，但在生產(chǎn)實(shí)踐中保證刀具的理論安裝位置較為困難。所以這種蝸桿副僅認(rèn)為有理論上的研究價值，在生產(chǎn)中很少用。（3）圓環(huán)面包絡(luò)圓柱蝸桿副（ZC1蝸桿）（齒形C1）該蝸桿屬于包絡(luò)型曲面紋面圓柱蝸桿，刀具是圓環(huán)面的砂輪，在刀具的軸平面內(nèi)，產(chǎn)形線是圓環(huán)面母圓的一段凸圓弧，將刀具軸線置在過齒槽中與分度圓螺旋線平行的假想螺旋線的法面內(nèi)，刀具軸線與蝸桿軸線的軸交角為。當(dāng)?shù)毒咭贿吚@自身軸線轉(zhuǎn)動，一邊又相對蝸桿毛坯做螺旋運(yùn)動是，刀具刃面的包絡(luò)面，既蝸桿螺旋面。ZC1蝸桿磨齒工藝良好，可獲得高精度硬齒面，是圓弧圓柱蝸桿最有發(fā)展前途的蝸桿。ZC1蝸桿與其共軛

40、蝸輪組成蝸桿副。我國以ZC1蝸桿副為傳動機(jī)構(gòu)制訂了標(biāo)準(zhǔn)GB9147-88.該標(biāo)準(zhǔn)是圓柱蝸桿副的高科技更新?lián)Q代產(chǎn)品，是驅(qū)動機(jī)主傳動機(jī)構(gòu)中“最佳”傳動型式之一。4.1.2圓弧圓柱蝸桿副的嚙合特性(1)有較大的誘導(dǎo)曲率半徑蝸桿副共軛齒面呈凸凹公軛嚙合，較大，赫爾茲應(yīng)力就小，同時動壓潤滑條件改善，齒面強(qiáng)度和傳動效率提高(2)有良好的接觸線形狀ZC蝸桿副的接觸線形狀有利于動壓油膜形成，為約占理論嚙合區(qū)的60%以上。良好的潤滑，使傳動效率可達(dá)到（），油溫低，磨料磨損小，齒面強(qiáng)度高，承載能力大，工作平穩(wěn)，噪音低的主要原因。(3)具有良好的工藝性蝸桿、蝸輪的加工工藝性良好，勿需專用設(shè)備。(4)必須采用徑向正變

41、位(5)具有靈活的設(shè)計方案可靈活的選擇“最佳”幾何參數(shù)和嚙合參數(shù)，并可通過不同的設(shè)計方案，大幅度地提高傳動質(zhì)量；亦可通過可控點(diǎn)嚙合理論設(shè)計，使其傳動效率、承載能力明顯提高。驅(qū)動機(jī)用ZC蝸桿副采用非標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計十分有利。(6)對中心距偏差較敏感中心距偏差增大時，回引起蝸桿齒頂也蝸輪齒面呈線接觸，造成宏觀接觸面積減少，“最佳”嚙合部位無法實(shí)現(xiàn)，嚙合狀態(tài)變劣。圓弧圓柱蝸桿副是高科技新型蝸桿副，經(jīng)實(shí)踐證明：它和同樣幾何參數(shù)工藝條件和工作條件的普通圓柱蝸桿副相比，其承載能力可提高50%-100%，傳動效率可提高10%-15%，同時顯示出傳動平穩(wěn)、振動小、噪聲低的優(yōu)點(diǎn)。通過對比，本設(shè)計選用ZC1蝸桿副作為驅(qū)動

