本科毕业论文---客梯曳引系统设计论文.doc

毕业设计

题目 客梯曳引系统设计

学生所在学院 电气信息学院
专 业
学 号
学 生 姓 名
指 导 教 师
助理指导教师
起 止 日 期

摘 要
电梯的曳引机主要是由曳引绳、电动机、减速器、曳引轮、制动器和联轴器组成。根据电梯运行的速度和载荷来选用电动机和制动器。曳引绳的设计，首先选用一种曳引绳的绕法，再由它的受力情况来选择曳引绳的数量和截面积。减速器是设计的主体部分，要根据电动机的转速、电梯的运行速度、曳引轮的直径等参数设计减速器。电梯是利用曳引钢丝绳与曳引轮缘上绳槽的摩擦力传递动力，所以必须设计表面摩擦系数大且耐磨的曳引轮。选用刚性联轴器，保证传递的动力，但要求两轴的对中度较高。
关键词 客梯电梯；曳引机；组成；设计

目 录
摘 要 I
1.绪论 1
1.1课题研究的背景意义 1
1.2课题设计意义 2
2.课题任务，重点研究内容 4
2.1课题的任务 4
2.2设计主要内容 4
3.曳引机及其传动系统的工作原理及主要参数 5
3.1曳引机及其传动系统的工作原理 5
3.2曳引机的分类 6
3.3曳引机的结构 7
3.3.1曳引电动机 7
3.3.2制动器 7
3.3.3减速器 8
3.3.4联轴器 9
3.3.5曳引轮 9
3.3.6曳引钢丝绳 10
4.主要参数 11
4.1曳引条件计算 11
4.2曳引电动机功率计算 11
4.2.1曳引条件 12
4.2.2各工况当量摩擦系数ƒ值计算 13
4.2.3曳引能力系数efa值计算 13
4.2.4装载工况受力分析 14
4.2.5紧急制动工况受力分析 14
4.2.6曳引机主轴最大静载计算 15
4.3曳引钢丝绳安全系数计算 15
4.3.1绳径与曳引轮径，导向轮径之比 15
4.3.2 曳引钢丝绳的安全系数 16
4.3.3绳头组合的安全系数 17
4.4减速器的设计 17
4.4.1减速器传动类型的选择 17
4.4.2常用蜗杆传动的分类及特点 18
4.4.3蜗杆传动的几何尺寸计算 18
4.4.4圆柱蜗杆传动的受力分析 23
4.4.5蜗杆传动材料选择 24
4.4.6圆柱蜗杆传动强度计算和刚度验算 25
4.4.7蜗杆传动的布置与润滑油方式 26
4.5曳引轮的设计 27
4.5.1曳引轮参数的计算 27
4.5.2曳引轮的材料及结构 27
4.5.3曳引轮绳槽形状分析 28
4.6制动器的选择 29
4.6.1制动器类型的选择 29
4.6.2电磁制动器的工作原理及其构造 30
4.6.3制动器参数计算及选用 31
4.7联轴器的选用 32
4.7.1联轴器的种类及其特点 32
4.7.2联轴器型号选择 33
致谢 36
参考文献 37

