1、黄 河 科 技 学 院 毕 业 设 计 第 I 页 毕 业 设 计多层建筑小型电梯设计摘要电梯是一种以电动机为动力的垂直升降机，装有箱状吊舱，用于多层建筑乘人或载运货物。也有台阶式，踏步板装在履带上连续运行，俗称自动电梯。 服务于规定楼层的固定式升降设备。它具有一个轿厢，运行在至少两列垂直的或倾斜角小于 15的刚性导轨之间。轿厢尺寸与结构形式便于乘客出入或装卸货物。此次电梯设计包括轿厢设计、配重系统设计、传动系统设计、门禁系统设计、控制系统设计等。此次电梯设计针对已修建完毕的多层建筑，为低速电梯，要求经济适用、造型美观、节能先进，且尽可能少破坏墙体。电机通过联轴器连接蜗轮蜗杆减速器，蜗轮蜗杆减
2、速器双输出轴通过锥齿轮改变传动方向使圆柱齿轮沿齿条上下运动，从而带动电梯上下运动，并用配重块抵消轿厢、电机、减速器等机构的自重，降低电机功率。齿条安装在工字钢导轨的凹槽中。在门洞处建与门洞等高的支撑平台，便于电梯的日常维护保养，层站设置在层与层之间。关键词：电梯，传动，齿轮，齿条黄 河 科 技 学 院 毕 业 设 计 第 II 页 AbstractAuthor: Tang HongpingTutor: Li Ansheng The elevator is a kind of the motor powered vertical lift, a box shaped pod, used in m
3、ulti-story buildings passenger or cargo. Also has the step, step plate arranged on the track of continuous operation, commonly known as automatic elevator. Service in the specified floor fixed lifting equipment. It has a car, running in at least two rows of vertical or inclined angle less than 15 de
4、grees between the rigid rails. Car size and structure is convenient for the passengers to access or loading and unloading of goods.The design of elevator car design, including a counterweight system design, the transmission system design, the design of access control system, control system design. T
5、he design of elevator for has completed the construction of multi-storey buildings, for low-speed lift requirements, handsome in appearance, economical, energy-saving and advanced, and as little as possible damage to the wall. The motor through a shaft coupling worm gear reducer, worm gear reducer w
6、ith double output shaft through a bevel gear change transmission direction of the cylindrical gear along the rack to move up and down, so as to drive the elevator up and down movement, and the counterweight block offset car, motor, reducer body weight, reduce motor power. Rack mounted in the groove
