電梯轎廂和井道系統(tǒng)分析與設(shè)計【帶UG三維】【10張CAD圖紙+畢業(yè)論文】

36頁 8500字數(shù)+論文說明書【詳情如下】

個性化設(shè)計電梯裝配圖.dwg

卡槽.dwg

卡盤.dwg

固定件.dwg

流程框圖.dwg

滑塊.dwg

電梯轎廂UG三維圖.rar

電梯轎廂和井道系統(tǒng)分析與設(shè)計說明書.doc

電氣原理圖.dwg

軸.dwg

連接件.dwg

連桿.dwg

目錄

一、實訓(xùn)任務(wù)書 3

二、任務(wù)分配 4

三、緒論 5

四、總體設(shè)計方案 5

五、電梯的機械結(jié)構(gòu)部分 6

5.1、曳引電動機的選擇 6

5.2、聯(lián)軸器的計算與選用 6

5.3、配重塊的選擇 7

5.4、軸的選用及強度校核 7

5.5、軸承的選用及壽命計算 10

5.6、曳引鋼絲繩的計算選用及強度校核 11

5.7、導(dǎo)軌的選用 14

5.8、轎廂的結(jié)構(gòu)設(shè)計 15

5.9、轎門和層門的結(jié)構(gòu)設(shè)計 15

六、電梯控制系統(tǒng)的設(shè)計 16

6.1、控制系統(tǒng)的設(shè)計 17

6.2、軟件的設(shè)置 18

6.21、電梯流程圖 18

6.22、PLC的設(shè)計 18

七、程序調(diào)試 35

八、謝辭 36

九、參考文獻 37

一、實訓(xùn)任務(wù)書

《電梯轎廂和井道系統(tǒng)分析與設(shè)計》任務(wù)書

專業(yè)   機械設(shè)計制造及其自動化    指導(dǎo)教師          

班級  學(xué)生姓名 學(xué)號  

一、內(nèi)容簡介

    本設(shè)計以三層變頻曳引式垂直升降電梯為例，設(shè)計電梯轎廂部分和井道部分機械結(jié)構(gòu)和控制系統(tǒng)，并通過實訓(xùn)裝置進行調(diào)試練習(xí)。

二、任務(wù)要求： 

(1)電梯載重50Kg，要求實現(xiàn)轎廂平層自動開關(guān)門，具有手動調(diào)試和自動運行功能；設(shè)計合理的人機界面和操作按鈕。

(2) 轎廂到指定樓層平層停止后，才能開門。開門后延時10秒后關(guān)門或者按關(guān)門按鈕后關(guān)門。具有開關(guān)門到位檢測功能，并能實現(xiàn)故障報警

(3)電梯運行速度為低速度電梯；

(4)控制系統(tǒng)采用西門子系列PLC；

(5)要求控制系統(tǒng)有仿真和調(diào)試。

三、任務(wù)內(nèi)容：

（1）實訓(xùn)設(shè)計說明書1份；

（2）機械結(jié)構(gòu)三維模型圖（電子版），二維設(shè)計裝配圖1張及主要零件圖；

（3）控制系統(tǒng)原理圖1張；

（4）程序框圖及程序清單；

（5）演示視頻。

四、時間安排（16周-20周）

2016.12.12-2016.12.17 ：認識電梯，現(xiàn)場測繪，機械結(jié)構(gòu)設(shè)計及強度的計算與校核，三維建模，繪制機械結(jié)構(gòu)裝配圖、主要零件圖；

