高楼逃生装置设计.doc
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1、【精品文档】如有侵权,请联系网站删除,仅供学习与交流高楼逃生装置设计.精品文档. 毕 业 设 计题 目: 高楼逃生装置设计 院 系: 机械工程系 专 业: 机械设计制造及其自动化 班 级: 机设1201 学 号: 201202010101 学生姓名: 冯伟峰 指导教师: 谭立新 2016年5月28日 诚 信 声 明本人声明:1、本人所呈交的毕业设计(论文)是在老师指导下进行的研究工作及取得的研究成果;2、据查证,除了文中特别加以标注和致谢的地方外,毕业设计(论文)中不包含其他人已经公开发表过的研究成果,也不包含为获得其他教育机构的学位而使用过的材料;3、我承诺,本人提交的毕业设计(论文)中的所
2、有内容均真实、可信。作者签名: 日期: 年 月 日毕业设计(论文)任务书设计(论文)题目: 高楼逃生装置设计 姓名 冯伟峰 学院 机械学院 专业 机械设计 班级 1201 学号 201202010101 指导老师 谭立新 职称 教授 教研室主任 钟定清 一、基本任务及要求:任务 1.总体方案设计(平面、三维、爆炸图) 要求 1.图纸折合A0不少于3.0张 2.主要技术参数确定 2.说明书论文少于1.5万字 3.主要机构设计 3.尽量设计出二种以上方案 ,一种具体, 4.主要零部件设计 其二只做总体方案 5. 应用相关合适软件分析研究(选做) 4. 独立完成 二、进度安排及完成时间: 第1周:课
3、题熟悉 资料查阅 第10周:设计零件 第2周:开题报告 文献综述 第11周:控制系统设计 第3周:拟定总体方案 第14周:说明书(论文)撰写 第4周:总装图草案、初定主要结构 第15周:说明书(论文)设计审核 第5周:机动 第16周:答辩 第6周:毕业实习及实习报告 第7周:平面、三维、爆炸图 第8 周:平面、三维、爆炸图 第9周:主要机构设计 目录摘要1Abstract2第1章 绪论31.1 前言31.2 国内外高楼逃生装置的研究、应用及现状31.2.1高楼逃生装置国内的发展31.2.2高楼逃生装置的国外的发展94第2章 高楼逃生装置的总体设计方案52.1 高楼逃生装置的总体设计 方案一52
4、.2 高楼逃生装置的总体设计 方案二62.3 高楼逃生装置的方案的选择8第3章 主要机构设计93.1 传动件之齿轮机构93.2 传动件曲柄连杆机构之曲柄连杆93.3 传动件曲柄连杆机构之卡槽103.4 传动机构之链条传动113.5 传动机构之链条的张紧装置123.6 动力机构之踏板133.7 制动机构之手把143.8 制动机构之定滑轮153.9 制动机构之小液压缸153.10制动机构之摩擦盘163.11抱紧爬行机构18第4章 主要零部件尺寸设计计算及强度校核194.1 链条设计194.1.1 链条设计准则194.1.2 链轮的基本尺寸及参数204.1.3 链传动的设计要求204.1.4 链传动
5、的设计计算之1号链204.1.5 链传动的设计计算之2号链224.2 锥齿轮传动的设计计算234.3 轴III最小直径的设计254.4 轴I最小直径的设计264.5 伸缩直线液压缸活塞杆设计计算及校核304.6 固定块与下箱体连接螺栓的校核31第5章 控制方案选择与设计325.1 液压制动325.2 电控制电路图32第6章 三维建模346.1 UG概述346.2 摩擦盘外部零件的三维建模346.3 下箱体的三维建模376.4 固定块的三维建模386.5 轴类零件的三维建模406.6 其他零件的三维建模426.7 本高楼逃生装置的整体装配及爆炸图45第7章 关键零件的有限元分析487.1 概述4
6、87.2 偏心轴的有限元分析48小 结51参考文献52致 谢54附 录.55高楼逃生装置设计摘要:现有的高楼逃生装置中,有面对高楼救人时会受高度限制;下降速度太快,易失控导致人员受伤1;只供一个人使用,且受周围环境限制等缺点。根据已有的几种缓降逃生产品的优缺点,本人设计出了一种高楼墙壁的爬墙装置。本装置创新有以下几点:有电的时候,可以通过电力来上下运动,没电时,通过人力用脚踩踏来进行逃生的双控装置;救援的速度可以根据需要手动调节;本装置的刹车装置采用了液压系统中制动放大系统,可以用较小的力止停装置;本装置在一幢楼只需装几架,就可以反复使用的救到需要的人员,并且一次可以救上多人;而费用较高,安装