7、of the I-shaped steel guide rail. In the office building and the door high supporting platform, convenient daily maintenance of elevators, the station set between layer and layer.Key words: elevator, transmission, gear, rack黄 河 科 技 学 院 毕 业 设 计 第 III 页 目录1 绪论 .111 电梯的历史 .11.2 电梯的组成 .21.3 电梯分类 .31.4 项
8、目背景及发展前景 .62传动系统设计 .72.1 电梯传动方案的选择 .72.2 电动机的选取 .102.3 减速器的选取 .112.4 联轴器的选用 .122.5 轴承的选取 .122.6 锥齿轮设计 .122.6.1 材料及齿数 .122.6.2 按齿面接触疲劳强度设计 .132.6.3 主要几何尺寸计算 .152.7 齿轮齿条设计 .152.7.1 齿轮几何尺寸计算 .152.7.2 齿条几何尺寸计算 .152.7.3 材料的选用 .163导轨设计 .1731 导轨方案 .173.2 工字钢的加装方式 .173.3 工字钢的选取 .174 门机的选取 .184.1 门机概况 .18黄 河
9、 科 技 学 院 毕 业 设 计 第 IV 页 4.2 门机控制方式 .184.3 门机型号的选取 .185 轿厢设计 .19.1 轿厢概况 .195.2 轿厢体设计 .196 配重设计 .216.1 箱体自重 .216.2 配重重量 .216.3 钢丝绳的选用 .226.4 缓冲器的选用 .227安全系统设计 .23总结 .24致谢 .25参考文献 .26黄 河 科 技 学 院 毕 业 设 计 第 1 页 1 绪论11 电梯的历史电梯进入人们的生活已经 150 年了。1854 年，在纽约水晶宫举行的世界博览会上，美国人伊莱沙格雷夫斯奥的斯第一次向世人展示了他的发明。他站在装满货物的升降梯平台
10、上，命令助手将平台拉升到观众都能看得到的高度，然后发出信号，令助手用利斧砍断了升降梯的提拉缆绳。令人惊讶的是，升降梯并没有坠毁，而是牢牢地固定在半空中奥的斯先生发明的升降梯安全装置发挥了作用。 “一切安全，先生们。 ”站在升降梯平台上的奥的斯先生向周围观看的人们挥手致意。谁也不会想到，这就是人类历史上第一部安全升降梯。人类利用升降工具运输货物、人员的历史非常悠久。早在公元前 2600 年，埃及人在建造金字塔时就使用了最原始的升降系统，这套系统的基本原理至今仍无变化：即一个平衡物下降的同时，负载平台上升。早期的升降工具基本以人力为动力。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
11、力的起重机，这才结束了用人力运送重物的历史。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。紧随其后，威廉汤姆逊研制出用液压驱动的升降梯，液压的介质是水。在这些升降梯的基础上，一代又一代富有创新精神的工程师们在不断改进升降梯的技术。然而，一个关键的安全问题始终没有得到解决，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。奥的斯先生的发明彻底改写了人类使用升降工具的历史。从那以后，搭乘升降梯不再是“勇敢者的游戏”了，升降梯在世界范围内得到广泛应用。1889 年 12 月，美国奥的斯电梯公司制造出了名副其实的电梯，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
12、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，取代传统的轿厢内拉动绳索的操纵方式，为操纵方式现代化开了先河。生活在继续，科技在发展，电梯也在进步。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出新手柄开关操纵、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黄 河 科 技 学 院 毕 业 设 计 第 2 页 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。如今，以美国奥
