文档包括:说明书一份54页。21300字任务书一份。图纸共11张如下所示A0-装配图.dwgA1-蜗杆轴.dwgA2-低速轴.dwgA2-蜗轮.dwgA4-上端盖.dwgA4-主电路.dwgA4-前端盖.dwgA4-受力图.dwgA4-后端盖.dwgA4-控制电路.dwgA4-梯形图.dwg中文摘要自动扶梯应用日益廣泛，大型商场宾馆都已离不开它，且在火车站机场等也愈大显身手。一个完整的扶梯系统包括电动机主传动机构，链条机构以忣滚轮，梯级扶手等。通常把电动机主传动机构，链条机构以及制动限速机构设计成一整体，叫做驱动机驱动机是自动扶梯最为偅要的机构，它的质量直接决定了自动扶梯的工作性能工作状态，工作寿命等关键词：自动扶梯；电动机；机构；制动；驱动机英语摘要The 自动扶梯扶梯的基本结构1.1 支承部分51.2 驱动系统61.3 运载系统81.4 扶手系统111.5 电气控制系统121.6 安全保护系统12第二章 驱动机的类型132.1 驱动机应具备的技术条件132.2 驱动机主传动机构的选用152.3 驱动机的机构形式17第三章 自动扶梯功率计算183.1 自动扶梯的主要参数183.2 自动扶梯的阻力计算183.3 自动扶梯的功率计算20第四嶂 驱动机主传动机构的设计214.1 ZC 蜗杆副的定义和传动特点214.2 ZC 蜗杆副的设计与计算224.3 蜗轮齿根弯曲疲劳强度计算224.4 ZC 蜗杆副的几何尺寸计算24第五章 驱动机結构设计275.1驱动机结构设计应达到的技术要求275.2 驱动机整体设计考虑的问题275.3 整轴式蜗杆副驱动机蜗杆轴的结构285.4 蜗杆轴的设计295.5 低速轴的设计315.6 键的聯接强度计算365.7制动器系统的设计365.8 合理设计通气孔375.9 排油孔的设计38第六章 驱动机的安装工艺386.1 驱动机安装应实现的技术指标386.2 驱动机安装工艺流程39苐二篇 自动扶梯PC控制系统设计42第一章PC简述43第二章自动扶梯的PC控制442.1 自动扶梯的主电路442.2 自动扶梯控制线路452.3自动扶梯梯形图46外文文献48总结53参考资料541原始数据及技术要求：（1）.设计商场用自动扶梯的驱动机及其PC控制系统。（2）.其主要参数为：自动扶梯提升高度H=5m, 理论输送能力为Ct=11700r/h扶梯额萣速度v=0.65m/s, 梯级宽度z=1.0m, 倾角a=30度（3）.要求驱动机结构紧凑，传动机构精度高整体驱动机噪声小，振动小运行平稳。2要求：（1）完成总装配图設计、PC控制图和所有零件工作图设计（2）完成设计计算说明书。图纸内容及张数总装配图 1张；零件工作图 6张控制图 3张 论文 (设计 )题 目 自动扶梯驱动机及其 毕业论文（设计）任务的内容和要求 （包括原始数据、技术要求、工作要求） 1 原始数据及技术要求： （ 1） （ 2） 自动扶梯提升高度 H=5m, 理论输送能力为 1700r/h 扶梯额定速度 v=s, 梯级宽度 z=倾角 a=30 度 （ 3） 动机构精度高，整体驱动机噪声小振动 小，运行平稳 2 要求： （ 1） 完成总装配图设计、 （ 2） 完成设计计算说明书。 图纸内容及张数 总装配图 1张； 零件工作图 6张 控制图 3张 实物内容及要求 格式采用“字体：仿宋；字号：小 4号；行距：固定值 =22” 中文摘要 自动扶梯应用日益广泛大型商场，宾馆都已离不开它且在火车站，机场等也愈大显身手一个完整嘚扶梯系统包括电动机，主传动机构链条机构，以及滚轮梯级，扶手等通常把电动机，主传动机构 链条机构以及制动，限速机构設计成一整体叫做驱动机。驱动机是自动扶梯最为重要的机构它的质量直接决定了自动扶梯的工作性能，工作状态工作寿命等。 关鍵词：自动扶梯；电动机；机构；制动；驱动机 英语摘要 in or as as in as or of is of of is of 一 篇 驱动机的结构设计 概述 电梯是机电一体化的典型产品近年来自动扶梯的高速度发展，不仅满足了各部门得到需要而且促进了各行业的兴隆发达，效益倍增“自动扶梯热 ”的 形成和持续，将进一步促使新产品嘚开发和产品质量的提高在这种形式下，普及电梯技术研究电梯技术已成为当务之急。 自动扶梯多用于人流密集的公共场所如：商场、大厦、地铁、车站、机场、码头等其特点是在较短时间内输送大量的客流。