1、吉林大学本科生毕业论文11 绪 论现代社会高度发展，城市化进程进一步加快，高楼大厦曾出不穷，如何让人们的生活富足且具有更高的安全系数，是消防人员的重大责任。救生缓降器就是在高楼出现火灾等危险情况时，供人们逃生的装置。该装置主要由新型限速器、绳索卷盘、安全带、安全钩、挂环及连接钢丝绳等组成，性能优异，安全可靠。 适用范围该装置适用于各类高层建筑如办公楼、写字楼、公共娱乐场所、宾馆、饭店、住宅、公寓、商厦、机关、医院、学校等场所配备，并是消防部门施救装置，还可用于高空作业等需匀速缓降的场合。产品特点1.降速平稳，安全可靠。采用最新技术，完全消除重力加速度，降速平稳均匀，限速阻尼感、安全感强，无空程
2、。检测结果表明：在使用载荷 25-100kg 时的下降速度为 0.5-2.0m/s，重复下降速度偏差5%。2.自动+手动，可悬停。除限速器自动调速外，还可进行手动降速干预，可刹车悬停。3.安全裕度高，使用寿命长。采用纯裸镀锌钢丝绳，强度高、阻燃、寿命长。4.灵活实用的两种使用方式。该装置研制出便携式（手提箱）和固定安装式（壁挂箱）两种产品，既可供多人（操控）稳定使用，又可供个人（操控）移动使用。5.设计先进，结构紧凑。限速器采用精铸铝合金外壳，精美，轻质（仅重2.5kg） 。 2 总体方案设计22 总体方案设计设计题目：缓降器性能试验机设计设计要求：1）了解缓降器性能试验机的用途，主要构成；策
3、划系统的总体结构和实现方案。2）了解缓降器性能试验机的工作原理，设计缓降器性能试验机的机械结构。3）完成缓降器性能试验机的电气部分设计。包括：直流电机的加载原理，直流电机控制器的控制电路，拉力测量电路设计，线速度测量电路设计，微机计数卡的原理框图，控制软件流程图。4）完成翻译译文，最少工作量为 5000 汉字。5）针对本课题内容需要绘制 4 张 工作图，撰写 2 万字设计说明书。0A设计参数：1、绳的直径：4mm。2、下降速度：1.52.0m/s。3、承载力：100kg。4、机架高度：1.52.0m。5、脉冲测长：100m。6、调速器：欧陆直流调速器。7、采集卡：宏拓 7484 采集卡。8、电
4、磁离合器：2 个，一开一合。本设计为缓降器性能试验机设计。在设计的过程中，需要由电机提供动力。而电动机的转速较高，传递的转矩则较小，故不能将电动机输出轴和电磁离合器输入轴直接联结，须经过减速、增扭过程，再与电磁离合器输入轴联结。在设计中，一般采用减速器作为电动机与工作机之间的联结装置。在本设计中，我们采用锥齿-圆柱齿轮减速器做联结装置，将电动机的动力通过减速器传递给电磁离合器。电磁离合器通过绕在其上面的缓降绳与缓降盘联结，缓降盘上装有拉力传感器，通过传感器测定通过缓降盘的拉力的变化，传递给采集卡及微机控制系统。在电动机上装有测速发电机，测定电动机转速的变化。在设计中，电动机和减速器之间通过 V
5、 带或联轴器联结，减速器和电磁离合器之间通过联轴器联结。实际选择时应根据实际情况选择 V 带或联轴器作为电动机输出轴与减速器输入轴之间的联接装置。在设计中，一般将机器之间的传动设计成直线联结形式，因此，我们选择联轴器作为减速器输出轴和电磁离合器输入轴之间的联接装置，选择 V 带作为电动机输出轴与减速器输入轴之间的联结装置。之所以选择锥齿-圆柱齿轮减速器，是因为用它可实现将机器设计成直线传动形式的目的。考虑到减速的程度问题，选择两级锥齿-圆柱齿轮减速器。综上所述，系统总体传动方案如图 2.1 所示。吉林大学本科生毕业论文3在检测中，需采集缓降绳所受拉力的大小及其下降速度的大小，将两个参数分别列在
6、坐标轴横纵坐标上。当拉力在 245N980N 之间变化时，下降速度在 1.52.0m/s 之间变化，则试验机是合格的，可作为救生装置装在楼道内。实际上，我们是通过测定电动机的转速来间接测定缓降绳的下降速度的。电动机转速的测定是同过测速发电机来实现的，具体测定过程见 6.4 节。缓降绳下降速度-所受拉力（V-F 曲线）曲线如图 2.2 所示。3 电动机的选择43 电动机的选择3.1 选择电动机的型号和结构型式电动机的选择既要考虑实用性、节能型，又要考虑其满足设计要求的性能，在缓降器性能试验机设计中，人的重量为:25Kg100 Kg,下降速度为:1.0m/s1.5 m/s,设计中，我们均取最大值，
7、作为缓降绳所受拉力和下降速度，则拉力 F=mg=1000N,V=2 m/s,去工作机效率 =0.9，可求得工作机（即电磁w离合器绕绳轮）功率为：= = =2.22KW (3-1)WP10FV9.02式中，工作机效率；w工作机要求的输入功率；PF工作机阻力；V工作机线速度。电动机所需的输出功率为：= （KW） (3-2)dPw式中，工作机要求的输入功率；wP电动机至工作机的传动效率。设计中要求电动机额定功率 。edP电动动机至工作机的传动效率： = 123n由机械设计课程设计查得 V 带、轴承、联轴器等的传动效率分别为：0.98、0.99、0.97、0.99、0.97、0.99、0.98，则吉林
8、大学本科生毕业论文5=0.980.990.970.990.970.990.98=0.8768则 = = =2.532KWdPw876.02故 =2.532 KW。ed取工作机鼓轮直径（即电磁离合器绕绳轮直径）D=400mm,则工作机轴转速为：= = =95.54r/min (3-3)wnDv31064023查机械设计课程设计表 2-3，2-4 知，锥齿-圆柱齿轮减速器传动比范围为i=815,则电机的转速范围为： = =（815 ）95.54 = ,d,aiwn（764.321433.1 ） r/min,查机械设计课程设计表 2.1-2，取电机同步转速为：1000 r/min，电机额定功率为：