1.绪论
随着社会的发展，货梯在社会发展中扮演了一个越来越重要的角色。曳引机及其传动系统是货梯中非常重要的部件，它的设计水平将影响货梯的服务能力。为了让货梯更好地服务于人类，必须设计好货梯的曳引机及其传动系统。
1.1课题研究的背景意义
电梯的历史并不像有些人想得那么短，事实上，它已有150年的历史了。早在公元前2600年，埃及人在建造金字塔时，利用简易起重机搬运石块儿。他们发现，这样操作既省力，又省时间，就这样，这种起重机便在那里发展起来。早期的动力基本来源于人力。1203年，在法国海岸边的一个修道院里安装了一台以驴子为动力的起重机，这是世界上第一个使用非人力运送重物的起重机。英国科学家瓦特发明蒸汽机后，起重机装置开始采用蒸汽为动力。威廉·汤姆逊研制出用液压驱动的升降梯，液压的介质是水。在这些基础上，人们研制出一批又一批的新产品。
1887年，美国奥梯斯公司制造出世界上第一台电梯，这是一台以直流电动机传动的电梯。它被装设在纽约德玛利斯大厦。这座古老的电梯，每分钟只能走10米左右。这个电梯纯粹是为了省力。然而，一个关键的问题始终没有解决，那就是一旦升降梯拉升缆绳发生断裂时，负载平台就一定会发生坠毁事故。
1889年12月，美国奥的斯电梯公司制造出了真正的电梯，它采用直流电动机为动力，通过蜗轮减速器带动卷筒上缠绕的绳索，悬挂并升降轿厢。
1892年，美国奥的斯公司开始采用按钮操纵装置，取代了传统的轿厢内拉动绳索的操纵方式，操纵方式由此向世界发出了邀请函。
生活在继续，科技在发展，当然电梯也在不断进步。150年来，电梯的材质由黑白到彩色，样式由直式到斜式，在操纵控制方面更是步步攀高--手柄开关操纵、按钮控制、信号控制、集选控制、人机对话等等，多台电梯还出现了并联控制，智能群控；双层轿厢电梯展示出节省井道空间，提升运输能力的优势；变速式自动人行道扶梯的出现大大节省了行人的时间；不同外形--扇形、三角形、半菱形、半圆形、整圆形的观光电梯则使身处其中的乘客的视线不再封闭。调频门控、智能远程监控、主机节能、控制柜低噪音耐用、复合钢带环保--一款款集纳了人类在机械、电子、光学等领域最新科研成果的新型电梯竞相问世。
中国最早的一部电梯出现在上海，是由美国奥的斯公司于1901年安装的。1932年由美国奥的斯公司安装在天津利顺德酒店的电梯至今还在安全运转着。1951年，党中央提出要在天安门安装一台由我国自行制造的电梯，天津从庆生电机厂荣接此任，四个月后不辱使命，顺利地完成了任务。十一届三中全会后，借着改革开放的东风，我国电梯业进入了高速发展的时期。
我国从20世纪50年代开始批量生产电梯，用我国自己生产的电梯产品装备了人民大会堂、北京饭店等。20世纪80年代中期以来，随着我国对外开放，在我国国内建立一批合资和独资电梯生产厂，使我国电梯工业取得了巨大发展。为了进一步推动电梯工业的发展，我国又新颁布一批具有国际水平的电梯技术标准，随着采用新标准生产的电梯批量推向市场，我国现在电梯产品的技术。质量水平已基本与世界接轨，并出现由卖方市场向买方市场转变的格局。
1.2课题设计意义
曳引机是曳引式客梯的驱动伴随着经济的高速发展，高层建筑不断出现，电梯也随之问世。电梯是服务于规定楼层的固定式升降设备。电梯业的发展使得电梯业界涌现了各种类型的电梯，不同类型的电梯有着不同的用途，但不管是什么类型的电梯，它们有着一个共同的作用——方便了人们的生产生活。客梯作为电梯中的一种，在人们的日常生活中扮演了不可或缺的角色。曳引式客梯在实际生活生产中运用非常的广泛。曳引机是驱动电梯的轿厢和对重装置作上、下运行的装置。
曳引式提升机构是世界上电梯行业广泛采用的提升形式，它与卷扬式（或称强制式）提升机构相比具有以下几点优越性：
（1）安全可靠
如果下降中的轿厢或对重因为某种原因冲击底坑中的缓冲器时，曳引式提升机构能自动消失曳引能力，不致于使轿厢或对重继续向上运行直到冲击电梯机房楼板或拉断曳引钢丝绳，造成伤亡事故和财产损失。
（2）允许提升高度大
曳引式提升机机构不像卷扬式提升机构那样，随着电梯的上升，曳引钢丝绳不继地一圈一圈地绕在卷筒上，其曳引钢丝绳的长度不受限制，因此可以实现将轿厢提升到任何实际需要的高度上。
（3）结构紧凑
对于垂直起吊设备，根据规范要求，曳引轮直径与钢丝绳直径之比不得小于40。
曳引式提升机构可以比较容易地通过增加钢丝绳的根数或减少曳引钢丝绳的直径，从而可达到曳引轮直径的减小和使整个提升机构的重量减轻。
由于电梯上曳引钢丝绳都在3根以上，因此电梯上采用曳引式提升机构比卷扬式提升机构的结构更紧凑。
（4）便于选用价格便宜、结构紧凑的高转速电动机
在电梯额定速度一定的情况下，曳引轮直径越小，则需要曳引轮转速越高，与此同时也就要驱动电动机转速越高。因此采用曳引式提升机构便于选用结构紧凑、价格便宜的高转速电动机
部分，是其主要组成部分，它的设计水平、产品质量直接影响电梯的质量，其强度和寿命直接影响电梯的寿命，因而电梯曳引机的设计水平也影响了人们正常的生产生活、关系着人们的健康，也影响着社会的发展。为了确保曳引式货梯正常工作、安全使用，使它更好地作用于社会，必须设计出切实可行的曳引机及其传动系统。本课题设计紧密联系实际，设计它的曳引机及其传动机构。
2.课题任务，重点研究内容
2.1课题的任务
1. 设计参数：客梯额定载重为1000kg，额定速度2m/s，提升高度为50m。
2.2设计主要内容
(1)以给定参数为依据，设计客梯曳引系统中的曳引机。包括电动机的选择，制动器设计、联轴器设计、减速箱设计，曳引轮、机架、导向轮及附属盘车手轮的设计。
(2)以给定参数为依据，设计客梯曳引系统中的曳引机。包括电动机的选择，制动器设计、联轴器设计、减速箱设计，曳引轮、机架、导向轮及附属盘车手轮的设计。
(3)设计要求：所设计的客梯曳引系统应符合使用要求和标准。最终应完成客梯曳引系统设计的设计说明书一份；制动器、联轴器、减速箱的零件结构图及装配图（装配图一张，零件结构图至少两张）;完成减速器的三维图。
(4)学生前期的准备工作。查阅相关文献资料，熟悉常用客梯的结构组成，掌握电梯的工作原理。能熟练使用CAD进行机械制图。具有一定的三维制图能力。
3.曳引机及其传动系统的工作原理及主要参数
3.1曳引机及其传动系统的工作原理
曳引式电梯曳引驱动关系如图3－1所示。安装在机房的电动机与减速器、制动器等组成曳引机，是曳引驱动的动力。曳引钢丝绳通过曳引轮一端连接轿厢，一端连接对重装置。轿厢与对重装置的重力使曳引钢丝绳压紧在曳引轮绳槽内。电动机转动时由于曳引轮绳槽与曳引钢丝绳之间的摩擦力，带动钢丝绳使轿厢和对重作相对运动，轿厢在井道中沿导轨上下运行。