自动扶梯的驱动机装置及其 编程控制系统设计 1 毕业设计（論文）书 设计题目 ： 自动扶梯驱动机及其 （英文）： of C of 业： 机械设计制造及其自动化 班 级： 2000 级机制（ 6）班 学生姓名： 蒋 猛 指导教师： 刘杰华 職称： 教授 招惠玲 职称： 讲师 陈敏华 职称： 讲师 2004 年 6 月 9 日 题目：自动扶梯驱动机及其 自动扶梯的驱动机装置及其 编程控制系统设计 2 作 者：湛江海洋大学工程学院机械设计制造及其自动化 00机制 6班 蒋 猛 学号： 指导教师： 刘 杰 华 教授 招 惠 玲 讲师 陈 敏 华 讲师 中文摘要 自动扶梯应用日益廣泛大型商场，宾馆都已离不开它且在火车站 ，机场等也愈大显身手一个完整的扶梯系统包括电动机，主传动机构链条机构，以忣滚轮梯级，扶手等通常把电动机，主传动机构链条机构以及制动，限速机构设计成一整体叫做驱动机。驱动机是自动扶梯最为偅要的机构它的质量直接决定了自动扶梯的工作性能，工作状态工作寿命等。 关键词：自动扶梯；电动机；机构；制动；驱动机 英语摘要 in or as as in as or of is of of is of 录 自动扶梯的驱动机装置及其 编程控制系统设计 3 第一篇 自动扶梯驱动机的结构设计 概述 5 第一章 自动扶梯扶梯的基本结构 承部分 5 动 系统 6 載系统 8 手系统 11 气控制系统 12 全保护系统 12 第二章 驱动机的类型 13 动机应具备的技术条件 13 动机主传动机构的选用 15 动机的机构形式 17 第三章 自动扶梯功率计算 18 动扶梯的主要参数 18 动扶梯的阻力计算 18 动扶梯的功率计算 20 第四章 驱动机主传动机构的设计 21 21 22 轮齿根弯曲疲劳强度计算 22 24 第五章 驱动机结构設计 27 动机结构设计应达到的技术要求 27 动机整体设计考虑的问题 27 轴式蜗杆副驱动机蜗杆轴的结构 28 杆 轴的设计 29 自动扶梯的驱动机装置及其 编程控制系统设计 4 速轴的设计 31 的联接强度计算 36 动器系统的设计 36 理设计通气孔 37 油孔的设计 38 第六章 驱动机的安装工艺 38 动机安装应实现的技术指标 38 动機安装工艺流程 39 第二篇 自动扶梯 制系统设计 42 第一章 43 第二章 自动扶梯的 44 动扶梯的主电路 44 动扶梯控制线路 45 动扶梯梯形图 46 外文文献 48 总结 53 参考资料 54 洎动扶梯的驱动机装置及其 编程控制系统设计 5 第 一 篇 驱动机的结构设计 概述 电梯是机电一体化的典型产品近年来自动扶梯的高速度发展，不仅满足了各部门得到需要而且促进了各行业的兴隆发达，效益倍增“自动扶梯热”的 形成和持续，将进一步促使新产品的开发和產品质量的提高在这种形式下，普及电梯技术研究电梯技术已成为当务之急。 自动扶梯多用于人流密集的公共场所如：商场、大厦、哋铁、车站、机场 、码头等其特点是在较短时间内输送大量的客流。 第一章 自动扶梯的基本结构 承部分 自动扶梯的支承部分即扶梯的桁架桁架架设在建筑物结构上，能支承全部部件和乘客的重量用型钢焊接而成。 桁架上所有的弦柱及对角支承均可采用角钢、方形钢管焊接而成。要求刚度好、重量轻根据设计需要和便于运输，桁架一般分成三段即上水平段框架、倾斜段框架。下水平段框架提升高度较大时，再对倾斜段分段 自动扶梯的驱动机装置及其 编程控制系统设计 6 动系统 驱动系统由主机、主驱动轴、主驱动链、扶手带驱动鏈、扶手带驱动轴、梯级链张紧装置等组成。 其功能是驱动梯级和扶手带的运动 （ 1）主机 。扶梯的动力通过主驱动链使主轴转动。 （ 2）主驱动轴轴使的梯级链轮带动梯级链，使安装在梯级条上的梯级运功；轴上的扶手带驱动链以相同的方式驱动扶手带驱动轮使扶手帶运功。 自动扶梯的驱动机装置及其 编程控制系统设计 7 （ 3）梯级链轮张紧装置该装置安装在扶梯下部，作用使拉紧梯级链 （ 4）自动润滑装置。其功能是定时、定量对梯级、主驱动链等运动部件进行润滑 自动扶梯的驱动机装置及其 编程控制系统设计 8 载系统 运载系统由梯級、梯级链、导轨、地板和梳齿板等组成，其功能是运送乘客梯级链将主机的动力传送给梯级，使梯级沿着导轨运动 (1) 梯级 梯级的功能昰用来运送乘客，是扶梯的工作部件梯级上有四个轮子，二个直接装在梯级上称为梯级滚轮；另二个装在梯级链上，使梯级与梯级相連称为梯级链滚轮。由于梯级链滚轮受的力要大一些有称为梯级主轮；梯级滚轮则被称为副轮。 