7、麻烦是其不足之处。但我相信该装置将来能广泛应用于各类建筑。关键词:高楼 逃生装置 爬墙 双控 液压制动 High-rise escape device designAbstract:The existing high-rise escape device, there will be affected by the height of the face restrictions tall rescue; drop too fast, easy out of control resulting in injury; only for one person, and by the surround
8、ing environmental restrictions and other shortcomings. According to slow down the advantages and disadvantages of several existing products to escape, he designed a tall wall Climbing devices. The device has the following innovations: electric, it can be up and down movement of power through, no ele
9、ctricity, by human feet stampede to escape the dual control unit; rescue speed can be adjusted manually as needed; this brake device device uses a hydraulic brake system amplification system, you can use a smaller force stopper apparatus; this means mounted in a building just a few frames, can be us
10、ed repeatedly to the need to save, and the more time you can save people; and higher costs, installation trouble is its shortcomings. But I believe the future of the device can be widely used in various buildings.Keywords: high-rise; escape device ; Climbing; dual control ;hydraulic brake第1章 绪论1.1 前
11、言当前,高层建筑结构越来越复杂,人员越来越密集,一旦失火就难以控制。由于楼梯、竖井等烟囱效应和电梯在火灾情况下不能保证正常应用,这就给高楼人群的应急逃生带来了极大的难度。一方面,政府应做好防火自救知识的宣传工作,特别是高层居民。如同美国,美国人基本都接受过“生命安全101”培训,从而在发生火灾后,能够熟练运用技能逃生,有效降低伤亡率。据统计,“911”恐怖袭击事件中,1.31.5万人从大楼中安全撤离,该数据足以证明安全培训的重要性2,3。日本及其他许多国家也有相似的措施。另一方面,我国现有消防装备品种单一,用于登高救援的装备主要是消防云梯车,其举高救援最大能力目前约50米,对于更高的高层建筑火
12、灾来说,这些消防应急救援装备只能是“望楼兴叹”。国内常用的消防云梯车,也都只能达到这个高度4。且这些装备的机动性差,加上周边环境影响等诸多因素,制约了高楼火灾的有效扑救和救援逃生5。因此,高楼逃生装置逐渐出现在了人们的眼前,有缓降类、逃生电梯、逃生滑道、应急降落伞、逃生气垫等6。1.2 国内外高楼逃生装置的的研究、应用及现状1.2.1高楼逃生装置国内的发展7(1)奥勃龙高楼火灾逃生装置8见图1.1 该装置巧妙地运用了地球引力、杠杆原理、重量与杠杆翘动的偏心轮产生的摩擦系数成正比的原理,解决了一直以来困扰人们高楼救援和下降的问题,同时几乎可适用于包括妇孺老幼在内的所有人群. 图1.1奥勃龙高楼火
