（定稿）综合文化站项目建议书

按照转矩的传递方式来分，常采用端侧板周边大齿轮外啮合式和筒端或筒内齿轮内啮合式二卷筒常用材料此处选取，由表知极限应力，卷筒容绳尺寸参数卷筒节径应满足式中筒绳直径比，是与卷扬机工作级别有关的系数由表选取钢丝绳直径由表知系数则卷筒节径由起重机设计手册及知故卷筒节径圆整为二卷筒容绳宽度式中卷筒直径由表知故，此处取三卷筒边缘直径因建筑卷扬机是属于多层缠绕，为防止钢丝绳脱落，端侧板直径应大于钢丝绳最外层绳圈的直径。

端侧板直径的计算公式如下式中最外层钢丝绳绳芯直径，由式算得，其中钢丝绳缠绕层数四缠绕层数式式中为保证钢丝绳不越出端侧板外缘的安全高度该值在单层缠绕中应不小于倍的钢丝绳直径，在多层缠绕中应不小于倍的钢丝绳直径则即，故卷筒缠绕层数，即单层缠绕。

则此处取五卷筒转速筒式中为卷筒直径，则筒，六卷筒壁厚由于建筑卷扬机属于中型机械，故取壁厚为，参考机械设计教材七卷筒容绳量卷筒内径内卷筒强度计算卷筒筒壁的强度计算内卷筒Ⅰ卷筒壁外表面均布载荷的确定筒壁自由段中间位置点的挠度弯矩剪力则，筒壁自由段最大挠度位置即式此处弯矩为取缠绕在卷筒上的半圈钢丝绳为研究对象，设钢丝绳与卷筒接触宽度为钢绳缠绕节距，并取夹角ϕ所对应的块微小表面积为，则作用在微面积上的力为微力的合力即为钢丝绳的拉力，对上式积分得卷筒作用于钢丝绳的均布载荷故其中，Ⅱ卷筒壁的应力卷筒壁自由段中间位置的压缩应力和弯曲应力为式筒壁自由段最大压缩应力和弯曲应力为Ⅲ卷筒筒壁的厚度计算卷筒壁的强度按下式计算则筒壁厚度为则又，故满足条件要求。

其中钢丝绳的额定拉力卷筒壁环向压缩应力多层缠绕系数，按表选取，选钢丝绳轴向卷绕节距，卷筒材料的许用应力，按表选取因卷筒为铸造卷筒，故按表选取，工作级别。

钢丝绳绕出处，卷筒压应力按下式计算局部弯曲应力按下式计算卷筒壁强度条件应满足下述经验公式即式中材料的许用应力材料的强度极限式式式按工作级别选定的系数，见表，取安全系数，取二卷筒端侧板强度计算端侧板轴向推力卷筒筒壁的稳定性估算可采用计算稳定性系数的方法式中稳定弹性，缠绕时弯曲应力较小，但不能承受横向压力金属丝钢丝绳强度较高，能承受高温和横向压力，但挠性较差建筑卷扬机系多层缠绕，更适合选用双捻制金属丝芯钢丝绳种类根据钢丝绳绕成股和股绕成绳的相互方向可分为顺捻钢丝绳和交捻钢丝绳根据钢丝绳中钢丝与钢丝的接触状态不同又可分为点接触钢丝绳线接触钢丝绳点线接触钢丝绳面接触钢丝绳钢丝绳直径的选择钢丝绳的安全系数计算公式钢丝绳的破断拉力式机工作级别规定的最小安全系数别规定的最小安全系数绳的额定拉力可知此处设计的建筑卷扬机的工作级别为，此处选取级的则由可知最小安全系数料斗容量则料斗盛满混凝土质量故取钢丝绳的额定拉力故整条钢丝绳的破断拉力即钢丝绳的最小破断拉力为，亦即为其最大工作拉力由公式钢丝绳的直径最小应为其中为钢丝绳选择系数，参考表选取此处取为式式式钢丝绳在工作时卷绕进出滑轮和卷筒，除产生应力外，还有挤压弯曲接触和扭转等应力，应力情况是非常复杂的。