42、機(jī)的主傳動機(jī)構(gòu)。4.2 ZC蝸桿副的設(shè)計與計算4.2.1蝸桿傳動類型、精度等級由于傳遞功率不大，速度也不太高，用ZC蝸桿傳動，精度8C GB10089-88.4.2.2選擇材料考慮到蝸桿傳遞的功率不大，速度中等，故蝸桿用45號鋼，因希望傳遞功率高些，耐磨性好些，故蝸桿螺旋齒面要求淬火，硬度為4555HRC?？紤]到鑄錫磷青銅耐磨性最好，用于滑動速度3m/s的重要傳動，故蝸輪用鑄錫磷青銅ZCuSn10P1，金屬模鑄造，為了節(jié)約貴重的有色金屬，僅齒圈用鑄錫磷青銅制造，而輪芯用灰鑄鐵HT100制造。4.2.3初選幾何參數(shù)蝸桿輸入功率P=11kw，蝸桿速度n1=1460r/min電動機(jī)轉(zhuǎn)速=1460r/

43、min，, ZC蝸桿副驅(qū)動機(jī)設(shè)計。根據(jù)輸出軸轉(zhuǎn)速的一般要求,一般蝸輪轉(zhuǎn)速73r/min,所以，蝸桿傳動理論傳動比：推薦蝸桿頭數(shù)z1：23確定傳動齒數(shù)：z1=2，z2=40實(shí)際傳動比：自動扶梯使用壽命為10年，每天工作10小時所以，LH=1036510=36500h4.2.4初步估算傳動的中心距按齒面接觸強(qiáng)度的要求，參考文獻(xiàn)【3】查圖16.5-17得中心距=160mm按熱平衡條件，在蝸軸上裝風(fēng)扇，參考文獻(xiàn)【3】查圖16.5-18得中心距=180mm由參考文獻(xiàn)【3】表16.5-39，取標(biāo)準(zhǔn)值=180mm。4.2.5確定傳動的主要幾何尺寸按參考文獻(xiàn)【3】表16.5-39，當(dāng)=180mm，=19.5得

44、m=7.1mm，d1=70.8，z1=2，z2=39，=0.866，。按參考文獻(xiàn)【3】表16.5-38及表16.5-40求其他幾個主要幾何尺寸。名稱ZC蝸桿副（計算公式）結(jié)果備注中心距180由強(qiáng)度確定傳動比19.5蝸桿頭數(shù)2蝸輪齒數(shù)39變位系數(shù)0.866模數(shù)m7.1蝸輪分度圓直徑276.9蝸桿分度圓直徑70.8蝸桿法向齒形角=蝸輪平均寬度51.03蝸輪寬度51.03蝸桿圓周速度5.4蝸輪圓周速度1相對速度5.54.3 齒面接觸疲勞強(qiáng)度校核（1）求傳動效率蝸桿傳動的嚙合效率= =0.894攪油損耗的效率，一般=0.940.99，取=0.96。軸承效率，每對軸承效率=0.980.99，取=0.98

45、。所以，=0.841（2）求所在齒上的切向力Ft2（3）求齒面上的接觸應(yīng)力按參考文獻(xiàn)【3】中，式16.5-13Zm=Zz齒形系數(shù)，查參考文獻(xiàn)【3】表16.5-41；取Zz =0.638蝸輪平均寬度；所以，（4）求接觸疲勞極限按查參考文獻(xiàn)【3】中式16.5-16 查表16.5-42，得查表16.5-43，按工作小時，得=0.7查表16.5-44，按m/s，得載荷系數(shù)，當(dāng)載荷平穩(wěn)時=1所以，（5）安全系數(shù)校核按參考文獻(xiàn)【3】中，式16.5-12 合格（由m/s查表16.5-45，可選用8級精度，）4.4 齒根強(qiáng)度校核按參考文獻(xiàn)【3】式16.5-19， 查表16.5-46 得按式16.5-20=13

