1、1机械创新设计 1课程设计姓 名：班 级：指导教师：成 绩： 2011-2012 第 1 学期 日期：2011 年 12 月摘 要在现在自动扶梯是地铁站、机场、火车站等公共交通和商场中必不可少的设施。2009 年，中国自动扶梯的保有量超过了 15 万部。这一数字必将随国家经济的继续高速发展和公共交通的进一步完善不断增加。自动扶梯的心脏是曳引机，它是自动扶梯的动力设备，为自动扶梯提供运行所需转矩和转速。2本文通过对自动扶梯传动结构和性能需求的研究，设计了一款满足自动扶梯使用要求的曳引机用蜗轮蜗杆减速器。减速器是指原电机与工作机之间独立封闭式传动装置，用来降低转速并相应地增大转矩。蜗杆减速器的特点
2、是在外廓尺寸不大情况下，可以获得大的传动比，工作平稳，噪声较小，但效率较低。其中应用最广的是单级蜗杆减速器，两级蜗杆减速器则应用较少。关键词：自动扶梯，减速器，蜗轮蜗杆，曳引机ABSTRACTNow escalator is subway stations, airports, train stations and other public transportation and department stores indispensable facilities. In 2009, China escalator quantities rose more than 150000 departm
3、ent. The number with the state of the economy will continue to high speed development and public transportation the further improvement of increasing.The heart of the escalator is traction machine, it is the escalator power equipment, provide needed for escalator 3running torque and speed. This arti
4、cle through to the escalator transmission structure and performance demands of study, design a kind of meet the requirements of the use of escalator traction machine with worm gear and worm reducer. The motor and reducer is refers to working machine independent transmission device, closed between us
5、ed to reduce speed and increased torque. Worm reducer is characteristic of the outer profile size is not big, it can get big transmission ratio, stable and small noise, but low efficiency. One of the most widely used is single worm reducer, two grade level worm reducer is less application.KEY WORDS：
6、 escalators, reducer, worm gear and worm, traction machine目 录前 言 . 11.设计背景 . 31.1 自动扶梯简介 . 31.1.1 自动扶梯的定义 . 31.1.2 自动扶梯的历史 . 31.2 减速器简介 . 51.2.1 减速器的定义 . 541.2.2 蜗轮蜗杆减速器 . 51.3 本次设计的任务和意义 . 52.自动扶梯简述 . 62.1 自动扶梯的结构组成及工作原理 . 62.1.1 自动扶梯的结构组成 . 62.1.2 自动扶梯的工作原理 . 72.2 自动扶梯的相关参数 . 72.2.1 理论输送能力 . 72.2.
7、2 额定速度 . 82.2.3 倾斜角 . 82.2.4 梯级名义宽度 . 82.2.5 提升高度 . 82.2.6 基坑深度 . 82.2.7 安全设计 . 92.3 自动扶梯曳引机 . 92.3.1 曳引机的分类 . 92.3.2 曳引机减速器 . 103.曳引机蜗杆减速器的设计 . 113.1 传动方案 . 113.2 传动系统总体设计 . 123.2.1 电动机所需功率的计算 . 123.2.2 电动机的选择 . 1453.2.3 传动比分配 . 153.2.4 传动系统运动和动力参数计算 . 153.3 减速器传动零件的设计 . 163.3.1 蜗杆的选择 . 163.3.2 材料的
8、选择和中心距的初步确定 . 163.3.3 计算主要传动尺寸 . 163.4 减速器轴及轴承装置的设计 . 183.4.1 轴的设计 . 183.4.2 键和联轴器的选择 . 183.4.3 轴承的选择 . 194.结论 . 195.小结 . 20参考文献 . 21前 言十九世纪末，美国人杰西雷诺和乔奇惠勒分别设计出来各自的自动扶 梯，100 多年来，自动扶梯以它的快捷方便悄然改变着我们的生活，在车站、机 场、商场大显身手。我们不难想象，如果没有了自动扶梯，我们的生活将会多么 的不便。2000 年至今，中国电梯行业以平均每年 20%的高速增长。到 2009 年，中国 电梯保有量和新增量均为世界