实践表明，由于钢丝绳反复弯曲和挤压所造成的金属疲劳是钢丝绳破坏的主要原因。

钢丝绳破坏时，外层钢丝由于疲劳和磨损首先开始断裂，随着断丝数的增多，破坏速度逐渐加快，达到定限度后，仍继续使用，就会造成整根绳的破坏。

在正确选择钢丝绳的结构和直径之后，实际使用寿命的长短，在很大程度上取决于钢丝绳在使用中的维护和保养及相关机件的合理配置。

钢丝绳在卷筒上的固定方式钢丝绳在卷筒上的固定应保证工作时安全可靠便于检查装拆及调整，且固定处不应使钢丝绳过分弯折。

绳端常见的固定方式有压板固定和楔块固定两类。

压板和螺钉绳端固定装置钢丝绳绳端从端侧板预留斜孔中引出至板外，通过压板和螺钉把绳端固定。

为安全起见，压板数目至少为两个。

这种绳端的固定方式，卷筒结构简单，对铸造卷筒及钢板焊接卷筒都适用。

设计时应注意斜孔的角度不能太大，般要小于斜孔的边缘处应倒出圆角，以保证钢丝绳平缓地缠绕在卷筒上，避免损伤钢丝绳。

斜孔的出绳方向，可根据需要决定。

楔形块固定装置钢丝绳通过楔块固定在卷筒上。

楔块的斜度通常取，以满足自锁条件。

这种绳端的固定方式比较简单，但钢丝绳允许的直径不能太大。

钢丝绳固定端承载能力验算国家标准规定，建筑卷扬机钢丝绳在卷筒上的安全圈数不得小于圈。

在保留两圈的情况下，应能承受倍的钢丝绳额定拉力。

钢丝绳的出绳方向及其偏角卷扬机钢丝绳的出绳方向般为水平方向，并从卷筒下方出绳，这样可以得到比较小的倾翻力矩。

但也可以从其他方向出绳，此时，钢丝绳倾斜，必然要产生向上的分力，使地脚螺栓的受力状态发生变化。

这种情况下，应在使用说明中给出地脚螺栓锚固的具体数据。

卷筒设计计算卷筒结构及常用材料卷筒结构按照制造方式不同可分为铸造卷筒和焊接卷筒建筑卷扬机卷筒大多为铸造卷筒，成本低，工艺性好按照卷筒缠绕层数的不同可分为单层缠绕卷筒和多层缠绕卷筒建筑卷扬机主要使用多层缠绕的卷筒。

按照卷筒内部是否有筋板，可分为带筋板卷筒和不带筋板卷筒按照结构的整体性，卷筒可分为整体式卷筒和分性系同的弹性模量。

在本文中，选用的材料是弹性模量较小的纯铜紫铜，它的硬度与弹性模量均比较符合材料的设计要求。

弹性体和压电陶瓷片的材料分别为紫铜和，它们的材料属性如下表。

根据定子谐振频率简易计算公式，结合实际设计的定子结构，就可以计算出定子的近似谐振频率湘潭大学兴湘学院表超声波电机定子材料属性参数物理量紫铜压电陶瓷密度弹性模量泊松比将上面的参数，代入前面的定子的谐振频率计算公式计算其谐振频率为，满足超声波电机的频率要求。

转子的设计及制作超声波电机是将定子的振动能通过摩擦传递给转子而使转子旋转的，因而转子担负着输出转矩，并通过它施加定转子间的预压力的功能。

在厘米级行波超声波电机中，考虑到转子的低密度小惯量及摩擦系数等要求，本文选择紫铜作为转子的材料。

在进行电机转子的设计时，主要需要考虑的是转子的柔性及定转子的静态径向弯曲配合，并由此确定转子的结构和尺寸。

超声波电机转子的柔性要求由定转子接触模型可知，振动的定子与转子间的接触变形对于将齿端的周向振动通过摩擦力转换为转子的运动是非常必要的，并要求在波峰处有定的接触长度，如图所示。

转子通过柔性变形能够减小摩擦接触中的滑动损耗，从而优化电动机的性能。

对于图二维定转子接触模型而言，由垂直振动引起的接触压力沿周向按正弦规律变化，定子表面的周向速度也按正弦变化，为了避免与波峰的低速或者反方向的速度区域接触，接触长度略小于半个波长，此时往往由摩擦层的变形来实现定转子的摩擦驱动。