46、.3N/mm2代入上式 通過。4.5 ZC蝸桿副的幾何尺寸計算名稱ZC蝸桿副（計算公式）結(jié)果備注中心距180由強(qiáng)度確定傳動比19.5蝸桿頭數(shù)一般取42蝸輪齒數(shù)39變位系數(shù)0.866模數(shù)m7.1蝸桿分度圓直徑70.8蝸輪分度圓直徑276.9蝸桿節(jié)圓直徑83.1蝸輪節(jié)圓直徑276.9蝸桿法向齒形角=蝸桿軸向齒形角=蝸桿齒頂高7.1頂隙=0.16m1.14蝸桿齒根高8.24蝸桿齒頂圓直徑85蝸桿齒根圓直徑54.33蝸桿導(dǎo)程22.29蝸桿齒寬116砂輪圓弧半徑m10mm時，=（5.56）m=39.0542.641砂輪軸截面圓弧中心坐標(biāo)蝸輪齒頂高13.25蝸輪齒根高8.24蝸輪喉圓直徑303.40蝸輪齒

47、根圓直徑260.43蝸輪頂圓直徑310蝸輪平均寬度51.03蝸輪寬度51.03蝸輪端面齒厚14.13蝸輪齒頂圓弧半徑28.3蝸輪齒根圓弧半徑43.64導(dǎo)程角蝸桿軸向齒厚8.92蝸桿法向齒厚8.74蝸桿圓周速度5.4蝸輪圓周速度1相對速度5.54.6 精度等級公差和表面粗糙度的確定 考慮到所設(shè)計的蝸桿傳動是動力傳動，屬于通用機(jī)械減速器，從GB/T10089-1988圓柱蝸桿、蝸輪精度中選8級精度，側(cè)隙種類為c，標(biāo)注為8cGB/T10089-198。蝸桿主要參數(shù)蝸桿類型ZC1模數(shù)m7.1頭數(shù)2導(dǎo)程22.30導(dǎo)程角軸向齒形角23齒形高系數(shù)1螺旋方向右旋配對蝸輪齒數(shù)39精度等級8cGB/T10089-

48、1988公差組檢驗項目公差或極限偏差0.0250.0450.040法向齒厚及偏差蝸輪主要參數(shù)模數(shù)m7.1頭數(shù)39分度圓直徑276.9蝸桿齒向齒形角23齒形高系數(shù)1螺旋方向右旋配對蝸桿齒數(shù)2精度等級8cGB/T10089-1988公差組檢驗項目公差或極限偏差0.1250.0320.028分度圓齒厚及其偏差4.7 熱平衡計算1）取環(huán)境溫度t2 ：取t=202）散熱系數(shù)K：可取K（8.1517.45）W/(m2.),當(dāng)周圍空氣流通良好時取偏大值，所以取K=16W/(m2.)。3）初步估算散熱面積A： 所以，4）計算油的工作溫度：=138.4油溫工作溫度超過許用值（8090），所以不能滿足要求，現(xiàn)采取

49、在蝸桿軸上裝置風(fēng)扇通風(fēng)，提高散熱能力。裝風(fēng)扇后K=55W/(m2.)所以，=54.5所以油的工作溫度在許用值內(nèi)。第五章 驅(qū)動機(jī)的結(jié)構(gòu)的設(shè)計第五章 驅(qū)動機(jī)的結(jié)構(gòu)設(shè)計驅(qū)動機(jī)的結(jié)構(gòu)設(shè)計，在驅(qū)動機(jī)的設(shè)計質(zhì)量中舉足輕重，自動扶梯與自動人行道對驅(qū)動機(jī)的技術(shù)要求，在很多方面要由結(jié)構(gòu)設(shè)計完成或體現(xiàn)。驅(qū)動機(jī)的結(jié)構(gòu)設(shè)計涉及到大量計算和復(fù)雜的公式推導(dǎo)，本設(shè)計僅針對驅(qū)動機(jī)結(jié)構(gòu)設(shè)計中的一般典型問題作扼要論述。5.1 驅(qū)動機(jī)結(jié)構(gòu)設(shè)計應(yīng)達(dá)到的技術(shù)要求（1）所有零件都要滿足驅(qū)動機(jī)使用性能 使用性能主要包括，運(yùn)動與速度，功能的可靠性，強(qiáng)度與壽命，體積與重量，安裝尺寸，操作及維修方便，簡易，體形美觀，大方。（2）充分考慮制造工藝