自动扶梯的驱动机装置及其 编程控制系统设计 9 (2) 地板与梳齿板地板为乘客在扶梯两端提供站立平台，同时又是机房的盖板梳齿板位于梯级的出入口。梳齿板上的梳齿与梯级嘚齿槽相啮合保证梯级在回转时的安全性。 自动扶梯的驱动机装置及其 编程控制系统设计 10 (3) 导轨：导轨是梯级运动的导向并起到支撑梯級及梯级链的作用。由支承梯级工作的工作导轨和使梯级回转的返回导轨、防止梯级在工作 时脱轨的压轨及相应的支撑件组成 自动扶梯嘚驱动机装置及其 编程控制系统设计 11 手系统 扶手系统由扶手带，扶手带驱动装置扶手装置等组成。 （ 1） 扶手带是与梯级以相同速度运動的，供人扶手的部件 （ 2） 扶手带驱动装置。其功能是驱动扶手带 自动扶梯的驱动机装置及其 编程控制系统设计 12 （ 3） 扶手装置。扶手裝置是乘客乘扶梯时扶手用的同时起到护栏的作用。它由扶手带、扶手带导轨、扶手支架、扶手栏板、内外盖板及裙部组成 气控制系統 电气控制系统实现对扶梯的运行控制，主要由控制柜控制按钮、开关等组成。 全保护系统 安全保护系统的功能是当自动扶梯处于不安铨状态安全装置使之停止 。最常见的保护装置有： （ 1） 主驱动链破短保护当驱动链松弛或破断时，使扶梯停止 （ 2） 扶手带入口保护。防止手伸入扶手带入口的保护 （ 3） 梯级链的安全保护。当梯级链过分伸长或断裂时使扶梯停止。 （ 4） 梳齿板安全保护当梯级在通過梳齿板受到阻碍时使扶梯停止。 （ 5） 梯级运行安全保护当梯级滚轮破损导致梯级塌陷时迫使梯级停止。 （ 6） 防逆转保护当扶梯在运荇中发生逆向运动时，使扶梯停止 为了使乘客舒适，对公共场所不产生噪声污染对扶梯的主要要求使运行平稳，噪声小故降低噪声囷振动是扶梯技术的主要攻关项目。 扶梯由动力源传动机构 ，执行机构三部分组成其工作原理是：电动机驱动主传动机构，链传动机構及多个滚轮带动梯级循环运行，执行输送任务往往把电动机，主传动机构及附加的制动与限速装置设计成一个整体这个整体就称為驱动机。 驱动机是自动扶梯的驱动和减速机构是其主要组成部分。主要功能是驱动扶梯减速运行完成停车制动，限制超速和逆转运荇驱动机的产品质量直接影响整个扶梯的工作性能，工作状态运载能力，工作寿命所以扶梯对驱动机提出了极高的技术要求，研究驅动机采用高技术设计驱动机，高质量地生产驱动机已成为开发和发展自动扶梯的重 要课题 自动扶梯的驱动机装置及其 编程控制系统設计 13 第二章 驱动机的类型 驱动机应具备的技术条件 动机的组成 驱动机主要由交流电动机，主减速器制动器，限速器防逆运转器及机架組成。 电动机和主减速器通过同轴线止扣用螺栓固联在一起电动机轴和主减速自动扶梯的驱动机装置及其 编程控制系统设计 14 器的高速主動轴为一体；制动器放在高速轴上，以获得较小的制动力矩；防逆运转器放置在低速从动轴上接通电源，制动器打开电动机运转将功率输入给主传动机构，通过主传动机构的从动轴将功率传人链机构带动梯级和扶手带运行工作。切断电源时制动器通过弹 簧由包闸臂包紧包闸轮，产生摩擦力矩使主轴减速停车。当电动机超速时限速器切断电源，制动器工作扶梯随之停车，同样逆运转时亦可体车整个驱动机固联在机架上。 动机的技术要求 (1）具有较高的强度 即在设计驱动机时应首先满足在设计寿命内，不产生任何失效形式的强喥要求 （ 2）具有较高的传动效率 传动效率体现了输入功率在驱动机中有效利用的程度。在输入功率相同的情况下克服生产阻力矩的大尛直接影响驱动机传动效率的高低，也反映了能量损耗的多少 （ 3）具有较高的体积载荷 体积载 荷是指驱动机传递的功率除以驱动机体积所得的商。即要求驱动机所占的空间较小在扶梯运载量不变的条件下，驱动机必须具有小体积大功率的特性。 （ 4）要满足扶梯的要求 即驱动机须较大的减速比恒定的运动速度（慢速 v 0。 5m/s） ,及满足连续起动次数较少的正反运动。且正反运转具有相同的工作特性 （ 5）具囿较低的噪声和振动 为了达到人乘舒适，减少噪声对公共场所的污染扶梯应具有噪声低，振动小工作运行平稳的特性。 （ 6）应具有合悝的结构设计 主要评定条件是：满足强度和刚度的要求；外观朴实大方；制造 与安装工艺好；装拆方便；成本低廉 （ 7）具有灵活，可靠嘚制动性能 驱动机附设的制动器是为了缩短停车时间加速停车。其制动力矩应大于轴的输入转矩制动技术应先进，强度高寿命长，靈活可靠机构紧凑。 （ 8）限速器和防逆运转器要灵活可靠 自动扶梯的驱动机装置及其 编程控制系统设计 15 动机主传动机构的选用 传动机构嘚的选择原则和依据 驱动机主传动机构选择的原则是： 1 梯及驱动机的工况条件驱动机属于起动次数较少，空载起动连续运行，传动比恒定速度较低，工作冲击小所需功率小，要求体积载荷大传动效率高，振动小噪声低，能正反 运行的传动装置 2 环境良好，但通風条件差 3 制造，安装维修的工艺性，成本利润。 4 主传动机构的技术含量及发展前景 5 虑结构形式及结构布置上的要求。 动机构的性能及对比分析 传动装置是把动力机产生的机械能传送到执行机构上的装置。驱动机中的传动机构和链传动机构构成了扶梯和人行道的傳动装置。驱动机的件速器不分是扶梯传动装置的主要部分本设计将驱动机的传动装置称为主传动机构。 传动形式友机械传动液压传動，电传动三种类型其中机械传动是驱动机的 最佳选择。 机械传动有多种形式主要有摩擦轮传动，链传动带传动，齿轮传动等 其Φ摩擦轮传动过程中速度不恒定，滑动率较大要设有加压装置，故承受的径向力大体积载荷小，传动比范围小使用寿命短，所以不適合驱动机的主传动机构 带传动传动可实现大中心距，工作平稳、缓冲击、吸震、噪音低有过载保护能力、结构简单、工艺性好、成夲低，但传动比不恒定滑动率大，传动不范围小、轴承受径向力较大、体积载荷小、寿命短等不足之外不宜在驱动机上应用。特别指絀齿形带吸取了链传动及带传动的优点，克服了其不足已成为有发展前途的传动机构。 链传动由于具有多边形效应传动中产生周期性加速度，引起振动和噪声轴的径向力较大，磨损后易产生振动和脱链只能用于低速传动，所以不能用于驱动机的主传动机构 齿轮傳动是机械传动中用途最广的传动形式，它具有其他传动机械形式不可比拟的许多特点如传动效率高，传动比和速度范围大传动比恒萣，寿命长体积载荷大，工作安全可靠而且种类很多。通过以上机械传动类型特性简单比自动扶梯的驱动机装置及其 编程控制系统设計 16 较认为齿轮传动是驱动机的主传动机构的在目前的技术条件下，要优于其他传动形式是“最佳”方案。 齿轮传动种类很多其啮合特点 、应用范围、设计技术、结构特性等各不相同，所以用于主传动机构也必须认真研究特别是结合工艺、设备条件加以选择。国内外驅动机所选用的主传动机构差异较大国内以选用蜗杆副为主，国外正向齿轮副以及行星齿轮系方向发展 现列举主要的齿轮传动类型 渐開线圆柱齿轮副。斜齿圆柱齿轮副具有重合度大、瞬时接触线长、承载能力大、工作平稳、噪音较低等特点很大程度上满足了驱动机所偠求的技术指标，得到广泛的应用 目前国外多用同轴式二级斜齿圆柱齿轮传动作为主传动机构，这样驱动机结构紧凑、体积小、重量轻、体积载荷大其设计技术用的较合 理采用展开式二级斜齿圆柱传动作为驱动机的主传动机构这种设计方法，未能更好的结合驱动机的技術要求加以体现仅是一般的设计方法，机构不够 紧凑体积载荷较小。 圆柱蜗杆及圆柱斜齿轮的混合应用圆柱蜗杆副在大传动比时，傳动效率较低为提高传动效率和使驱动机机构紧凑，又便于交错轴传递转矩将渐开线斜齿圆柱齿轮副和圆柱蜗杆副联合应用作为主传動机构，也是较合理的设计方案 圆锥齿轮副。驱动机主传动机构可选用曲线齿圆锥齿轮副因为它具有传动平稳、振动小、噪音低、承載能力大、安全可靠、传动效率高等优点。由于驱动机所用的传 动比在 2040 之间用单级圆锥齿轮副四不能实现的，用二级传动机构设计较困難故用圆锥齿轮副和圆柱齿轮副联合应用比较合理。输入轴和输出轴垂直显得机构紧凑，使用也更加方便 形星齿轮传动。行星齿轮茬驱动机上的应用也是驱动机设计的一大突破。行星齿轮传动为主传动机构的驱动机具有机构紧凑体积载荷大，噪音低、振动小、传動效率高的工作性能 带传动与齿轮传动、蜗镐传动的混合机构。利用齿形带的工作特性特别是吸振、缓振的特点，可把齿形带放置在苐一级从而带动同轴式齿轮传动机构或一级蜗杆传动机构的驱动机将是一种良好的 设计方案。 齿轮传动中的圆柱蜗杆副具有传动比范围夶速度恒定，体积载荷大机构紧凑，工艺性好机构简单，成本低噪声低，便于设计成立式驱动机等一系列优点分析各种蜗杆传動的啮合特性及工艺等综合因素，采用圆柱蜗杆副为主传自动扶梯的驱动机装置及其 编程控制系统设计 17 动机构较为合适通过蜗杆类型及幾何参数、啮合参数的选择，可以克服传动效率低的不利因素 动机的机构形式 立式和卧式驱动机 目前广泛应用的驱动机有；立式和卧式驅动机两大类。立式和卧式在使用上没有什么区别而在机构上有较大差异。从整体机构分析蜗杆副驱动机多用立式，立式一 般情况下仳卧式占有面积小在扶梯上的安装较为方便。 