图3-1 电梯曳引传动系统
1-电动机；2-制动器；3-减速器；4-曳引绳；5-导向轮；6-绳头组合；
7-轿厢；8-对重装置
轿厢与对重装置能做相对运动是靠电动机转动时通过曳引绳和曳引轮间的摩擦力来实现的。这种摩擦力又叫曳引力或驱动力。
运行中电梯轿厢的载荷和轿厢的位置以及运行方向都在变化。为使电梯在各种情况下都有足够的曳引力，国家标准GB 7588—1995《电梯制造与安装安全规范》规定：
曳引条件必须满足：

式中：T1／T2——为载有125％额定载荷的轿厢位于最低层站及空轿厢位于最高层站的两种情况下，曳引轮两边的曳引绳较大静拉力与较小静拉力之比。
——与加速度、减速度及电梯特殊安装情况有关的系数，一般称为动力系数。
其中:

g——重力加速度
a——轿厢制动减速度
——由于磨损导致曳引轮槽断面变化的影响系数(对半圆或切口槽：
＝1，对V型槽：＝1．2)。
中，f为曳引绳在曳引槽中的当量摩擦系数，为曳引绳在曳引导轮上的包角。称为曳引系数。它限定了T1／T2的比值，越大，则表明了允许值越大，也就表明电梯曳引能力越大。因此，一台电梯的曳引系数代表了该台电梯的的曳引能力。
3.2曳引机的分类
曳引机按有无减速箱可分为：有齿轮曳引机和无齿轮曳引机
（1）有齿轮曳引机：拖动装置的动力，通过中间减速器传递到曳引轮上的曳引机，其中的减速箱通常采用蜗轮蜗杆传动（也有用斜齿轮传动），这种曳引机用的电动机有交流的，也有直流的，一般用于低速电梯和高速电梯上。曳引比通常为35:2。如果曳引机的电动机动力是通过减速箱传到曳引轮上的，称为有齿轮曳引机，一般用于2．5m／s以下的低中速电梯。
（2）无齿轮曳引机：拖动装置的动力，不用中间的减速器而是直接传递到曳引轮上的曳引机。以前这种曳引机大多是直流电动机为动力，现在国内已经研发出来有自主知识产权的交流永磁同步无齿轮曳引机，如许昌博玛曳引机。曳引比有2：1和1：1。载重320kg～2000kg，梯速0.3m/s～4.00m/s。若电动机的动力不通过减速箱而直接传动到曳引轮上则称为无齿轮曳引机，一般用于2．5m／s以上的高速电梯和超高速电梯。
本设计对电梯的速度要求不高，它属于低中速电梯。故设计的对象是有齿轮曳引机。
3.3曳引机的结构
3.3.1曳引电动机
电梯的曳引电动机有交流电动机和直流电动机，曳引电动机是驱动电梯上下运行的动力源。电梯是典型的位能性负载。根据电梯的工作性质，电梯曳引电动机应具有以下特点:
（1）能频繁地起动和制动：电梯在运行中每小时起制动次数常超过100次，最高可达到每小时180～240次，因此，电梯专用电动机应能够频繁起、制动，其工作方式为断续周期性工作制。
（2）起动电流较小：在电梯用交流电动机的鼠笼式转子的设计与制造上，虽然仍采用低电阻系数材料制作导条，但是转子的短路环却用高电阻系数材料制作，使转子绕组电阻有所提高。这样，一方面降低了起动电流，使起动电流降为额定电流的2．5～3．5倍左右，从而增加了每小时允许的起动次数；另一方面，由于只是转子短路端环电阻较大，利于热量直接散发，综合效果使电动机的温升有所下降。而且保证了足够的起动转矩，一般为额定转矩的2．5倍左右。不过，与普通交流电动机相比，其机械特性硬度和效率有所下降，转差率也提高到0．1～0．2。机械特性变软，使调速范围增大，而且在堵转力矩下工作时，也不致烧毁电机。