2016.12.18-2016.12.24：熟悉控制元件、控制流程，繪制電梯控制系統(tǒng)原理圖；

2016.12.25-2016.12.31：編寫PLC控制程序，編寫力控觸摸屏軟件；

2017.1.3-2017.1.6  ：仿真、調(diào)試程序；編寫設(shè)計說明書。

2017.1.7-2016.1.13：裝置調(diào)試運行，答辯。

三、緒論

電梯是集機電一體的復(fù)雜系統(tǒng)，不僅涉及機械傳動、電氣控制和土建等工程領(lǐng)域，還要考慮可靠性、舒適感和美學(xué)等問題。而對現(xiàn)代電梯而言，應(yīng)具有高度的安全性。事實上，在電梯上已經(jīng)采用了多項安全保護措施。在設(shè)計電梯的時候，對機械零部件和電器元件都采取了很大的安全系數(shù)和保險系數(shù)。然而，只有電梯的制造，安裝調(diào)試、售后服務(wù)和維修保養(yǎng)都達到高質(zhì)量，才能全面保證電梯的最終高質(zhì)量。在國外，已“法規(guī)”實行電梯制造、安裝和維修一體化，實行由制造企業(yè)認可的、法規(guī)認證的專業(yè)安裝隊伍維修單位，承擔(dān)安裝調(diào)試、定期維修和輸查試驗，從而為電梯運行的可靠性和安全性提供了保證。因此，可以說乘坐電梯更安全。美國一家保險公司對電梯的安全性做過認真的調(diào)查和科學(xué)計算，其結(jié)論是：乘電梯比走樓梯安全5倍。據(jù)資料統(tǒng)計，在美國乘其他交通工具的人數(shù)每年約為80億人次，而乘電梯的人數(shù)每年卻有540億人次之多。日前，由可編程序控制器(PLC）和微機組成的電梯運行邏輯控制系統(tǒng)，正以很快的速度發(fā)展著。采用PLC控制的電梯可靠性高、維護方便、開發(fā)周期短，這種電梯運行更加可靠，并具有很大的靈活性，可以完成更為復(fù)雜的控制任務(wù)，己成為電梯控制的發(fā)展力向。

四、總體設(shè)計方案

本次設(shè)計的主要任務(wù)是設(shè)計出一個三層電梯模型，使之能達到設(shè)計要求。在本次設(shè)計中遵循的設(shè)計原則主要包括：系統(tǒng)在保證安全、可靠、穩(wěn)定、快速的前提下，盡量做到經(jīng)濟、合理、適用、減小設(shè)備成本。在此原則之上該設(shè)計主要分為電梯機械結(jié)構(gòu)部分和電梯控制系統(tǒng)部分。

機械結(jié)構(gòu)部分：

1.電梯模型的長寬高分別為880mm、500mm、1600mm，轎廂的長寬高分別為880mm、340mm、470mm，轎廂架采用4040鋁型材。

2.交流電機通過膜片聯(lián)軸器與軸相連接，軸通過軸承座固定在轎架上，通過交流電機的正反轉(zhuǎn)來使曳引鋼絲繩拉動轎廂沿導(dǎo)軌上下移動。

3.轎門和層門設(shè)計為聯(lián)動控制。

控制系統(tǒng)部分：由PLC進行控制，用渦流傳感器來檢測轎廂的實際位置并傳遞信號，用編碼器來控制交流電機的停轉(zhuǎn)，用繼電器來控制交流電機的正反轉(zhuǎn)的開始與停止，用繼電器來控制轎廂門的開和關(guān)

五、電梯的機械結(jié)構(gòu)部分

5.1、曳引電動機的選擇

1、選用電動機類型

根據(jù)工作要求選用三相交流步進電動機，電壓為380V。

2、選擇電動機的容量。

電動機所需功率：                     

根據(jù)工作機的類型，取電動機效率 

根據(jù)機械設(shè)計課程設(shè)計第十章中表10 – 2機械傳動和摩擦副的效率概略值，確定各部分效率為：聯(lián)軸器效率為，滾動軸承傳動效率（一對），代入得

假設(shè)電機軸所受的拉力約為1000N，速度為0.5m/s

所需電動機功率為

3、確定電動機轉(zhuǎn)速

綜合考慮學(xué)?，F(xiàn)有情況， 因此選用型號為SLPU – 5GU – 7.5K，其功率為7.5kw,額定轉(zhuǎn)速為1400r/min，可見完全符合前面計算出的電動機的所需功率和所需的電動機轉(zhuǎn)速。