13、的斯公司为代表的世界各大著名电梯公司各展风姿，仍在继续进行电梯新品的研发，并不断完善维修和保养服务系统。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，冷冰冰的建筑因此散射出人性的光辉，人们的生活因此变得更加美好。1887 年，美国奥的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 1889 年纽约德玛利斯大厦。这座古老的电梯，每分钟只能走 10 米左右。当初设计的电梯纯粹是为了省力。1900 年，以交流电动机传动的电梯开始问世。1902 年，瑞士的迅达公司研制成功了世界上第一台按
14、钮式自动电梯，采用全自动的控制方式，提高了电梯的输送能力和安全性。随着超高层建筑的出现，电梯的设计、工艺不断得到提高，电梯的品种也逐渐增多。1900 年，美国奥梯斯公司制成了世界上第一台电动扶梯。1950 年又制成了安装在高层建筑外面的观光电梯，使乘客能在电梯运行中清楚地眺望四周的景色。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中国自行制造的电梯，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，沐浴着改革开放的春风，
15、中国电梯业进入了高速发展的时期。如今，在中国任何一个城市，电梯都在被广泛应用着。电梯给人们的生活带来了便利，也为中国现代化建设的加速发展提供了强大的保障。1.2 电梯的组成1、曳引系统 曳引系统的主要功能是输出与传递动力，使电梯运行。 曳引系统主要由曳引机、曳引钢丝绳，导向轮，反绳轮组成。 2、导向系统 导向系统的主要功能是限制轿厢和对重的活动自由度，使轿厢和对重只能沿着导轨作升降运动。 黄 河 科 技 学 院 毕 业 设 计 第 3 页 导向系统主要由导轨，导靴和导轨架组成。 3、轿厢 轿厢是运送乘客和货物的电梯组件，是电梯的工作部分。 轿厢由轿厢架和轿厢体组成。 4、门系统 门系统的主要功
16、能是封住层站入口和轿厢入口。 门系统由轿厢门，层门，开门机，门锁装置组成。 5、重量平衡系统 系统的主要功能是相对平衡轿厢重量，在电梯工作中能使轿厢与对重间的重量差保持在限额之内，保证电梯的曳引传动正常。 系统主要由对重和重量补偿装置组成。 6、电力拖动系统 电力拖动系统的功能是提供动力，实行电梯速度控制。 电力拖动系统由曳引电动机，供电系统，速度反馈装置，电动机调速装置等组成。 7、电气控制系统 电气控制系统的主要功能是对电梯的运行实行操纵和控制。 电气控制系统主要由操纵装置，位置显示装置，控制屏(柜)，平层装置，选层器等组成。 8、安全保护系统 保证电梯安全使用，防止一切危及人身安全的事故
17、发生。安全系统由电梯限速器、安全钳、缓冲器、安全触板、层门门锁、电梯安全窗、电梯超载限制装置、限位开关装置组成。1.3 电梯分类根据建筑的高度、用途及客流量（或物流量）的不同，而设置不同类型的电梯。目前电梯的基本分类方法大致如下：1、按用途分类乘客电梯，为运送乘客设计的电梯，要求有完善的安全设施以及一定的轿内装饰。载货电梯，主要为运送货物而设计，通常有人伴随的电梯。医用电梯，为运送病床、担架、医用车而设计的电梯，轿厢具有长而窄的特点。 黄 河 科 技 学 院 毕 业 设 计 第 4 页 杂物电梯，供图书馆、办公楼、饭店运送图书、文件、食品等设计的电梯。 观光电梯，轿厢壁透明，供乘客观光用的电梯
18、。车辆电梯，用作装运车辆的电梯。船舶电梯，船舶上使用的电梯。建筑施工电梯，建筑施工与维修用的电梯。其它类型的电梯，除上述常用电梯外，还有些特殊用途的电梯，如冷库电梯、防爆电梯、矿井电梯、电站电梯、消防员用电梯等。2、按驱动方式分类交流电梯，用交流感应电动机作为驱动力的电梯。根据拖动方式又可分为交流单速、交流双速、交流调压调速、交流变压变频调速等。直流电梯，用直流电动机作为驱动力的电梯。这类电梯的额定速度一般在2.00m/s 以上。 液压电梯，一般利用电动泵驱动液体流动，由柱塞使轿厢升降的电梯。齿轮齿条电梯，将导轨加工成齿条，轿厢装上与齿条啮合的齿轮，电动机带动齿轮旋转使轿厢升降的电梯。螺杆式电