（3）电动机运行噪声低：为了降低电动机运行噪声，采用滑动轴承。此外，适当加大定子铁芯的有效外径，并在定子铁芯冲片形状等方面均作合理处理。
3.3.2制动器
电梯采用的是机一电摩擦型常闭式制动器，所谓常闭式制动器，指机械不工作时制动器制动，机械运转时 松闸。电梯制动时，依靠机械力的作用，使制动带与制动轮摩擦而产生制动力矩；电梯运行时，依靠电磁力使制动器松闸，因此又称电磁制动器。根据制动器产生电磁力的线圈工作电流，分为交流电磁制动器和直流电磁制动器。由于直流电磁制动器制动平稳，体积小，工作可靠，电梯多采用直流电磁制动器。因此这种制动器的全称是常闭式直流电磁制动器。
制动器是保证电梯安全运行的基本装置，对电梯制动器的要求是：能产生足够的制动力矩，而且制动力矩大小应与曳引机转向无关；制动时对曳引电动机的轴和减速箱的蜗杆轴不应产生附加载荷；当制动器松闸或制动时，要求平稳，而且能满足频繁起、制动的工作要求；制动器应有足够的刚性和强度；制动带有较高的耐磨性和耐热性；结构简单、紧凑、易于调整；应有人工松闸装置；噪声小。
制动器功能基本要求：
①当电梯动力电源失电或控制电路电源失电时，制动器能立即进行制动。
②当轿厢载有125％额定载荷并以额定速度运行时，制动器应能使曳引机停止运转。
③电梯正常运行时，制动器应在持续通电情况下保持松开状态；断开制动器的释放电路后，电梯应无附加延迟地被有效制动。
④切断制动器的电流，至少应用两个独立的电气装置来实现。电梯停止时，如果其中一个接触器的主触点未打开，最迟到下一次运行方向改变时，应防止电梯再运行。
⑤装有手动盘车手轮的电梯曳引机，应能用手松开制动器并需要一持续力去保持其松开状态。
制动器的工作原理：当电梯处于静止状态时，曳引电动机、电磁制动器的线圈中均无电流通过，这时因电磁铁芯间没有吸引力、制动瓦块在制动弹簧压力作用下，将制动轮抱紧，保证电机不旋转；当曳引电动机通电旋转的瞬间，制动电磁铁中的线圈同时通上电流，电磁铁芯迅速磁化吸合，带动制动臂使其制动弹簧受作用力，制动瓦块张开，与制动轮完全脱离，电梯得以运行；当电梯轿厢到达所需停站时，曳引电动机失电、制动电磁铁中的线圈也同时失电，电磁铁芯中的磁力迅速消失，铁芯在制动弹簧的作用下通过制动臂复位，使制动瓦块再次将制动轮抱住，电梯停止工作。
3.3.3减速器
减速器被用于有齿轮曳引机上。安装在曳引电动机转轴和曳引轮转轴之间。
减速器(箱)的种类及其特点：蜗杆减速器是由带主动轴的蜗杆与安装在壳体轴承上带从动轴的蜗轮组成，其速比可在18～120范围内，蜗轮的齿数不少于30，其效率不如齿轮减速器，但其结构紧凑，外型尺寸不大。
蜗杆减速器特点：传动比大，噪音小、传动平稳，而且当由蜗轮传动蜗杆时，反效率低，有一定的自锁能力；可以增加电梯制动力矩，增加电梯停车时的安全性。
3.3.4联轴器
联轴器是连接曳引电动机轴与减速器蜗杆轴的装置，用以传递由一根轴延续到另一根轴上的扭矩，又是制动器装置的制动轮。在曳引电动机轴端与减速器蜗杆轴端的会合处。 电动机轴与减速器蜗杆轴是在同一轴线上，当电动机旋转时带动蜗杆轴也旋转，但是两者是两个不同的部件，需要用合适的方法把它们连接在同一轴线上，保持一定要求的同轴度。
联轴器的种类：
（1） 刚性联轴器：对于蜗杆轴采用滑动轴承的结构，一般采用刚性联轴器，因为此时轴与轴承的配合间隙较大，刚性联轴器有助于蜗杆轴的稳定转动。刚性联轴器要求两轴之间有高度的同心度，连接后不同心度不应大于0.02mm。