5.2、聯(lián)軸器的計算與選用

1、類型選擇

考錄到電機轉(zhuǎn)矩的變化及載荷的影響，為隔離減震選用膜片聯(lián)軸器

2、計算轉(zhuǎn)矩

工作轉(zhuǎn)矩   T=9549Pk/n=9549*7.5/1400=51.15N.m

工作情況系數(shù)K=1.8

計算轉(zhuǎn)矩Tc=KT=1.8*51.15=92.08N.m

3、型號選擇

由機械設(shè)計手冊查得型號5-C68膜片聯(lián)軸器，最大扭矩110N.m，許用最大轉(zhuǎn)速為10000r/min，軸頸在14mm~24mm。因為一般聯(lián)軸器可不必進行強度計算，故選用。

5.3、配重塊的選擇

七、程序調(diào)試

在調(diào)試之前首先對PLC外部接線作仔細檢查，這一個環(huán)節(jié)很重要。外部接線一定要準確無誤。也可以用事先編寫好的試驗程序?qū)ν獠拷泳€做掃描通電檢查來查找接線故障。不過，為了安全考慮，最好將主電路斷開。當(dāng)確認接線無誤后再連接主電路，將模擬調(diào)試好的程序送入用戶存儲器進行調(diào)試，直到各部分的功能都正常，并能協(xié)調(diào)一致地完成整體的控制功能為止。 

 程序的現(xiàn)場調(diào)試 

完成上述的工作后，將PLC安裝在控制現(xiàn)場進行聯(lián)機總調(diào)試，在調(diào)試過程中將暴露出系統(tǒng)中可能存在的傳感器、執(zhí)行器和硬接線等方面的問題，以及PLC的外部接線圖和梯形圖程序設(shè)計中的問題，應(yīng)對出現(xiàn)的問題及時加以解決。如果調(diào)試達不到指標要求，則對相應(yīng)硬件和軟件部分作適當(dāng)調(diào)整，通常只需要修改程序就可能達到調(diào)整的目的。全部調(diào)試通過后，經(jīng)過一段時間的考驗，系統(tǒng)就可以投入實際的運行了。  

該設(shè)計采用的是現(xiàn)場調(diào)試，現(xiàn)場調(diào)試視頻見遞交的附件 

八、謝辭

本次個性化教育的題目為《電梯轎廂和井道系統(tǒng)分析與設(shè)計》 ，個性化教育一共持續(xù)了五周，在本次個性化教育過程中，我不僅得到了各位同學(xué)的熱心幫助，更是受到老師的悉心指導(dǎo)。

在這五周中，同學(xué)們互相幫助，交流協(xié)商，齊心合力地進行分析與設(shè)計，雖然每個人負責(zé)的部分有所差別，但并不是每個人各自為政，而是竭盡所能的為同組的同學(xué)出謀劃策，爭取早日完成個性化教育規(guī)定的任務(wù)，感謝各位同學(xué)，正是因為同學(xué)們的責(zé)任心，個性化教育任務(wù)才能順利完成。

雖然同學(xué)們各盡所能，但由于同學(xué)們知識有限，視野不夠廣闊，在個性化教育中，我們依舊還是遇到了各種各樣的問題，在面對這些問題時，我們經(jīng)常感到手足無措，對于這些問題該怎么解決，根本無從下手，幸虧有老師的悉心指導(dǎo)，在個性化教育過程中，老師給與我們許多支持和幫助，不僅為我們答疑解惑，而且?guī)臀覀兘鉀Q了各種技術(shù)上和實際中所遇到的難題。由于老師的指導(dǎo)和幫助，我們不僅豐富了自己的機械專業(yè)知識，而且開闊了自己的視野。

最后在此，我對指導(dǎo)老師和同組同學(xué)致以真誠的感謝，正是由于你們的支持、指導(dǎo)及幫助，才能順利完成這次電梯運行及監(jiān)控的個性化教育