50、和安裝工藝 主要包括：在達(dá)到使用要求的條件下，零件結(jié)構(gòu)盡可能簡單，實(shí)用，毛坯制造，機(jī)械加工，裝配，維修的工藝性好，無需增加專用設(shè)備和過多的專用工具及輔助設(shè)備，盡量合理選用材料及熱處理方法；盡可能選用新材料，新工藝，新技術(shù)；盡可能選用標(biāo)準(zhǔn)件，通用件，設(shè)計應(yīng)達(dá)到系列化，通用化，標(biāo)準(zhǔn)化。（3）滿足驅(qū)動機(jī)的特殊技術(shù)要求 主要指：制動機(jī)構(gòu)靈活、可靠；限速器，防逆轉(zhuǎn)器簡便，實(shí)用；小振動，低噪聲。5.2 驅(qū)動機(jī)整體設(shè)計考慮的問題整體設(shè)計的總目的是，在滿足自動扶梯對驅(qū)動機(jī)技術(shù)要求的前提下，設(shè)計出布局合理，操作方便、美觀大方的結(jié)構(gòu)形式。5.2.1選擇機(jī)型確定基本結(jié)構(gòu)尺寸 驅(qū)動機(jī)放在機(jī)房內(nèi)，機(jī)房的體積是有嚴(yán)格規(guī)定

51、的，驅(qū)動機(jī)的高度一般超過1m，甚至有的用戶要求不超過0.85m。自動扶梯和自動人行道的制造和安裝規(guī)范中規(guī)定“在需要對運(yùn)動維修和檢查的地方應(yīng)有一塊至少為0.5X0.6m的自由空間”而事實(shí)上在面臨自動扶梯向結(jié)構(gòu)緊湊、小型化發(fā)展的今天，要留出0.3平方米的自由空間是比較困難的。驅(qū)動機(jī)設(shè)計必須實(shí)現(xiàn)結(jié)構(gòu)緊湊，體積小的目標(biāo)。然而驅(qū)動機(jī)體積要受各個方面約束，如主傳動機(jī)構(gòu)的中心距，電機(jī)外廓尺寸，箱體盛油量等。為此驅(qū)動機(jī)的體積不可能設(shè)計的太小。滿足上述設(shè)計條件、并保證安裝和維修人員所占空間的前提下，通過設(shè)計對比證實(shí)，將正交軸主傳動機(jī)構(gòu)的驅(qū)動機(jī)設(shè)計成立式要優(yōu)于臥式，而將平行軸主傳動機(jī)構(gòu)的驅(qū)動機(jī)設(shè)計成臥式則優(yōu)于立式

52、，我國目前用的蝸桿副驅(qū)動機(jī)多采用立式。5.2.2外觀布置外觀布置首先要保證各個零部件有效地完成其功能，并達(dá)到“最佳”的受力狀態(tài)，另外外觀協(xié)調(diào)、美觀大方也十分重要。動系統(tǒng)的布置整軸式驅(qū)動機(jī)，采用塊式摩擦制動系統(tǒng)，放置在箱體和電機(jī)聯(lián)接處的高速軸上。這種布置的特點(diǎn)是制動力矩非常靠近蝸桿副的嚙合部位，受力十分合理。制動系統(tǒng)的磁力器安裝位置有三種情況，放在驅(qū)動機(jī)的前面，結(jié)構(gòu)緊湊，體積小，外觀對稱，美觀大方，但應(yīng)注意制動系統(tǒng)不得與運(yùn)動著的梯級干涉，目前幾乎都采用這種布置，本設(shè)計也是采用這種布置。該機(jī)型不專門設(shè)置飛輪，而把飛輪和制動輪合為一個構(gòu)件。這種設(shè)計不但減少了零件，降低了成本，而且減少了驅(qū)動機(jī)的高度。