（2） 弹性联轴器：由于联轴器中的橡胶块在传递力矩时会发生弹性变形，从而能在一定范围内自动调节电动机轴与蜗杆轴之间的同轴度，因此允许安装时有较大的同心度(允差0．1mm)，使安装与维修方便，同时，弹性联轴器对传动中的振动具有减缓作用。
3.3.5曳引轮
曳引轮是曳引机上的绳轮，也称曳引绳轮或驱绳轮。是电梯传递曳引动力的装置，利用曳引钢丝绳与曳引轮缘上绳槽的摩擦力传递动力，装在减速器中的蜗轮轴上。如是无齿轮曳引机，装在制动器的旁侧，与电动机轴、制动器轴在同一轴线上。
(1)曳引轮的材料及结构要求
①材料及工艺要求：由于曳引轮要承受轿厢、载重量、对重等装置的全部动静载荷，因此要求曳引轮强度大、韧性好、耐磨损、耐冲击，所以在材料上多用QT60—2球墨铸铁。为了减少曳引钢丝绳在曳引轮绳槽内的磨损，除了选择合适的绳槽槽型外，对绳槽的工作表面的粗糙度、硬度应有合理的要求。
②曳引轮的直径：曳引轮的直径要大于钢丝绳直径的40倍。在实际中，一般都取45～55倍，有时还大于60倍。因为为了减小曳引机体积增大，减速器的减速比增大，因此其直径大小应适宜。
③曳引轮的构造型式：整体曳引轮分成两部分构成，中间为轮筒(鼓)，外面制成轮圈式绳槽切削在轮圈上，外轮圈与内轮筒套装，并用铰制螺栓连结在一起成为一个曳引轮整体。其曳引轮的轴就是减速器内的蜗轮轴。
(2) 曳引轮绳槽形状:曳引驱动电梯运行的曳引力是依靠曳引绳与曳引轮绳槽之间的摩擦力产生的。
3.3.6曳引钢丝绳
曳引钢丝绳也称曳引绳，电梯专用钢丝绳联接轿厢和对重，并靠曳引机驱动使轿厢升降。它承载着轿厢、对重装置、额定载重量等重量的总和。曳引机在机房穿绕曳引轮、导向轮，一端联接轿厢，另一端联接对重装置。
曳引钢丝绳一般为圆形股状结构，主要由钢丝、绳股和绳芯组成。钢丝绳股由若干根钢丝捻成，钢丝是钢丝绳的基本强度单元；绳股由钢丝捻成的每股绳直径相同的钢丝绳，股数多，疲劳强度就高。电梯用一般是6股和8股。绳芯是被绳股的缠绕的挠性芯棒，通常由纤维剑麻或聚烯烃类(聚丙烯或聚乙烯)的合成纤维制成，能起到支承和固定绳的作用，且能贮存润滑剂。钢丝绳中的钢丝的材料由含碳量为0．4％～1％的优质钢制成，为了防止脆性，材料中的硫、磷等杂质的含量不应大于0．035％。
4.主要参数
查国家标准GB/T7025.1~7025.3－97中的规定
4.1曳引条件计算
本计算书中所涉及的数据均来自实验塔样梯技术参数表，电梯布置图及电梯产品设计图。
额定载重： Q＝1000kg
轿厢自重： G＝1200kg（轿底PVC地板）
对重重量： Wb＝G＋K平Q＝1200+0.49×1000=1690 kg
额定速度： V=2m/s
提升高度： h=50m
曳引钢丝绳附加重量： Gy＝50×8×49/100=192kg，（8根φ12钢丝绳49kg/100m）
补偿链附加重量： G1=50×2×1.49=149 kg, (2根φ8穿绳电梯补偿链1.49kg/m)
随行电缆附加重量:Gb≈64×0.85×3=163.2kg ,(3根40芯带钢芯0.85kg/m)
曳引轮直径： D＝φ900mm
导向轮直径： D＝φ500mm
曳引比： i=1:1
电梯传动总效率： η=0.82~0.86 (取η=0.85)
曳引绳在曳引轮上的包角： α=157.6°
曳引机绳槽类型： 带切口的半圆槽，=25°，=90°
4.2曳引电动机功率计算
公式：