九、參考文獻

[1] 謝江，婁晨輝，李蘭．機械設(shè)計[M].北京：國防工業(yè)出版社

[2] 金清肅.機械設(shè)計課程設(shè)計[M]．華中科技大學(xué)出版社

[3] 電梯制造與安裝安全規(guī)范GB 7588-1995

[4] 電梯制造與安裝安全規(guī)范GB 7588-2003

[5] 梁建術(shù)，李欣業(yè)等.材料力學(xué)[M]．北京:中國鐵道出版社.2013

[6] 高雪強.機械制圖[M].機械工業(yè)出版社

[7] 電梯用鋼絲繩GB8903-2005

[8] 胡仁喜.UG NX9.0中文版機械設(shè)計從入門到精通.機械工業(yè)出版社

[9] 韓雪濤.PLC技術(shù)快速入門.機械工業(yè)出版社

[10] 祖海英、閆月娟、孟碧霞、溫后珍.UG NX8.0 CAD/CAM技術(shù)基礎(chǔ)與實例教程.中國石化出版社

1 學(xué)生個性化教育實訓(xùn)報告 題 目： 《電梯轎廂和井道系統(tǒng)分析與設(shè)計》 學(xué)生姓名： 學(xué) 號： 專業(yè)班級： 指導(dǎo)教師： 日 期： 2 目錄 一、實訓(xùn)任務(wù)書 ............................................................................................................................... 3 二、任務(wù)分配 ...................................................................................................未定義書簽。 三、緒論 ........................................................................................................................................... 4 四、總體設(shè)計方案 ........................................................................................................................... 4 五、電梯的機械結(jié)構(gòu)部分 ............................................................................................................... 5 引電動機的選擇 .......................................................................................................... 5 軸器的計算與選用 ...................................................................................................... 5 重塊 的選擇 .................................................................................................................. 6 的選用及強度校核 ...................................................................................................... 6 承的選用及壽命計算 .................................................................................................. 9 引鋼絲繩的計算選用及強度校核 ............................................................................ 10 軌的選用 .................................................................................................................... 13 廂的結(jié)構(gòu)設(shè)計 ............................................................................................................ 14 門和層門的結(jié)構(gòu)設(shè)計 ................................................................................................ 