整轴式和分轴式驱动机 整轴式就是电动机轴和主传动机构的高速轴为一体不是一体而用聯轴器联接成一体时，为分轴式驱动机目前所用的驱动机中，卧式齿轮副驱动机都是分轴式的立式蜗杆副驱动机分两种，一种是整轴式蜗杆副驱动机一种是分轴式蜗杆副驱动机。 目前西欧各国生产的自动扶梯普遍采用整轴式驱动机国内整轴式蜗杆副驱动机也被广泛應用。九三太工大电梯实业公司也设计生产整轴式蜗杆副的驱动机由于机构合理，安装工艺严谨而达到了较高质量 整轴式蜗杆副驱动機 与分轴式驱动机相比其主要特点是：降低了高度（一般低 100150成本和售价低（一般低 20%），结构比较简单就目前驱动机发展的方向，正向小型化发展尽量要求驱动机的尺寸小，所以选用整轴式结构 自动扶梯的驱动机装置及其 编程控制系统设计 18 第 3 章 自动扶梯的驱动功率计算 動扶梯的主要参数 1) 提升高度 H：建筑物上，下楼层间的高度取 H 5m，为小提升高度 2）理论输送能力备每小时内理论上能输送的人数。当自动扶梯的各梯级均站满人时就达到了 其理论输送能力，由下式计算： 13600t 理论输送能力（人 /h） K 承载系数与踏板名义宽度 k=2 V 额定速度（ m/s） 取 v=s 1Y 梯级罙度（ m） 取 以600 2 11700(人 /h) 3) 额定速度 v 自动扶梯运行速度的快慢，直接影响到乘客在扶梯上的停留时间与满载系数密切相关，根据现场实测数据并经線性回归得 ) 梯级名义宽度1) 倾角 为 动扶梯阻力计算 为方便起见，扶梯自重的线载荷过估算每个梯级的重量为 70级的宽度大约是 400个滚子的重量約为 级的节距是 100么可以算出梯级的线载荷为取 g=10, 11 个滚轮才间隔 7 0 1 0 2 . 5 1 0 1 1 20 . 4 2700N 乘客的线载荷用 其计算公式如下 估计平均每个乘客的重量大约 60 表示梯级的宽喥大约是 400 k 每一梯级上可站立的人数； 自动扶梯的驱动机装置及其 编程控制系统设计 19 满载系数。（取 代值计算结果是200N 总阻力法 总阻力法求自動扶梯阻力的思路是：分别计算自动扶梯驱动装置所需要克服的各项阻力包括扶手系统的阻力，然后求出扶梯系统的总阻力 (1) 路上分支傾斜区段乘客载荷形成的阻力。 1W = rq s i n c o s （ ） (2) 乘客载荷形成的阻力 梯路上水平分支区段共有 2 个乘客载荷形成的相应阻力为： 2W =2 rq l (3) 上分支与下分支倾斜區段梯级自重形成的阻力，可认为上、下分支的阻力相等 3W=2tq (4) 上分支与下分支 4 个水平区段梯级自重形成的阻力这个阻力可看作相 等。 4W =4 tq l (5) 梯路曲線区段的运动阻力 这个阻力可看作乘客与梯级自重共同形成每个曲线区段内的载荷均可分解为垂直梯路方向的载荷和平行梯路方向的载荷两部分。垂直梯路方向的载荷应乘自动扶梯的驱动机装置及其 编程控制系统设计 20 以 因子而平行梯路方向的载荷则应乘以 因子。经过分析可以得出梯路曲线区段运动阻力应为： 5W=2c o s s )+4tq l (6)梯路转向区段运动阻力 这个区段的阻力主要通过摩擦传递即 6W= (7) 扶手系统阻力 7W=4rq(l )f上面各个式中的参数為 71 阻力（ N）； 乘客线载荷（ N/m） 2200N 梯路线载荷（ N/m） 2700N 梯级车轮的摩擦因子，取 =03； l 进出端水平端长度（ m）小提升高度取 倾斜区段梯路水平投影长喥 (m)计算的 l 梯路曲线区段水平投影长度 (m)取 梯路转向时，梯级所经路径的曲线长度（ m）；取 2m 自动扶梯的总功率计算可以用总阻力法求出其具體公式如下： 自动扶梯的驱动机装置及其 编程控制系统设计 21 N=1000 自动扶梯的总功率（ W 用总阻力法求出的自动扶梯总阻力 V 自动扶梯额定速度（ m/s）； s 传动系统的效率 的计算由四对滚动轴承副，（传动效率 两个链传动副（传动效率 一对蜗轮副传动（传动 效率 则 = 420 . 9 8 0 . 9 2 0 . 9 0=值计算总功率 N=四章 驱动机主传动结构的设计 杆副其定义如下：一个圆柱蜗杆其轴平面或法平面的齿廓是一段圆弧或是圆环面包络面的平面截线时，称这种蜗杆为圓弧圆柱蜗杆简称 杆，齿形 C 圆环面包络圆柱蜗杆副（ 该蜗杆属于包络型曲面纹面圆柱蜗杆，刀具是圆环面的砂轮在刀具的轴平面内，产形线是圆环面母圆的一段凸圆弧将刀具轴线置在过齿槽中与分度圆螺旋线平行的假想螺旋线的法面内，刀具轴线与蜗杆轴线的轴交角为01当刀具一边绕自身轴线转动，一边又相对蜗杆毛坯做螺旋运动是刀具刃面的包络面，既蜗杆螺旋面 杆磨齿工艺良好，可获得高精度硬齿面是 圆弧圆柱蜗杆最有发展前途的蜗杆。 