式中：N――电动机功率KW
K平――电梯平衡系数　0.4～0.5，取K平=0.49
Q――电梯额定载重量1000kg
V――电梯额定速度2m/s
η――曳引系统总传动效率　　取η＝0. 85
关于η取值的说明：整机传动效率可达0.82~0.86，计算取η＝0.85。

型号
额定功率/Kg
满载时
额定电流
额定转矩
最大转矩
转速(r/min)
电流/A
效率（%）
功率因数
Y80I-2
0.75
2830
1.81
75
0.84
6.5

2.2

2.3
Y802-2
1.1
2.52
77
0.86

7.0
Y90S-2
1.5
2840
3.44
78
0.85
Y90L-2
2.2
4.74
80.5
0.86
Y100L-2
3.0
2870
6.39
82
0.87
Y112M-2
4.0
2890
8.17
85.5

Y132S1-2
5.5
2900
11.1

0.88

2.3
Y132S2-2
7.5
15.0
86.2
Y160M1-2
11
2930
21.8
87.2
Y160M2-2
15
29.4
88.2

表4-1 Y列三相异步电动机的主要技术参数

选取Y160M2-2型齿轮曳引机，功率N＝15KW，满足要求。
4.2.1曳引条件
根据GB7588-2003标准，附录M注释，曳引应满足下列条件：
用于轿厢装载和紧急制动工况

用于轿厢滞留工况

(注：对重压在缓冲器上，曳引机向上方向旋转)
式中： f—曳引绳在曳引轮槽的当量摩擦系数。
据GB7588-2003附录M第103页M2.2.1.1给出的带切口的半圆槽当量摩擦系数
对带切口的半圆槽：

μ—曳引绳与铸铁之间的摩擦系数
据GB7588-2003附录M第103页M2.2.2给出的摩擦系数：
装载工况：
紧急制停工况：

轿厢滞留工况：
—槽的角度值；0.43rad
—下部切口角度值；1.57rad
α—曳引绳在曳引轮上包角:(157.6°，2.75 rad)
4.2.2各工况当量摩擦系数ƒ值计算
对V型曳引槽：

装载工况：

紧急制停工况：

滞留工况：

4.2.3曳引能力系数efa值计算
装载工况：

紧急制停工况：

滞留工况：

4.2.4装载工况受力分析
轿厢装载工况计算(当轿厢装载125%Q在底层，以额定速度上行时)：
轿厢侧静拉力：T1＝G＋1.25Q＋Gy＝1200＋1.251000＋192＝2642kg (Gy曳引钢丝绳重量)
对重侧静拉力：T2＝Wb+G1=1690+149=1839 kg(Wb对重重量，G1补偿链重量)
曳引能力系数：

轿厢装载工况曳引条件：
T₁／T₂＝2642／1839≈1.436＜1.691
结论：该工况合格
4.2.5紧急制动工况受力分析
(G轿厢自重，Q额定载重，Wb对重重量，Gy曳引钢丝绳重量， Gb随缆重量，G1补偿链重量)
a．当轿厢空载在顶层上行制动时：
对重侧拉力：

轿厢侧拉力：

曳引能力系数：

曳引条件：

结论：该工况合格
b．当轿厢额定载荷由底层下行制动时：
轿厢侧静拉力：

对重侧静拉力：

曳引能力系数：

曳引条件：

结论：该工况合格
4.2.6曳引机主轴最大静载计算
轿厢装载至125%额定载荷的情况下：
(G轿厢自重，Q额定载重，Wb对重重量，Gy曳引钢丝绳重量， Gb随缆重量，G1补偿链重量)

T=1200+1690+1.25×1000+192+163.2+149=4481kg
选取Y160M2-2型齿轮曳引机，功率N＝15KW，符合要求。
4.3曳引钢丝绳安全系数计算
4.3.1绳径与曳引轮径，导向轮径之比
根据GB7588－2003标准9.2.1要求：
(1)曳引钢丝绳与曳引轮径之比：