53、（2）蝸輪軸軸伸方向 蝸桿副立式驅(qū)動機(jī)，蝸輪軸是輸出軸，直接與自動扶梯的其他傳動系統(tǒng)相聯(lián)接，不同的自動扶梯機(jī)型要求不同的驅(qū)動機(jī)輸出軸伸方向（左或者右）。為了安裝，維修方便，具有良好的通用性，蝸輪軸系零件的設(shè)計，相對箱體應(yīng)具有對稱性結(jié)構(gòu)。（3）驅(qū)動機(jī)散熱肋合箱體加強(qiáng)肋的布置 蝸桿副驅(qū)動機(jī)摩擦損耗功率較大，油溫升較高，為此除增大箱體盛油量外，增加散熱面積，增加散熱肋式必要的。為增加箱體剛度，設(shè)加強(qiáng)肋同樣是必要的，把散熱肋和加強(qiáng)肋合為一體是重要的設(shè)計原則，故在箱體外表面設(shè)置肋板時，要考慮散熱面積，增強(qiáng)剛度和美觀大方。一般設(shè)置成豎直肋。（4）限速器和防逆運(yùn)轉(zhuǎn)器的布置在自動扶梯上，設(shè)置這兩個附加機(jī)構(gòu)是有

54、標(biāo)準(zhǔn)要求的，一般把限速器設(shè)置在高速軸上，把防逆運(yùn)轉(zhuǎn)器設(shè)置在低速軸上。5.3 整軸式蝸桿副驅(qū)動機(jī)蝸桿軸的結(jié)構(gòu)5.3.1軸承及軸承在軸蝸桿上的位置 整軸式蝸桿副驅(qū)動機(jī)的最大特點(diǎn)是電動機(jī)的轉(zhuǎn)子軸及蝸桿軸是整體，長度幾乎等于驅(qū)動機(jī)的總高度。蝸桿軸上裝有軸承，抱閘輪，轉(zhuǎn)子，風(fēng)扇等零件，很多功能構(gòu)件都在這根軸上，形成了驅(qū)動機(jī)最重要的心臟組件。該軸的精度體現(xiàn)了驅(qū)動機(jī)的精度，所以設(shè)計軸蝸桿的結(jié)構(gòu)十分重要。而首先要設(shè)計軸承的選擇和安裝。 選軸承要考慮到承受載荷的性質(zhì)和大小，運(yùn)行速度的高低，調(diào)心性能，軸承游動和位移，安裝拆卸的方便等。驅(qū)動機(jī)一般用滾動軸承，驅(qū)動機(jī)輸入軸（10001500r/min）屬于較低轉(zhuǎn)速，輸

55、出軸屬于低轉(zhuǎn)速（73r/min左右）；承受的軸向力較大，并大于徑向力，蝸桿軸的尺寸細(xì)而長，工作溫度較高（在70度90度間）調(diào)心和拆卸沒有特殊要求。故根據(jù)這些情況，確定下列幾個問題：其一，軸向力和徑向力同時存在，必須選用向心推力軸承（角接觸球軸承或圓錐滾子軸承）。其二，在較高溫度下工作的細(xì)長桿，應(yīng)采用固游式安裝形式，不能采用全固式，也不能采用全游式。 由于軸蝸桿細(xì)長，電動機(jī)及減速器又是兩個功能機(jī)構(gòu)，故應(yīng)采用三支點(diǎn)結(jié)構(gòu)，亦既要上中下三處安置軸承。通過分析，在上部安裝兩個圓錐滾子軸承，并將它們固結(jié)在箱體上，中間和下部各安裝一個能游動的深溝球軸承。上部軸承采用正（面對面）安裝或者反（背對背）安裝，應(yīng)由

