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第三章 变角度机构的设计
3.1变角度机构的设计方案
本设计的设计方案见图3.1。轿厢座底部是由751根杆状物体组成，共同支撑着轿厢。前后4根是长度可变的滚珠丝杆，是同组同学宋吉设计的蜗轮滚珠丝杆升降机的一部分，长度会发生变化。中间2根是长度不变的支撑杆，作用是在斜行电梯运行过程中稳定机构，不致发生不必要的倾斜。这751根杆上部都是固定在轿厢座的底部，杆的下部是通过铰链结构接在与导轨平行的承载架上，前面的两根杆底部是通过固定铰链机构固定在承载架上的，中间的支撑杆和后面的两根滚珠丝杆的底部是通过可滑动铰链结构固定在承载架上的。原因是因为当承载架从60°导轨运行到45°导轨上时，前后两根滚珠丝杆在承载架上的距离的长度在60°导轨和45°导轨上的长度是不一样的。由于751根杆的上端都是垂直固定在轿厢座底部的，所以如果它们的底端也固定不动的话，杆和连接机构会受到大力的拉伸，导致事故的发生。所以后面四根杆的底部必须是可以在承载架上滑动的。
3.2 运动过程的分析
本设计默认的研究状态是电梯全程都是匀速运动。当斜行电梯在60°导轨上运行时，蜗轮滚珠丝杆升降机不发生动作，整体沿着导轨匀速斜向上运动。当前面的两根滚珠丝杆进入变角度的导轨时，底部的承载架向下开始倾斜，为了保证轿厢始终保证水平，前面的升降机由控制系统发出信号，驱动部分开始运作，驱动蜗轮滚珠丝杆升降机开始运动，丝杆的长度变长，通过底盘托举着轿厢的前部往上抬高，同时后面的两根丝杆也在电机的作用下长度变短，使得轿厢的后半部分落下一定的高度。前后杆的伸长和缩短的距离是完全相同的，类似于跷跷板的定理。整体变角度机构运动过了导轨的角度后，蜗轮丝杆升降机停止工作，斜行电梯按照现在的状态继续沿着45°的导轨匀速运动下去。整个运动过程就是这么一个过程。
图3.1 变角度机构示意图
首先分析下每根杆的受力情况，本设计选用的轿厢的规格是1600×1400mm，高2m，额定载重为1000kg,轿厢自重为1250kg，加上其他一些附属设备，总的重量为6000kg。支撑轿厢座是由6根杆组成，中间两根杆为支撑杆，前后4根杆为蜗轮丝杆升降机的滚珠丝杆。前后751杆平面示意图见3.2。
图3.2 前后751杆平面示意图
由图3.2可得，整体轿厢的重量由751根杆子一起平均分担受力，每个杆的受力为
(3.1)
g取10N/kg。
由于前面的滚珠丝杆的底端是通过固定铰链机构固定在承载架上槽钢的凹槽上，而后面四根杆的底部是无法固定不动的。下面来计算一下当从60°运动到45°过程中杆的底部滑动的距离。