14 六、電梯控制系統(tǒng)的設(shè)計 ............................................................................................................. 15 制系統(tǒng)的設(shè)計 ............................................................................................................ 16 件的設(shè)置 .................................................................................................................... 17 梯流程圖 .......................................................................................................... 17 設(shè)計 ........................................................................................................... 17 七、程序調(diào)試 ................................................................................................................................. 34 八、謝辭 ......................................................................................................................................... 35 九、參考文獻 ................................................................................................................................. 36 3 一、實訓(xùn)任務(wù)書 《電梯轎廂和井道系統(tǒng)分析與設(shè)計》任務(wù)書 專業(yè) 機械設(shè)計制造及其自動化 指導(dǎo)教師 班級 學(xué)生姓名 學(xué)號 一、內(nèi)容簡介 本設(shè)計以三層變頻曳引式垂直升降電梯為例，設(shè)計電梯轎廂部分和井道部分機械結(jié)構(gòu)和控制系統(tǒng)，并通過實訓(xùn)裝置進行調(diào)試練習(xí)。 二、任務(wù)要求： (1)電梯載重 50求 實現(xiàn)轎廂平層自動開關(guān)門，具有手動調(diào)試和自動運行功能；設(shè)計合理的人機界面和操作按鈕。 (2) 轎廂到指定樓層平層停止后，才能開門。開門后延時 10 秒后關(guān)門或者按關(guān)門按鈕后關(guān)門。具有開關(guān)門到位檢測功能，并能實現(xiàn)故障報警。 (3)電梯運行速度為低速度電梯； (4)控制系統(tǒng)采用西門子系列 (5)要求控制系統(tǒng)有仿真和調(diào)試。 三、 任務(wù)內(nèi)容： （ 1）實訓(xùn)設(shè)計說明書 1份； （ 2）機械結(jié)構(gòu)三維模型圖（電子版），二維設(shè)計裝配圖 1張及主要零件圖； （ 3）控制系統(tǒng)原理圖 1張； （ 4）程序框圖及程序清單； （ 5）演示視頻。 四 、 時間安排（ 16周 認識電梯，現(xiàn)場測繪， 機械結(jié)構(gòu)設(shè)計及強度的計算與校核，三維建模， 繪制機械結(jié)構(gòu)裝配圖、主要零件圖； 悉控制元件、控制流程，繪制電梯控制系統(tǒng)原理圖； 寫 寫力控觸摸屏軟件； ：仿真、調(diào)試程序；編寫設(shè)計說明書。 置調(diào)試運行，答辯。 4 三、緒論 電梯是集機 電一體的復(fù)雜系統(tǒng)，不僅涉及機械傳動、電氣控制和土建等工程領(lǐng)域，還要考慮可靠性、舒適感和美學(xué)等問題。而對現(xiàn)代電梯而言，應(yīng)具有高度的安全性。事實上，在電梯上已經(jīng)采用了多項安全保護措施。在設(shè)計電梯的時候，對機械零部件和電器元件都采取了很大的安全系數(shù)和保險系數(shù)。然而，只有電梯的制造，安裝調(diào)試、售后服務(wù)和維修保養(yǎng)都達到高質(zhì)量，才能全面保證電梯的最終高質(zhì)量。在國外，已“法規(guī)”實行電梯制造、安裝和維修一體化，實行由制造企業(yè)認可的、法規(guī)認證的專業(yè)安裝隊伍維修單位，承擔(dān)安裝調(diào)試、定期維修和輸查試驗，從而為電梯運行的可靠性和安 全性提供了保證。因此，可以說乘坐電梯更安全。美國一家保險公司對電梯的安全性做過認真的調(diào)查和科學(xué)計算，其結(jié)論是：乘電梯比走樓梯安全 5倍。