56、結(jié)構(gòu)型式而定。正安裝或反安裝對整軸上支承點(diǎn)位置影響不大，為了安裝及控制軸竄動量，采用正安裝優(yōu)于反安裝。5.4 蝸桿軸的設(shè)計5.4.1蝸桿軸的材料軸的材料主要是碳鋼和合金鋼。鋼軸的毛坯多數(shù)用軋制圓鋼和鍛件，有的直接用圓鋼。由于碳鋼比合金鋼價廉，對應(yīng)力集中的敏感性較低，同時也可以用熱處理或化學(xué)熱處理的辦法提高其耐磨性和抗疲勞強(qiáng)度，故采用碳鋼制造軸尤為廣泛，其中最常用的是45鋼。分析蝸桿軸的機(jī)械性能采用45鋼能達(dá)到其各項要求，且經(jīng)濟(jì)。5.4.2確定蝸桿軸的最小直徑軸的強(qiáng)度校核計算是，應(yīng)根據(jù)軸的具體受載及應(yīng)力情況，采取相應(yīng)的計算方法，并恰當(dāng)?shù)剡x取其許用應(yīng)力。對于蝸桿軸來說，其受徑向的力較小，軸向力較大

57、，承受的扭矩很大，承受的彎矩較小（后述的蝸桿軸采用兩對滾動軸承來支承，在徑向是固定的，軸向可以有小幅度的游動。）所以按扭轉(zhuǎn)強(qiáng)度校核這種方法是只按軸所受的扭矩來計算軸的強(qiáng)度，如果還受有不大的彎矩時，則用降低許用扭轉(zhuǎn)切應(yīng)力的辦法予以考慮。在軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計時，通常用這種方法初步估算軸徑。電動機(jī)的轉(zhuǎn)速如下：n額1500r/min、n滿1460r/min、 工作功率=11kw 軸的扭轉(zhuǎn)強(qiáng)度條件為由上式可得軸的直徑式中： d軸的直徑p軸傳遞的功率為11kwn軸的轉(zhuǎn)速，1460r/min 一般取2545MPa，取35MPa 21.76mm 對于直徑d100mm的軸，有一個鍵槽時，軸徑增大5%7%。=21.76

58、（1+7%）=23.3mm所以，取定軸的最小直徑為35mm,因軸所受主要為扭據(jù)，幾乎不承受彎曲載荷，故不需要進(jìn)行彎曲校核。尺寸定為下： 在蝸桿軸的上端，和兩個圓錐滾子軸承配合的軸直徑為35mm, 和中間軸承配合的軸徑為55mm,下端和軸承配合的軸徑為35mm. 整個軸長669mm。5.4.3軸承的選擇上部圓錐滾子軸承代號為30207,中間深溝球軸承代號為6011，下端深溝球軸承代號為6007. （GB/T297-1994）5.4.3軸的扭轉(zhuǎn)剛度校核計算軸的扭轉(zhuǎn)變形用每米長的扭轉(zhuǎn)角來表示。圓軸扭轉(zhuǎn)角單位的計算公式為：對階梯軸： G軸的材料的剪切彈性摸量，單位為Mpa,對于鋼材，G=；L階梯軸所受扭矩作用的長度，單位為mm;Z階梯軸受扭矩作用的軸段數(shù)。分別代表階梯軸第I段上所受的扭矩、長度和極慣性矩。軸截面的極慣性矩，單位為，對于圓軸，=2.4655分析并進(jìn)行計算可得出：=0.167軸的扭轉(zhuǎn)剛度條件是：式中為軸每米長的允許扭轉(zhuǎn)角，與軸的使用場合有關(guān)。對于精密傳動軸，可取=0.250.5所以剛度校正合格。5.5 低速軸的設(shè)計5.5.1確定低速軸的最小直徑低速軸的材料：45