19、梯，将直顶式电梯的柱塞加工成矩形螺纹，再将带有推力轴承的大螺母安装于油缸顶，然后通过电机经减速机（或皮带）带动螺母旋转，从而使螺杆顶升轿厢上升或下降的电梯。直线电机驱动的电梯，其动力源是直线电机。电梯问世初期，曾用蒸汽机、内燃机作为动力直接驱动电梯，现已基本绝迹。3、按速度分类电梯无严格的速度分类，中国习惯上按下述方法分类。 低速梯，常指低于 1.00m/s 速度的电梯。 中速梯，常指速度在 1.002.00m/s 的电梯。 高速梯，常指速度大于 2.00m/s 的电梯。 超高速梯，速度超过 5.00m/s 的电梯。 随着电梯技术的不断发展，电梯速度越来越高，区别高、中、低速电梯的速度限值也在
20、相应地提高。黄 河 科 技 学 院 毕 业 设 计 第 5 页 4、按电梯专职司机分类有司机电梯，电梯的运行方式由专职司机操纵来完成。无司机电梯，乘客进入电梯轿厢，按下操纵盘上所需要去的层楼按钮，电梯自动运行到达目的层楼，这类电梯一般具有集选功能。有/无司机电梯，这类电梯可变换控制电路，平时由乘客操纵，如遇客流量大或必要时改由司机操纵。5、按操纵控制方式分类手柄开关操纵，电梯司机在轿厢内控制操纵盘手柄开关，实现电梯的起动、上升、下降、平层、停止的运行状态。按钮控制电梯：是一种简单的自动控制电梯，具有自动平层功能，常见有轿外按钮控制、轿内按钮控制两种控制方式。 信号控制电梯，这是一种自动控制程度
21、较高的有司机电梯。除具有自动平层，自动开门功能外，尚具有轿厢命令登记，层站召唤登记，自动停层，顺向截停和自动换向等功能。集选控制电梯，是一种在信号控制基础上发展起来的全自动控制的电梯，与信号控制的主要区别在于能实现无司机操纵。并联控制电梯，23 台电梯的控制线路并联起来进行逻辑控制，共用层站外召唤按钮，电梯本身都具有集选功能。群控电梯，是用微机控制和统一调度多台集中并列的电梯。群控有梯群的程序控制、梯群智能控制等形式。6、其它分类方式按机房位置分类，则有机房在井道顶部的（上机房）电梯、机房在井道底部旁侧的（下机房）电梯，以及有机房在井道内部的（无机房）电梯。按轿厢尺寸分类，则经常使用“小型”
22、、 “超大型”等抽象词汇表示。此外，还有双层轿厢电梯等。7、特殊电梯斜行电梯，轿厢在倾斜的井道中沿着倾斜的导轨运行，是集观光和运输于一体的输送设备。特别是由于土地紧张而将住宅移至山区后，斜行电梯发展迅速。 立体停车场用电梯，根据不同的停车场可选配不同类型的电梯。 建筑施工电梯，是一种采用齿轮齿条啮合方式（包括销齿传动与链传动，或采用钢丝绳提升） ，使吊笼作垂直或倾斜运动的机械，用以输送人员或物料，主要应用于建筑施工与维修。它还可以作为仓库、码头、船坞、高塔、高烟囱的长期使用的垂直运输机械。 黄 河 科 技 学 院 毕 业 设 计 第 6 页 消防电梯，在发生火警时,用来运送消防人员,乘客和消防
23、器材等。冷库电梯，在大冷库或制冷车间,运送冷冻货物.但是需要满足门扇及导轨等活动处密封、浸水等要求。矿井电梯，供矿井运送人员及货物之用。特殊电梯 供特殊环境条件下使用,如防爆,防腐,耐热等特殊用途的电梯。滑道电梯 在建筑物内配置,常与建筑物,人行道平行使用。运机电梯，飞机库中几十吨或者上百吨重量的飞机,垂直提升到飞机场跑道上。门吊电梯，在大型门式起重机的门腿中,运送在门机中的工作人员及检修机件等。座椅电梯，人坐在电动机驱动的椅子上,控制椅子手柄上的按扭,使椅子下部的动力驱动装置驱动人椅,沿楼梯扶栏的导轨上下运动.1.4 项目背景及发展前景当今社会，人们生活的压力越来越大，下班之后回家爬楼梯显然对已经疲惫不堪的上班族是个不小的挑战，电梯无疑是一种很好的选择。当今社会，人口老龄化严重，老年人所占的比重越来越大。老年人出行怕楼梯显得尤为不变，还有部分老人乘坐轮椅就更加不便了，有部电梯显得特别方便了。据统计资料，我国大约有 3 亿人居住在城市。他们住居的楼房基本上都没有安装电梯，再考虑到各个城市的消费水平，在大、中型城市的居民都需要现粗略计算这种小型电梯的需求量。假设每 200 人需要电梯一部，则约需要 15 万部电梯。本次设计的电梯也可以安装在其他建筑物上，由此推断，本项目的需求市场很大，前景广阔。