9、=3KW，电机型号为：Y132S-6，将电机型edP号及主要尺寸列表如下（表 3.1）：表 3.1 电机型号及主要尺寸型号额定功率（KWedP）满载功率（r/minmn）同步转速（r/min）电机中心高（mm）外伸轴直径和长度 DE（mm）Y132S-6 3 960 1000 132 38803.2 分配传动比电动机选定以后，根据电动机的满载转速 及工作机转速 即可mnwn确定传动装置的总传动比为：i= = =10.01 。wnm4.960下面将总传动比分配给锥齿-圆柱齿轮减速器，由机械设计课程设计教材，3 电动机的选择6对于锥齿-圆柱齿轮减速器，取锥齿轮传动比为 =0.25i，并应使 3，最
10、大1i1i允许 4，我们取 =0.25i=0.2510.01=2.5123，取整数 =2.5，符合要1i1i求。对于圆柱齿轮 ，要求 =35，而实际上 =i/ =10.01/2.5=4.004，取22i2i1=4，符合要求。2i故锥齿轮和圆柱齿轮传动比分别为： =2.5， =4。1i2i3.3 传动装置动力与运动参数设计3.3.1 各轴转速= = =960 r/min，nomi1960= = =384 r/min，i5.2= = =96 r/min，ni438= =96 r/min。w3.3.2 各轴功率= =2.5320.98=2.4814KW，Pd1= =2.48140.990.97=2.
11、3829 KW，2= =2.38290.990.97=2.2883 KW，45吉林大学本科生毕业论文7= =2.28830.990.98=2.22 KW。wP673.3.3 各轴转矩=9550 =9550 =24.6887 Nm,TnP960481.2=9550 =9550 =59.2622 Nm,384.=9550 =9550 =227.6382 Nm,TnP962.=9550 =9550 =220.8438 Nm。ww.将传动装置运动和动力参数计算结果列表如下（表 3.2）：表 传 动 装 置 运 动 和 动 力 参 数 表 0.92630.981451872工 作 机 轴I轴轴轴电 动
12、机 轴效 率传 动 比 i转 矩功 率 p转 速 轴 名参 数4 减速器设计84 减速器设计由总体方案知，采用锥齿-圆柱齿轮减速器作为减速装置，在减速器的设计中，总体尺寸主要由锥齿轮及圆柱齿轮的尺寸决定，因此，锥齿轮及圆柱齿轮的设计是至关重要的。4.1 圆锥齿轮设计1. 选择齿轮材料、热处理根据设计要求，选用闭式软齿轮设计。大齿轮：45#，正火，齿面硬度：190200HBS；小齿轮：45#，调质，齿面硬度：220230HBS。2. 选择齿轮精度等级、齿数、齿宽系数缓降器性能试验机为一般性提升、移位装置，故选用 8 级精度。对闭式软齿轮，推荐小齿轮齿数 =2040,选 =30，则1z1z= =7
13、5. = =2.5= 。2z1i1u2z1i由机械设计教材知，齿宽系数 =0.250.3，取 =0.26。RR3. 确定相关参数cos = = =0.9285, = ，12u25.11804.2cos = = =0.3714, = ，222.296.当量齿数： = = =32.31，取 =32，1vz1cos95.031vz吉林大学本科生毕业论文9= = =201.94，取 =202，2vz2cos3714.052vz当量齿轮端面重合度： 。7651.cos1.82zv4. 按齿面接触疲劳强度设计由 （4-1d3221)5.0(8.4HERRZuKT1）确定式中各项数值：由表 3.2 知， =
14、 =24.6887 Nmm, 1T 310载荷受中等冲击，查机械设计（以下简称机设） ，初选载荷系数 =1.5，tK查机设表 9-7，取弹性系数 =189.8 ,EZMPa查机设图 9-14，取节点区域系数 =2.5，H由 =1.7651，查机设图 9-13，取接触强度重合度系数 =0.875。v Z由机设式 9-11 知， = （4-HminlSNZ2）分别查机设图 9-16（d）, 9-16（c ）,取 =525MPa， =390 MPa，1liH2limH查机设表 9-8，取 =1.25，minHS对 ，设锥齿轮工作寿命为 10 年，则NZ，91 1067.)83510(9606 hjL
15、，812 7.5.i4 减速器设计10查机设图 9-15，取 ， ，0.1NZ15.2NZ将以上各参数代入式（4-2） ，得= = 1=420 MPa， 1Hmin1lS1N5.= = 1.15=359 MPa，2in2lH2Z.390取 =359 MPa 设计。 2将以上求得的 、 、 、u、 、 、 、 代入式（4-1） ，得tK1TREZH2H td1 3222)5.0(8.4RRt = 32335987.0.18.)6.1(6. 087= 77.95mm,则 V= = =3.92m/s,310ndt3095.4.由机设表 9-5，取 =1.5，AK由机设图 9-7，取 =1.17，V又锥齿轮齿宽系数 = = = =0.4，dm1bRu226.015查机设图 9-10，取 =1.11，查机设图 9-6，取 =1.2，则KKK= =1.51.171.111.2=2.34,AV所以， = =77.95 =90.94mm,1dt3tk35.142