圆弧圆柱蜗杆副的啮合特性 （ 1） 具有较大的诱导曲率半径 蜗杆副共轭齿面呈凸凹公轭齧合 较大，赫尔兹应力就小同时动压润滑条件改善，齿面强度和传动效率提高 （ 2） 有良好的接触线形状 为 40 75占理论啮合区的 60%以上良好嘚润滑，使传动效 率可达到（ 油自动扶梯的驱动机装置及其 编程控制系统设计 22 温低，磨料磨损小齿面强度高，承载能力大工作平稳，噪音低的主要原因 （ 3） 具有良好的工艺性 （ 4） 必须采用径向正变位 （ 5） 具有灵活的设计方案可快活的选择“最佳”几何参数也啮合参數。 （ 6） 对中心距偏差较敏感 中心距偏差增大时回引起蜗杆齿顶也蜗轮齿面呈线接触，造成宏观接触 面积减少“最佳”啮合部位无法實现。 电动机转速1n=1440r/强度校核 a=180 蜗轮轮齿因弯曲强度不足而失效的情况都发生在蜗轮齿数较多（2 90Z ）时，或开式传动中因此，对闭式蜗杆传動通常只作弯曲强度的校核计算这种计算是必须的。因为校核蜗轮轮齿的弯曲强度不仅只是为了判断弯曲断裂的可能性对那些承重载嘚动力蜗杆副，蜗轮轮齿的弯曲变形还要直接影响到蜗杆副的运动平稳性精度 考虑到蜗杆传递的功率不大，速度较低故蜗杆选用 45 钢，洇希望效率高些耐磨性好些。故蜗杆螺旋齿面要求表面淬火硬度为 4555轮用铸锡磷青铜 属模制造。为了节约贵重有色金属仅齿圈用青铜淛造，而轮芯用灰铸铁 造 齿根弯曲疲劳强度验算 T C 可编程控制系统设计 23 F 蜗轮齿根弯曲应力，单位为F 蜗轮的许用弯曲应力单位为 F =F g ，其中 F 为計人齿根应力校正系数2查表得出6910N，其中 N 为应力循环次数 K，其中K为齿向载荷分布系数当蜗杆传动平稳载荷下工作时，载荷分布不均匀現象将由于工作表面良好的磨合而得到改善此时可取 1K 。于蜗杆传动一般较平稳动载荷要比齿轮传动的小得多，故蜗轮的圆周速度2 3/v m s时取 3/v m s时，计算公式如下： K= 1 当量齿数 2据 2x = 2差得齿形系数2旋角系数 Y F 56 = 1 . 5 3 1 . 0 5 1 5 6 0 相对速度 ( 1 2 ) 2 21 1( 2 )19100q x z 自动扶梯的驱动机装置及其 编程控制系统设计 27 第 5章 驱动机的结构设计 驱動机的结构设计在驱动机的设计质量中举足轻重，自动扶梯与自动人行道对驱动机的技术要求在很多方面要由结构设计完成或体现。 驅动机的结构设计涉及到大量计算和复杂的公式推导本设计仅针对驱动机结构设计中的一般典型问题作扼要论述。 动机结构设计应达到嘚技术要求 （ 1）所有零件都要满足驱动机使用性能 使用性能主要包括运动与速度，功能的可靠性强度与寿命 ，体积与重量安装尺寸，操作及维修方便简易，体形美观大方。 （ 2）充分考虑制造工艺和安装工艺 主要包括：在达到使用要求的条件下零件结构尽可能简單，实用毛坯制造，机械加工装配，维修的工艺性好无需增加专用设备和过多的专用工装及辅助设备，尽量合理选用材料及热处理方法；尽可能选用新材料新工艺，新技术；尽可能选用标准件通用件，设计应达到系列化通用化，标准化 （ 3）满足驱动机的特殊技术要求 主要指：制动机构灵活、可靠；限速器，防逆转器简便实用；小振动，低噪声 动机整体设计考虑的问题 整体设计的总目的是，在满足自动扶梯对驱动机技术要求的前提下设计出布局合理，操作方便、美观大方的结构形式 择机型确定基本结构尺寸 驱动机放在機房内，机房的体积是有严格规定的驱动机的高度一般超过1m，甚至有的用户要求不超过 自动扶梯和自动人行道的制造和安装规范中规定“在需要对运动维修和检查的地方应有一块至少为 自由空间”而事实上在面临自动扶梯向结构紧凑、小型化发展的今天要留出 方米的自甴空间是比较困难的。驱动机设计必须实现结构紧凑体积小的目标。然 而驱动机体积要受各个方面约束如主传动机构的中心距，电机外廓尺寸箱体盛油量等。为此驱动机的体积不可能设计的太小满足上述设计条件、并保证安装和维修人员所占空间的前提下，通过设計对比证实将正交轴主传动机构的驱动机设计成立式要优于卧式，而将平行轴主传动机构的驱动机设计成卧式则优自动扶梯的驱动机装置及其 编程控制系统设计 28 于立式我国目前用的蜗杆副驱动机多采用立式。 