曳引机曳引轮径D＝900mm，曳引钢丝绳径d=12mm。

(2)曳引钢丝绳与导向轮径之比：
本设计的曳引系统导向轮径D1=500mm

故曳引轮，导向轮直径与绳径之比均符合标准要求。
4.3.2 曳引钢丝绳的安全系数
根据GB7588－2003附录N中规定：
钢丝绳的安全系数：

—安全系数
—滑轮的等效数量
—曳引轮的直径
—曳引轮除外的所有滑轮的平均直径
—钢丝绳的直径
其中：

由得：

得

故：

代入公式计算得：
同时按照载荷计算：

(G轿厢自重，Q额定载重， Gy曳引钢丝绳重量)
因为此梯曳引比是1：1，故此张力Tmax由8根φ12钢丝绳分担，其受力不均匀度不大于5%，每根钢丝绳最大拉力为：

按天津全友钢丝绳有限公司提供的φ12-8×19S＋FC1770电梯用钢丝绳样本，该绳最小破断载荷为74.7KN。
安全系数:

证明用8根Φ12电梯专用钢丝绳1：1悬挂是安全可靠的，安全系数大于14.5。
4.3.3绳头组合的安全系数
根据GB7588－2003标准9.2.3规定：
钢丝绳与其端接置（绳头组合）至少应能承受钢丝绳最小破断负荷的80%。已知，
φ12-8×19S＋FC 钢丝绳Fmin=74.7KN。
则绳头组合应能承受：74.7×0.8＝59.76KN。
天津市第六电器开关厂提供的试验报告（编号：T3-B31-12-012），由国家电梯质量监督检验中心检测判定：破断实测值为85.17KN，大于钢丝绳最小破断载荷的80%。
其安全裕度：

说明：钢丝绳端接装置有多种形式，无论何种形式，必须有国家法定测试单位的测试报告方可采用，与钢丝绳组合后，也应进行拉伸试验，以确保安全可靠。
4.4减速器的设计
4.4.1减速器传动类型的选择
减速器按传动方法分可分为：齿轮减速器和蜗杆减速器。其中蜗杆传动用于传递交错轴之间的运动和动力。
齿轮减速器的主要优点：工作可靠，使用寿命长；瞬时传动比为常数；传动效率高；结构紧凑；功率和速度适用范围很广等。缺点是：齿轮制造需专用机床和设备，成本较高；精度低时，振动和噪声较大；不宜用于轴间距离大的传动等。
蜗杆传动的主要优点是：结构紧凑、工作平稳、无噪声、冲击振动小以及能得到很大的单级传动比，而且具有一定自锁功能。它的缺点是：传动效率比齿轮传动低，需要贵重的减摩性有色金属[6]。
综合上述两类减速器的优缺点，蜗杆减速器适合作为电梯曳引机的减速器。
4.4.2常用蜗杆传动的分类及特点
常用蜗杆传动的分类及特点见表4－2：
表4－2 常用蜗杆传动的分类及特点
传动类别
蜗杆型式
特点及使用范围

圆柱蜗杆传动

普通圆柱蜗杆传动

阿基米德圆柱蜗杆
加工方便，应用较广泛。但导角大时加工较困难。不易磨削，传动效率较低，齿面磨损较快。因此，一般用于头数较少、载荷较小、转速较低或不太重要的传动
法向直廓圆柱蜗杆
容易实现磨削，因此加工精度容易保证，效率较高。一般用于头数较多（3头以上）、转速较高和要求较精密的传动中
渐开线圆柱蜗杆
锥面包络圆柱蜗杆
加工容易，可以磨削。因此能获得较高的精度。开始得到较广泛的应用
圆弧圆柱蜗杆
可以磨削。在冶金矿山、起重、化工、建筑等机械中得到日益广泛的应用

环面蜗杆
传动

平面一次包络环面蜗杆
蜗杆均为平面包络环面蜗杆，可淬硬磨削，因此加工精度、效率较高，承载能力较大。在冶金、起重、化工和重型机械等行业得到日益广泛的应用。
一次包络环面蜗杆加工不需要滚刀，而二次包络环面蜗杆加工要滚刀，但后者的承载能力更大

平面二次包络环面蜗杆

直廓环面蜗杆（球面蜗杆）
是双包围环面蜗杆的一种；应用较广泛，但蜗杆必须人为修形，难以淬火磨削；蜗轮只能飞刀近似加工
选用圆弧圆柱蜗杆传动传为曳引机的减速器
4.4.3蜗杆传动的几何尺寸计算
因为减速器要有一定的自锁性，所以蜗杆的头数蜗轮的齿数为了不使蜗轮发生切现象，必须满足的条件是：蜗杆蜗轮啮合参数搭配见表4－3