據(jù)資料統(tǒng)計，在美國乘其他交通工具的人數(shù)每年約為 80 億人次，而乘電梯的人數(shù)每年卻有 540 億人次之多。日前，由可編程序控制器 (微機組成的電梯運行邏輯控制系統(tǒng)，正以很快的速度發(fā)展著。采用 護方便、開發(fā)周期短，這種電梯運行更加可靠，并具有很大的靈活性，可以完成更為復(fù)雜的控制任務(wù)，己成為電梯控制的發(fā)展力向。 四、總體設(shè)計方案 本次設(shè)計的主要任務(wù)是設(shè)計 出一個三層電梯模型，使之能達到設(shè)計要求。在本次設(shè)計中遵循的設(shè)計原則主要包括：系統(tǒng)在保證安全、可靠、穩(wěn)定、快速的前提下，盡量做到經(jīng)濟、合理、適用、減小設(shè)備成本。在此原則之上該設(shè)計主要分為電梯機械結(jié)構(gòu)部分和電梯控制系統(tǒng)部分。 機械結(jié)構(gòu)部分： 805001600廂的長寬高分別為880340470廂架采用 4040鋁型材。 通過軸承座固定在轎架上，通過交流電機的正反轉(zhuǎn)來使曳引鋼絲繩拉動轎廂沿導(dǎo)軌上下移動。 5 控制系統(tǒng)部分：由 渦流傳感器來檢測轎廂的實際位置并傳遞信號，用編碼器來控制交流電機的停轉(zhuǎn)，用繼電器來控制交流電機的正反轉(zhuǎn)的開始與停止，用繼電器來控制轎廂門的開和關(guān) 五、電梯的機械結(jié)構(gòu)部分 引電動機的選擇 1、選用電動機類型 根據(jù)工作要求選用三相交流步進電動機，電壓為 380V。 2、選擇電動機的容量。 電動機所需功率： 根據(jù)工作機的類型，取電動機效率 根據(jù)機械設(shè)計課程設(shè)計第十章中表 10 – 2 機械傳動和摩擦 副的效率概略值，確定各部分效率為：聯(lián)軸器效率為，滾動軸承傳動效率（一對），代入得 假設(shè)電機軸所受的拉力約為 1000N，速度為 s 所需電動機功率為 3、確定電動機轉(zhuǎn)速 綜合考慮學(xué)校現(xiàn)有情況， 因此選用型號為 5 功率為 定轉(zhuǎn)速為 1400r/見完全符合前面計算出的電動機的所需功率和所需的電動機轉(zhuǎn)速。 軸器的計算與選用 1、類型選擇 考錄到電機轉(zhuǎn)矩的變化及載荷的影響，為隔離減震選用膜片聯(lián)軸器 2、計算轉(zhuǎn)矩 6 工作轉(zhuǎn)矩 T=9549Pk/n=9549*400=作情況系數(shù) K=算轉(zhuǎn)矩 T=、型號選擇 由機械設(shè)計手冊查得型號 5片聯(lián)軸器，最大扭矩 用最大轉(zhuǎn)速為 10000r/頸在 144為一般聯(lián)軸器可不必進行強度計算，故選用。 重塊的選擇 這個要看電梯的速度，載重，和對重塊的數(shù)量，還有電梯的差 動平衡 系數(shù)。一般廠家是按標配給電梯 配了 配重塊 的。公式如下 對重塊的重量 =轎廂的自重 +電梯平衡系數(shù) *額定載重量 由實物圖可知配重塊大約為 20 的選用及強度校核 1、初步確定軸的最小直徑 選取軸的材料為 40質(zhì)處理，根據(jù)機械設(shè)計手冊查得 C=85，于是得 d=C 所以選軸的直徑為 15為軸與聯(lián)軸器相連接，所以聯(lián)軸器的孔徑為15 2、求軸上的載荷 首先根據(jù)電梯上軸的結(jié)構(gòu)圖做出軸的計算簡圖（圖一） 產(chǎn)生的拉力，使軸在鉛錘面產(chǎn)生彎曲變形，載重為50廂自重約為 5產(chǎn)生的拉力 50N。 軸在水平面產(chǎn)生彎曲變形，由實物圖可知，配重是由四塊 34的密度 配重的重量 M=34*5*4*，因配重上開有槽，故取 M=207 以 00N。 M 為電動機輸出的轉(zhuǎn)矩，由公式 549Pk/n，由電機參數(shù)可知 n=1400r/入公式得 動效率η =截面法可知 根據(jù)軸的計算簡圖做出軸的彎矩圖和扭矩圖（圖一），其中（ b）為扭矩圖，（ c）為軸在鉛錘面的受力簡圖和彎矩圖，（ d）為軸在水平面的受力簡圖和彎矩圖。 3、判斷危險界面 由彎矩圖和扭矩圖可知，危險界面肯定為 C、 D 兩截面之一，在 C 截面，其合成彎矩 在 D 截面上，其合成彎矩 故危險截面為 8 現(xiàn)將計算出的截面 C、 H、 值列于下表 表一：截面 C、 D 處的 M 值匯總表 載荷 水平面 鉛錘面 支反力 44N、 06N 彎矩 M m m 彎矩 2 扭矩 T =、按彎扭合成應(yīng)力校核軸的強度 進行校核時，通常只校核軸上承受最大彎矩和扭矩的截面（如危險界面 C）的強度。根據(jù)公式及上表中的數(shù)據(jù)，由軸是雙向旋轉(zhuǎn)，按兩班制工作，得其扭轉(zhuǎn)剪應(yīng)力為脈動循環(huán)變應(yīng)力，取 α =軸的計算應(yīng)力為 σ 中 W=Π /32， d=已選定軸的材料為 40制處理，由設(shè)計手冊查得 [σ 142此 σ 表 13— 6 插值法查出 X=Y= 13 – 6 徑向載荷系數(shù) X 和軸向載荷系數(shù) Y 軸承類型 相對軸向載荷 or e r>e re r

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