观布置 外观布置首先要保证各个零部件有效地完成其功能并達到“最佳”的受力状态，另外外观协调、美观大方也十分重要 （ 1） 动系统的布置 整轴式驱动机，采用块式摩擦制动系统放置在箱 体囷电机联接处的高速轴上。这种布置的特点是制动力矩非常靠近蜗杆副的啮合部位受力十分合理。制动系统的磁力器安装位置有三种情況放在驱动机的前面，结构紧凑体积小，外观对称美观大方，但应注意制动系统不得与运动着的梯级干涉目前几乎都采用这种布置，本设计也是采用这种布置该机型不专门设置飞轮，而把飞轮和制动轮合为一个构件这种设计不但减少了零件，降低了成本而且減少了驱动机的高度。 （ 2）蜗轮轴伸方向 蜗杆副立式驱动机蜗杆轴是输出轴，直接与自动扶梯的其他传动系统相联接不同的自动扶梯機型要求不同的驱动机 输出轴伸方向（左或者右）。为了安装维修方便，具有良好的通用性蜗轮轴系零件的设计，相对箱体应具有对稱性结构 （ 3）驱动机散热肋合箱体加强肋的布置 蜗杆副驱动机摩擦损耗功率较大，油温升较高为此除增大箱体盛油量外，增加散热面積增加散热肋式必要的。为增加箱体刚度设加强肋同样是必要的，把散热肋和加强肋合为一体是重要的设计原则故在箱体外表面设置肋板时，要考虑散热面积增强刚度和美观大方。一般设置成竖直肋 （ 4）限速器和防逆运转器的布置 在自动扶梯和人行道上，设置这兩个附加机构是有标准要求的一般把限 速器设置在高速轴上，把防逆运转器设置在低速轴上 轴式蜗杆副驱动机蜗杆轴的结构 承及轴承茬轴蜗杆上的位置 整轴式蜗杆副驱动机的最大特点是电动机的转子轴及轴蜗杆是整体，长度几乎等于驱动机的总高度轴蜗杆上装有轴承，抱闸轮转子，风扇等零件很多功能构件都在这根轴上，形成了驱动机最重要的心脏组件该轴的精度体现了驱动机的精度，所以设計轴蜗杆的结构十分重要而首先要涉及轴承的选择和安自动扶梯的驱动机装置及其 编程控制系统设计 29 装。 选轴承要考虑到承受载荷的性質和大小运行速度的高低，调心性能轴承游动和位移，安装拆卸的方 便等驱动机一般用滚动轴承，驱动机输入轴（ r/于较低转速输絀轴属于低转速（ 40r/右）；承受的轴向力较大，并大于径向力轴蜗杆的尺寸细而长，工作温度较高（在 70 度90 度间）调心和拆卸没有特殊要求故根据这些情况，确定下列几个问题：其一轴向力和径向力同时存在，必须选用向心推力轴承（角接触球轴承或圆锥滚子轴承）其②，在较高温度下工作的细长杆应采用固游式安装形式，不能采用全固式也不能采用全游式。 由于轴蜗杆细长电动机及减速器又是兩个功能机构，故应采用三支点结构 亦既要上中下三处安置轴承。通过分析在上部安装两个向心推力轴承，并将它们固结在箱体上Φ间和下部各安装一个能游动的向心推力轴承。轴承采用正（面对面）安装或者反（背对背）安装应由结构型式而定。正安装或反安装對整轴上支承点位置影响不大为了安装及控制轴窜动量，采用正安装优于反安装 杆轴的设计 杆轴的材料 轴的材料主要是碳钢和合金钢。钢轴的毛坯多数用轧制和锻件有的直接用圆钢。 由于碳钢比合金钢价廉对应力集中的敏感性较低，同时也可以用热处理或化学热处悝的办法提高其耐磨性和抗疲劳强度故 采用碳钢制造轴尤为广泛，其中最常用的是 45 钢 分析蜗杆轴的机械性能采用 45 钢能达到其各项要求，且经济 定蜗杆轴的最小直径： 轴的强度校核计算是，应根据轴的具体受载及应力情况采取相应的计算方法，并恰当地选取其许用应仂对于蜗杆轴来说，其受径向的力较小轴向力较大，承受的扭矩很大承受的弯矩较小（后述的蜗杆轴采用两对滚动轴承来支承，在徑向是固定的轴向可以有小幅度的游动。） 所以按扭转强度校核 这种方法是只按轴所受的扭矩来计算轴的强度如果还受有不大的弯矩時，则用降低许用扭转切应力的办法予以考 虑在轴的结构设计时，通常用这种方法初步估算轴径 自动扶梯的驱动机装置及其 编程控制系统设计 30 电动机的转速如下： 1500r/ 1440r/ 额定功率 p=工作功率 1p =的扭转强度条件为 . 2 由上式可得轴的直径 0 0 0 0 9 5 5 0 0 0 00 . 2 0 . 2 p n n 轴的直径 p 轴传递的功率为 n 轴的转速， 1440r/中 30 9 5 5 0 0 0 0 0 . 2 取0 120A 25 45T 代值计算嘚 以取定轴的最小直径为 25轴所受主要为扭据，几乎不承受弯曲载荷故不需要进行弯曲校核。 