表4－3 （摘自GB/T9147—1999）
中心距a/mm
公称传动比i
模数m/mm
蜗杆分度圆直径/mm
蜗杆头数
蜗轮齿数
蜗轮变位系数
实际传动比

63
31.5
3
32

1
31
0.167
31
40
2.5
26
39
0.5
39
50
2
26
49
0.5
49

80
31.5
3.8
38.4
31
0.5
31
40
3
32
41
0.833
41
50
2.5
30
51
0.5
51
63
2.25
26.5
29
0.167
59

100
31.5
4.8
46.4
31
0.5
31
40
3.8
38.4
41
0.763
41
50
3.2
36.6
50
0.531
50
63
2.75
32.5
60
0.455
60
125
31.5
6.2
57.6
30
0.516
30
40
4.8
46.4
41
0.708
41
50
4
44
50
0.750
50
对圆弧圆柱蜗杆传动比较适宜,
选

查上表可得：
中心距a：
a＝80mm
公称传动比i：
i=40
模数m：
m=3mm
蜗杆分度圆直径：

蜗轮齿数：
，,符合要求；
实际传动比；

蜗轮的分度圆直径:

蜗杆分度圆柱导程角：

蜗杆直径系数：

蜗杆节圆柱导程角:

顶隙c：
（其中）

蜗杆齿顶高：

蜗轮的齿顶高：

蜗杆齿根高：

蜗轮齿根高：

蜗杆节圆直径：

蜗轮的节圆直径：

蜗杆齿顶圆直径：

蜗轮喉圆直径：

蜗杆齿根圆直径：

蜗轮齿根圆直径：

蜗杆轴向齿距：

蜗杆的轴向齿厚：

蜗杆的法向齿厚：

蜗杆分度圆法向弦齿高：

蜗杆螺纹部分长度：

蜗轮最大外圆直径：

蜗轮轮缘宽度：

蜗轮咽喉母贺半径：

蜗轮齿根圆弧半径：

滑动速度：

V=2930×3.14×32×0.001=4.90
传动效率：

4.4.4圆柱蜗杆传动的受力分析
圆柱蜗杆传动的受力情况如图4－1：

图4－1 圆柱蜗杆传动的受力
蜗杆轴传递的转矩：
(其中)　

蜗轮传递的转矩：

蜗杆圆周力：

蜗杆轴向力：

蜗杆径向力：

蜗轮轴向力：

蜗轮圆周力：

蜗轮径向力：

法向力：

4.4.5蜗杆传动材料选择
考虑到蜗杆传动难于保证高的接触强度，滑动速度又较大，以及蜗杆变形等因素，故蜗杆、蜗轮不能都用硬材料制造，通常为蜗轮应该用减摩性良好的软材料制造。
蜗轮材料及其力学性能见表4-4：
表4-4 蜗轮材料及其力学性能

蜗轮材料

铸造方法
力学性能

适用的滑动速度

一侧受载
两侧受载
ZCuAl10Fe3
砂模
金属模
196
490
540

见表3-7
80
90
63
80
≤10
ZCuAl10Fe3Mn2
砂模
金属模
－
490
540
－
100
－
90
≤10
ZcuZn38Mn2Pb2
砂模
金属模
－
245
345
60
－
55
－
≤10
HT150
砂模
－
150
40
25
≤2
HT200
砂模
－
200
47
30
≤2～5
HT250
砂模
－
250
55
35
≤2～5

表4-5 无锡青铜、黄铜及铸铁的许用接触应力（单位）
蜗轮材料
蜗杆材料
滑动速度
0.25
0.5
1
2
3
4
6
8
ZCuAl10Fe3
ZCuAl10Fe3Mn2
钢经淬火*
－
245
225
210
180
160
115
90
ZcuZn38Mn2Pb2
钢经淬火*
－
210
200
180
150
130
95
75
HT200、HT150(120～150HB)
渗碳钢
160
130
115
90
－
－
－
－
HT150(120～150HB)
调质或淬火钢
140
110
90
70
－
－
－
－
注：标有*的蜗杆如未经淬火，其需降低20%
根据蜗轮及蜗杆的受力情况，滑动速度选择材料，具体情况如下：
蜗轮的材料：ZCuAl10Fe3
蜗杆的材料：淬火钢
许用接触应力
4.4.6圆柱蜗杆传动强度计算和刚度验算
圆柱蜗杆传动的破坏形式，主要是蜗轮齿表面产生胶合、点蚀和磨损，而轮齿的弯曲折断却很少发生。因此，通常多按齿面接触强度计算。因，故不进行弯曲强度核算。
查参考文献《机