13、灾逃生装置(2)救生气垫9 救生气垫是一种利用充气产生缓冲效果的高空救生设备,见图1.2所示。它具有充气时问短,缓冲效果显著,操作方便等特点。由于其采用阻燃的高强纤维材料制成,因此,具有阻燃、耐磨、耐老化、折叠方便、使用寿命长等特点。 图1.2 救生气垫1.2.2高楼逃生装置的国外的发展 (1)德国人开发的折叠式可充气逃生舱,见图1.3。平时,这种电梯的逃生舱5个一组连在一起,以折叠的方式置于高层建筑的屋顶。当火灾发生时,救援人员开启底楼外墙的一个激活装置,电动系统让折叠逃生舱像手风琴一样打开,并自动充入可让逃生舱悬浮的氦气。然后,逃生舱伸出屋顶边缘,沿着建筑物外墙徐徐降到地而。人们可以从楼顶
14、进入逃生舱,也可在逃生舱经过窗户时迅速进入。10 图1.3 折叠式可充气逃生舱 (2)日本有一种自垂救生索,它和建筑内的消防控制室连在一起,绳索则安装在每个窗的外墙上框部。一旦发生火灾,只要消防控制室一有动作,这些绳索便自动脱垂,在各个窗口形成一条条救生路线。11 图1.4 自垂救生索第2章 高楼逃生装置的总体方案2.1高楼逃生装置的总体设计 方案一图2.1 升降椅简图 如图2.1所示,本设计名为升降椅,人坐在这椅子上,类似与公园的休息椅子,脚踩在上面转动踏板,人随着转动方向的不同而或上或下运动。而与后面工字钢齿条相紧连的是该机构的抱紧机构,使得整个装置不会脱离轨道。因为有了这个,在半空中,人
15、只要踩着踏板,不动,那么整个装置也就定在空中,而不是下落。两手边的是该机构的刹车装置,在突发意外的时候,或者想要急速下落而不睬踏板的时候,就是该刹车装置工作的开始2.2高楼逃生装置的总体设计 方案二如图2.2,图2.3所示,为本设计爬墙电动车装置,当电瓶有一定的电量时,电瓶输出电流带动电动机工作,从电动机的输出轴产生扭矩并通过中间轴一一轴4上的锥齿轮,带动轴6上的锥齿轮,由轴上的锥齿轮转动带动了周六的旋转,并由联轴器使得扭矩传递到轴上上,轴3轴2轴1之间靠着链轮,链条连个主要机构传递扭矩。在轴1上有一个直齿轮用来将转动的扭矩转变为上升的摩擦力,从而使得整个块上升。此装置中,从地面而来的救生员坐
16、在次机构左手边的位子,由其对整个装置的上升下降以及停止进行控制。对于整个电机的运行控制装置主要在左边位置的右把手上,并且可以通过更换档位更换电机电机正负位置,来实现整个装置上升下降以及调速的功能。在左边位置的又把手以及右边位置的做把手上各有一个刹车装置,其使用方法与自行车,电瓶车相同,只要往回拉动扳手,就可以使得整个装置停下来了。其工作原理为:拉动刹车带动下面的液压缸运动(注:为液压缸动活塞杆固定的),利用制动力放大原理,再次由摩擦片上的一个液压缸产生推动力,对里面的摩擦块有一个推动了,使其有一个微量的位移,使其对摩擦片产生摩擦作用从而产生制动效果使得整个装置慢慢停下来,并且把手上有一个止动套
17、,可以将刹车闸套入其中,这样,在特殊的情况下,救援人员就可以腾出双手,对他人进行救援,甚至有时 图2.2 爬墙电动车三维简图候情况太特殊了,要求救生人员不得不走出整个置的时候,通过止动套的作用,整个装置还可以悬在空中,这样救生人员就可以返回此装置,在进行下降逃生。同时,脚踏板又是另一个止动装置,在电力不足或者其他情况下要用脚产生动力时,这时候双脚踩在踏板上,施加一个逆向力矩,整个装置就能在各个自由度限制的情况下静止与空中了。这也是本装置的主要工作原理以及思想、思路产生的来源。 图2.3 爬墙电动车二维图2.3高楼逃生装置的方案的选择本次设计采用的是方案二的设计。方案一,结构紧凑,占用你空间小,
18、制造较为简单是其优点。但是方案二考虑的更为全面,既考虑了电力驱动,同时从人的使用力的情况分析,因此个人倾向于方案二,于是对方案二做了具体设计。第3章 主要机构设计3.1传动件之齿轮机构如图3.1所示,此次设计为锥齿轮传动机构,这样对于竖立的电动机方便其输出轴动力的输出,其中中间那个齿轮受力较小起到的是传递运动,受到的力不是很大,所以并不需要什么特殊的加工方法,另外两个锥齿轮则要进行强度校核等方面计算,并且要对材料进行特殊处理,强化这锥齿轮的强度,使得产品更加安全,使人们用的放心、安心。 中间那个齿轮所固定的部件可以上下的移动 12,即达到分离发动机方便人力踩动爬墙装置的的功用。 图3.1 锥齿
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