(完整版)毕业课程设计电梯结构设计

目录

1.绪论 (1)

1.1电梯的发展历史 (1)

1.2CAD造型技术 (1)

1.3有限元分析技术 (3)

1.4本课题主要任务 (4)

2.方案总体设计 (6)

2.1电梯的组成及其工作原理 (6)

2.2电梯的工作原理 (7)

2.3方案总体设计前的准备 (8)

2.4主要内容和要求 (8)

3.电梯主机承重梁结构设计 (10)

3.1.电梯主机承重梁受力分析 (10)

3.2承重梁不同工况下受力计算 (12)

3.3有限元建模计算 (13)

4.有限元的承重梁结构优化设计 (20)

4.2优化设计基本过程 (20)

4.3优化计算 (21)

4.3.1建立数学模型 (21)

4.4结果分析 (22)

结论 (24)

致谢 (24)

参考文献 (24)

1.绪论

随着电梯应用的普及，电梯的安全及强度计算成为电梯设计中的关键问题。电梯设计中应用有限元分析软件，对电梯关键部件进行相应的分析优化，以对电梯的安全运行提供有效保障。

1.1电梯的发展历史

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。

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一一手柄开关操纵、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

1.2 CAD造型技术

计算机辅助设计(CAD)作为一项在工业界得到广泛应用的信息技术，它推动了几乎一切领域的设计革命°CAD技术的发展和应用水平已经成为衡量一个国家科技现代化和工业现代化水平的重要标志°CAD发展中有许多造型技术流派，大多在造型效率、实用性以及商业化上未取得突破，逐渐被淘汰。取得巨大成功的两大技术流派是以线框造型和表面造型技术为代表的无约束自由造型技术和ProE的参数化造型理论、I- DEAS的变量化造型理论为代表的基于约束的实体造型技术。以CAD 造型技术的应用来划分，其发展阶段可分为显式建模(Explicit Modeling)时期、基于历史记录建模(History — bas edSolids Modeling) 时期和同步建模(Synchr onousTechnology )时期。

1.2.1显式建模时期

显式建模技术的最大特点是无约束自由造型，主要有线框造型技术、曲面造型技术和实体造型技术。

1)线框造型技术，这种以点、线、圆、圆弧以及简单曲线作为构图图素，利用顶点和棱边的集合来描述产品几何形状的建模技术，操作简单，交互功能强，带来设计与制造的许多便利。但因无法表达几何数据间的拓扑关系，缺乏形体的表面信息，CAE和CAM 均无法实现。

2)曲面造型技术，相比线框模型，曲面造型增加了面表信息，记录了边与面之间的拓扑关系，实现了消隐、着色、表面积计算、按曲面求交、数控刀具轨迹生成等，为CAM 的实现奠定了基础。

3）实体造型技术，曲面造型技术，虽然有了形体的表面信息，但仍无法准确表达如质量、重心、惯性矩等零件特性，无法实现CAE。在此背景下，提出

了实体造型技术，造型上增加了表面侧的定义，从而包含了全部点、线、面、体的拓扑信息，在理论上达到了CAD、CAE、CAM 的统一。

1.2.2基于历史记录的建模时期

在参数化、变量化技术建模过程中，特征创建时，系统自动赋予它一个时间戳记，当修改物体时，更新将由时间戳记的顺序控制，这种建模方式被称为基于历史记录的建模技术。

1）参数化造型技术，参数化技术基于特征、全尺寸约束、全数据相关、尺寸驱动设计修改，彻底克服了自由建模的无约束状态，几何形状均以尺寸的形式加以控制。在许多通用件、零部件的设计上展现出了简便易行、速度快的优势，使产品设计效率大幅提高。

2）变量化造型技术，变量化技术的特点是保留了参数化技术的基本特征，在约束定义上做了根本性的改变，加入了工程约束，并将尺寸参数进一步区分为形状约束和尺寸约束。允许设计者采用先形状后尺寸的欠约束设计方法，同时做到了尺寸驱动和约束驱动建模。

123 同步建模技术发展阶段

参数化和变量化建模技术对几何造型的修改依赖于建模历史记录，它既是最大的技术特点，也是最致命的短板。在大型模型中，特征结构复杂，修改过程中特征的损失非常巨大。通常只有创建者才能把握模型的设计意图，还往往必须接受历史建模带来的模型性能损失。

同步建模技术最大的优势：

1）将特征树变成了特征集。利用该特征集，突破了原来顺序结构的特征树的限制，设计人员能够快速选择和操作模型，不影响构建模型的方式；消除