当轴截面有键槽或轴上装配轴承时轴径偠适当增加，以增强轴的强度故经慎重考虑，尺寸定为下： 自动扶梯的驱动机装置及其 编程控制系统设计 31 在轴蜗杆的上端和两个角接觸球轴承配合的轴直径为 35和中间轴承配合的轴径为 55端和轴承配合的轴径为 50整个轴长 650 轴的扭转刚度校核计算 轴的扭转变形用每米长的扭转角 來表示。圆轴扭转角 单位 ()/的计算公式为： 对阶梯轴： 4115 . 7 3 1 0 z I G 轴的材料的剪切弹性摸量单位为 于钢材， G= 0 ； L 阶梯轴所受扭矩作用的长度单位为 Z 阶梯轴受扭矩作用的轴段数。 i i l I、 、 分别代表阶梯轴第 I 段上所受的扭矩、长度和极惯性矩 轴截面的极惯性矩，单位为 4对于圆轴 2p =410 分析并进行計算可得出： =的扭转刚度条件是： 式中 为轴每米长的允许扭转角，与轴的使用场合有关对于精密传动轴，可取 = 速轴的设计 定低速轴的朂小直径： 低速轴的材料： 45 蜗轮导程角 按扭转强度条件计算的最小直径： 自动扶梯的驱动机装置及其 编程控制系统设计 33 01 33m i 4 5 0 . 9 4 0 . m 6 5 所以定轴的最小直徑为 70和轴承配合处的轴径为 75 弯扭合成强度条件进行轴强度校核 通过轴的结构设计，轴的主要结构尺寸 轴上的零件的位置，以及外载荷和支反力的位置均已经确定轴上的载荷（弯矩和扭矩）已可以求出。 轴所受的载荷是从轴上零件传来的计算时，常常将轴上的分布载荷簡化为集中点其作用力取为载荷分布段的中点。作用在轴上的扭矩一般从传动轮毂宽度的中点算起。在作计算简图时应先求出轴上受力零件的载荷，将其分解成水平分力和垂直分力现作出本设计低速轴的弯矩、扭矩图。 1

文档包括:说明书一份54页。21300字任务书一份。圖纸共11张如下所示A0-装配图.dwgA1-蜗杆轴.dwgA2-低速轴.dwgA2-蜗轮.dwgA4-上端盖.dwgA4-主电路.dwgA4-前端盖.dwgA4-受力图.dwgA4-后端盖.dwgA4-控制电路.dwgA4-梯形图.dwg中文摘要自动扶梯应用日益广泛，大型商場宾馆都已离不开它，且在火车站机场等也愈大显身手。一个完整的扶梯系统包括电动机主传动机构，链条机构以及滚轮，梯级扶手等。通常把电动机主传动机构，链条机构以及制动限速机构设计成一整体，叫做驱动机驱动机是自动扶梯最为重要的机构，咜的质量直接决定了自动扶梯的工作性能工作状态，工作寿命等关键词：自动扶梯；电动机；机构；制动；驱动机英语摘要The 自动扶梯扶梯的基本结构1.1 支承部分51.2 驱动系统61.3 运载系统81.4 扶手系统111.5 电气控制系统121.6 安全保护系统12第二章 驱动机的类型132.1 驱动机应具备的技术条件132.2 驱动机主传動机构的选用152.3 驱动机的机构形式17第三章 自动扶梯功率计算183.1 自动扶梯的主要参数183.2 自动扶梯的阻力计算183.3 自动扶梯的功率计算20第四章 驱动机主传動机构的设计214.1 ZC 蜗杆副的定义和传动特点214.2 ZC 蜗杆副的设计与计算224.3 蜗轮齿根弯曲疲劳强度计算224.4 ZC 蜗杆副的几何尺寸计算24第五章 驱动机结构设计275.1驱动機结构设计应达到的技术要求275.2 驱动机整体设计考虑的问题275.3 整轴式蜗杆副驱动机蜗杆轴的结构285.4 蜗杆轴的设计295.5 低速轴的设计315.6 键的联接强度计算365.7淛动器系统的设计365.8 合理设计通气孔375.9 排油孔的设计38第六章 驱动机的安装工艺386.1 驱动机安装应实现的技术指标386.2 驱动机安装工艺流程39第二篇 自动扶梯PC控制系统设计42第一章PC简述43第二章自动扶梯的PC控制442.1 自动扶梯的主电路442.2 自动扶梯控制线路452.3自动扶梯梯形图46外文文献48总结53参考资料541原始数据及技术要求：（1）.设计商场用自动扶梯的驱动机及其PC控制系统。（2）.其主要参数为：自动扶梯提升高度H=5m, 理论输送能力为Ct=11700r/h扶梯额定速度v=0.65m/s, 梯级宽喥z=1.0m, 倾角a=30度（3）.要求驱动机结构紧凑，传动机构精度高整体驱动机噪声小，振动小运行平稳。2要求：（1）完成总装配图设计、PC控制图囷所有零件工作图设计（2）完成设计计算说明书。图纸内容及张数总装配图 1张；零件工作图 6张控制图 3张