9、第一，已6超过 100 万台，其中自动扶梯保有量和新 增量超过 15 万台。而中国的电梯市场远远尚未饱和，伴随着中国经济的继续高速增长、公共交通的日渐完善和发达以及人们对便捷舒适生活的追求，中国自动扶梯市场仍旧会高速增长，拥有很大的发展空间。然而同时我们看到，目前电梯生产企业中跨国公司的产量超过 80%，其中美 国奥的斯、瑞士迅达、芬兰通力、德国蒂森、日本三菱、日立、东芝、富士达等 13 家大型外商投资公司在国内的市场份额达到了 74%，中国电梯市场十大品牌基 本被这些企业占据。所以无论从自身的发展还是从竞争的角度，我们都有必要大力研究和发展自 动扶梯。而曳引机有自动扶梯的心脏之称，是自动核心
10、部件。一台曳引机的性能关系 到了一部自动扶梯的乘坐是否舒适、是否节能和是否节约空间等。曳引机是自动扶梯的动力牵引设备。目前的曳引机有两大类，即无齿轮曳引 机和有齿轮曳引机。虽然作为新兴的电磁式的无齿轮曳引机将是今后曳引机市场 的发展方向，但有齿轮曳引机，尤其是作为其代表的蜗轮蜗杆传动的有齿轮曳引 机，仍以其相对高的安全性、稳定性及其相对低廉的制造和维护费用而占据当今 曳引机市场的主流，是自动扶梯首选的传动装置。7所以本组这次创新设计的课题选择了设计一款自动扶梯用的曳引机减速器，蜗杆减速器的特点是在外廓尺寸不大情况下，可以获得大的传动比，工作平稳，噪声较小，但效率较低。其中应用最广的是单级蜗杆减
11、速器，两级蜗杆减速器则应用较少。该减速器为蜗轮蜗杆传动，面向对象为提升高度 5m、倾斜角 30、额定速度 0.75m/s、梯级高度0.2m、梯级深度 0.4m、名义宽度 0.8m 的自动扶梯。该减速器为专用减速器。蜗轮蜗杆减速器是一种动力传达机构，利用齿轮的速度转换器，将电机（马达）的回转数减速到所要的回转数，并得到较大转矩的机构。在目前用于传递动力与运动的机构中，减速器的应用范围相当广泛。减速机的作用主要有：1、降速同时提高输出扭矩，扭矩输出比例按电机输出乘减速比，但要注意不能超出减速机额定扭矩。2、减速同时降低了负载的惯量，惯量的减少为减速比的平方。大家可以看一下一般电机都有一个惯量数值。
12、本设计可能不尽完美，无法直接投入实际生产，但在设计过程中本组完成了 对大学四年所学知识的梳理，极大地提高了分析解决问题的能力，并对机械设计 的过程和方法有了清晰了解和认识。我相信本次设计所积累的经验将对我今后的 职业生涯产生深远影响，这是我机械设计的第一8桶金。限于本人的初学水平和个人能力，本课程设计必然存在缺陷和不足，错误和 不妥之处望老师批评指正。自动扶梯曳引机减速器的创新设计1. 设计背景1.1 自动扶梯简介1.1.1 自动扶梯的定义电动扶梯（Escalator） ，亦称自动扶梯，或自动行人电梯、扶手电梯、电扶梯，是一种以运输带方式运送行人的运输工具（见图1-1） 。自动扶梯是由一台特种
13、结构形式的链式输送机和两台特殊结构形式的胶带输送带所组合而成，带有循环运动梯路。电动扶梯一般是斜置。行人在扶梯的一端站上自动行走的梯级，便会自动被带到扶梯的另一端，途中梯级会一路保持水平。枎梯在两旁设有跟梯级同步移动的扶手，供使用者扶握。电动扶梯可以 图1-1 自动扶梯 是永远向一个方向行走，但多数都可以根据时间、人流等需要，由管理人员控制行走方向。另一种9和电动扶梯十分类似的行人运输工具，是自动人行道(Automatic Sidewalk)。两者的分别主要是自动行人道是没有梯级的；多数只会在平地上行走，或是稍微倾斜。1.1.2 自动扶梯的历史自动扶梯是在十九世纪末由两名美国人发明的，距今已有
14、一百多年的历史。 第一个自动扶梯的专利于 1859 年被授予内森爱米斯（Nathan.Ames ） 。他发明了一种“旋转式梯级”的自动扶梯（revolving stair ）。在旋转皮带上安装梯级型木板，人到顶上跳下来。现在看起来可笑，但给后人很大启示。1891 年，在美国科尼岛码头装了一部自动扶梯，轰动一时，它当时被称为“倾斜升降机” ，是由纽约企业家杰西雷诺（Jesse W.Reno）设计制造的。他早在 1882 年就申请并发明了此项专利。这种自动扶梯采用输送带原理，一条分节的坡道以 20至 30坡度移动。扶梯的起止点都有齿长40cm 的梳状铲，与脚踏板上的凹齿啮合。乘客站在倾斜移动的节片
15、上，不必举足，便能上、下扶梯。美国的乔奇惠勒（G.H.Wheeler ）与雷诺同年获得了另一种形式自动扶梯的专利，他发明的移动楼梯（moving stairway）并有与现在类同的活动扶手带（但需加油） ，其10重要性可与奥的斯发明的安全钳相媲美，但他的专利很长时间无人问津。直到 1898 年查理斯西伯格（Charles Seeberger）买下了他的专利并加以改造，于第二年与奥的斯公司合作制造出第一台有水平梯级、扶手和梳齿板阶梯式自动扶梯。在 1900 年举行的巴黎博览会上，西伯格成功展出了他们以“电动扶梯”为名的产品，并且获得了一项头奖。1910 年奥的斯收购了西伯格的专利，次年再购下雷诺的公司成为世界上唯一制造自动扶梯的公司。1920 年，奥的斯把两者的设计结合，扶梯中组合了水平梯级、梳齿板及免润滑的扶手带新专利，从而使扶梯真正的实用化，成为今天电动扶梯的基本设计。1930 年，出现了金属梯级的自动扶梯；1950 年，有了玻璃扶手支撑；1974 年，美国卢娜扶梯公司（LunaStaircaseCompany）试制了螺旋式的自动扶梯“HelicalEscalator”； 图 1-2 螺旋自动扶梯1985 年，日本三菱公司推出了“SpiralEscalator”螺旋自动扶梯（见图 1-2） ； 2000 年，由日本日立公司（Hitachi）