等人分析了刚性硬转子与软转子接触面对电动机性能的影响，指出了硬耐磨表面的转子可以通过其结构的变形获得转子的柔性，能够消除由于高聚物摩擦层振动损耗而损失的效率。

其单纯的转子柔性可通过在接触区域采用柔韧的腔结构或者带结构来获得，如佳能公司的环形行波超声波电动机转子结构，也可以通过使用泡沫金属复合物材料的转子来获得。

转子的柔性通常可由摩擦层的柔性和转子的结构合成，在垂直振动下可产生变形，从而实现良好的定转子接触。

目前大多数的电动机都同时利用转子结构和摩擦层的柔性。

需要完整说明书图纸或要天骄代做请加叩叩需要完整说明书图纸或要天骄代做请加叩叩如图转子柔性与接粗面变形定转子径向弯曲配合由于超声波电机是基于摩擦驱动机理工作的，使用寿命是超声波电机实用化生产的大障碍，为了提高寿命，可以增加定转子的接触面积，减小预压力，从而降低摩擦层的损耗和增加其使用寿命。

为了能够使行波超声波电动机输出很大的力矩，常需要在定转子间施加相当大的轴向预压力，此预压力的施加常通过轴向定转子变形产生，这会使定转子沿径向弯曲，由于径向弯曲的存在，使得定转子的实际接触面积大大减小，压力分布不均匀，定子转子的内径接触方向迅速磨损，如图所示为早期的超声波电机定转子的径向弯曲效应和定子径向磨损情况。

大量的磨损是由于定转子接触面积减小，局部接触压力过大引起的。

而且，接触压力使得摩擦材料内部循环应力增大，造成极大的损耗和发热。

等使用对定转子接触情况进行了计算，结果表明存在径向弯曲效应的电体式卷筒卷扬机吨位比较小时，采用整体式较大时，采用分体式装配形式。

按照转矩的传递方式来分，常采用端侧板周边大齿轮外啮合式和筒端或筒内齿轮内啮合式二卷筒常用材料此处选取，由表知极限应力，卷筒容绳尺寸参数卷筒节径应满足式中筒绳直径比，是与卷扬机工作级别有关的系数由表选取钢丝绳直径由表知系数则卷筒节径由起重机设计手册及知故卷筒节径圆整为二卷筒容绳宽度式中卷筒直径由表知故，此处取三卷筒边缘直径因建筑卷扬机是属于多层缠绕，为防止钢丝绳脱落，端侧板直径应大于钢丝绳最外层绳圈的直径。

端侧板直径的计算公式如下式中最外层钢丝绳绳芯直径，由式算得，其中钢丝绳缠绕层数四缠绕层数式式中为保证钢丝绳不越出端侧板外缘的安全高度该值在单层缠绕中应不小于倍的钢丝绳直径，在多层缠绕中应不小于倍的钢丝绳直径则即，故卷筒缠绕层数，即单层缠绕。

则此处取五卷筒转速筒式中为卷筒直径，则筒，六卷筒壁厚由于建筑卷扬机属于中型机械，故取壁厚为，参考机械设计教材七卷筒容绳量卷筒内径内卷筒强度计算卷筒筒壁的强度计算内卷筒Ⅰ卷筒壁外表面均布载荷的确定筒壁自由段中间位置点的挠度弯矩剪力则，筒壁自由段最大挠度位置即式此处弯矩为取缠绕在卷筒上的半圈钢丝绳为研究对象，设钢丝绳与卷筒接触宽度为钢绳缠绕节距，并取夹角ϕ所对应的块微小表面积为，则作用在微面积上的力为微力的合力即为钢丝绳的拉力，对上式积分得卷筒作用于钢丝绳的均布载荷故其中，Ⅱ卷筒壁的应力卷筒壁自由段中间位置的压缩应力和弯曲应力为式筒壁自由段最大压缩应力和弯曲应力为Ⅲ卷筒筒壁的厚度计算卷筒壁的强度按下式计算则筒壁厚度为则又，故满足条件要求。

其中钢丝绳的额定拉力卷筒壁环向压缩应力多层缠绕系数，按表选取，选钢丝绳轴向卷绕节距，卷筒材料的许用应力，按表选取因卷筒为铸造卷筒，故按表选取，工作级别。

钢丝绳绕出处，卷筒压应力按下式计算局部弯曲应力按下式计算卷筒壁强度条件应满足下述经验公式即式中材料的许用应力材料的强度极限式式式按工作级别选定的系数，见表，取安全系数，取二卷筒端侧板强度计算端侧板轴向推力卷筒筒壁的稳定性估算可采用计算稳定性系数的方法式中稳