高樓逃生器設(shè)計【含SW三維和CAD圖紙】,含SW三維和CAD圖紙,高樓,逃生,設(shè)計,SW,維和,CAD,圖紙 畢業(yè)論文（設(shè)計）開題報告 題目： 學(xué)院： 專業(yè)： 班級： 學(xué)號： 學(xué)生姓名： 指導(dǎo)教師： 二○年月 年月日 畢業(yè)論文（設(shè)計）開題報告 一、 綜述本課題國內(nèi)外研究動態(tài)，說明選題的依據(jù)和意義 國內(nèi)外逃生裝置研究現(xiàn)狀 居于高樓的人員在發(fā)生災(zāi)難時,主要有被動式和主動式兩類逃生方式。被動逃生方式就是等待消防戰(zhàn)士的救援,但目前用于高樓消防和救援的“云梯消防車”的舉升高度有限,普通的只有30~50米,最高也只有60~70米左右。我國引進(jìn)的云梯消防車最高也只有72m,且救援能力差,一次只能救援2~3人[5]。同時“云梯消防車”體積龐大、機(jī)動性差,受道路、交通、建筑物的周邊環(huán)境等因素的影響很大,經(jīng)常因此類影響而延誤救援時機(jī)。主動逃生方式就是當(dāng)事人自己利用某種裝置,實現(xiàn)自主逃生。采用主動逃生方式的此類裝置即稱為“高樓逃生器”。 高樓逃生器的研究概況 在高層建筑火災(zāi)發(fā)生時,“高樓逃生器”能使被困人員及時的逃離火災(zāi)現(xiàn)場。以色列研制的蓄電池機(jī)械類逃生裝置被稱為逃生裝置“大哥大”,該設(shè)備安裝在高樓的避難層之中,使用時在蓄電池能量的支持下,完成逃生箱體外移及下降過程。下降速度靠機(jī)械減速完成,每個逃生箱可容納30人同時逃生。德國研制的是一種由載人艙、齒軌和運(yùn)載器三部分組成的逃生系統(tǒng),該系統(tǒng)救援速度快,在一幢35層的高樓中,逃生速度可達(dá)每小時250人[6]。 美國最早進(jìn)行高樓救援逃生的嘗試始于1954年,當(dāng)時由美國海軍陸戰(zhàn)隊、美國林業(yè)部門和加利福尼亞林業(yè)司、洛杉磯消防司聯(lián)合進(jìn)行了一次“阻止烈火”的行動。目前,在美國,用于滅火及高層救援最多的設(shè)備是輕型直升機(jī),如亞利桑那州警務(wù)部門滅火救援使用的“MD—205”和芝加哥火警部門使用的“貝爾—205”等。這些直升機(jī)的任務(wù)一方面是滅火,另一方面則是用于緊急疏散人員 目前,國內(nèi)已有不少學(xué)者對高樓逃生裝置進(jìn)行了設(shè)計研究,并且基于各種阻尼及速度控制原理提出了一些新型逃生裝置的設(shè)計方案。在利用空氣阻尼原理研究的逃生器方面,北京西冷高新技術(shù)有限公司的沙金良[8]設(shè)計了一種空氣阻尼式的緩降器。該緩降器采用空氣流動阻尼原理將人或物在重力場內(nèi)下降時釋放出來的勢能轉(zhuǎn)變?yōu)榭諝鈩幽堋Ｋ萌嘶蛭锏闹亓νㄟ^鋼絲繩帶動卷筒低速旋轉(zhuǎn),使得與卷筒同軸的大齒輪也隨之低速旋轉(zhuǎn)并且?guī)訃Ш系男↓X輪高速旋轉(zhuǎn),與小齒輪同軸的風(fēng)機(jī)葉輪同時也高速旋轉(zhuǎn)來推動空氣的流動,耗功來限制其轉(zhuǎn)速恒定在合理的范圍之內(nèi),達(dá)到人體勻速下降的目的。 在液體阻尼緩降器的研究方面,福州大學(xué)的葉強(qiáng)、楊誼昌[9]等人提出:利用液體流動阻尼原理,把人體下降釋放的勢能轉(zhuǎn)化成液體的動能和熱能,通過能量的轉(zhuǎn)換來降低人體下降速度。長安大學(xué)的曹紅奎[10]經(jīng)過研究、分析逃生器的內(nèi)部結(jié)構(gòu),在逃生器葉輪的葉片上設(shè)計了許多個阻尼小孔。當(dāng)葉片在軸的帶動下攪動高阻尼液體時,通過高阻尼液體與阻尼小孔的配合,產(chǎn)生較大的液體流動阻尼,將人體的重力勢能轉(zhuǎn)化為高阻尼液體的動能和熱能,依此提出了一種基于高阻尼液體的高樓逃生器模型。 在彈簧阻尼緩降器的研究方面,西南科技大學(xué)的王春彥、岳大鑫[12]提出了一種基于彈簧的高樓逃生器的設(shè)計。該設(shè)計根據(jù)彈簧受到扭矩T作用時,彈簧的中徑尺寸發(fā)生變化而帶來的新的應(yīng)用領(lǐng)域的研究,將螺旋彈簧套在鋼絲繩上,通過對螺旋彈簧施加扭矩T,改變彈簧中徑的大小,從而增大或減小螺旋彈簧與鋼絲繩之間的摩擦力,通過控制這個摩擦力的大小來達(dá)到自由控制下降速度的目的。湖南理工學(xué)院的周韌、胡優(yōu)生[13]設(shè)計了一種全自動不間斷的高樓逃生裝置,該裝置以人體的自身重量為原動力,迫使機(jī)構(gòu)總成下移一定的距離,造成位移彈簧變形,來推動剎車片與剎車輪相接觸產(chǎn)生制動力,同時由于阻尼水箱的吸能釋能作用,自動完成對逃生人員下降速度的勻速控制。 在對固體摩擦阻尼逃生器的研究方面,長江大學(xué)的胡洪平、租文柱[14]等人依據(jù)現(xiàn)代設(shè)計心理學(xué),利用由四桿機(jī)構(gòu)、楔形滑塊及摩擦塊組成的速度反饋機(jī)構(gòu)來自動控制速度,設(shè)計了一種基于反饋原理的高樓逃生器。該機(jī)構(gòu)以分步逐級減速的方法,將各部分所需要的摩擦力逐級消耗于繞筒上,以此來提高控制的靈敏度,并且它對稱的結(jié)構(gòu)布置可以像蠕蟲一樣交互式的實現(xiàn)多人次循環(huán)逃生。華南理工大學(xué)的袁忠均、陳東[15]等人設(shè)計的一種純機(jī)械摩擦式高樓逃生器,由人體的重力帶動卷軸轉(zhuǎn)動,使得卷軸上的活動塊由于離心力而產(chǎn)生作用于逃生器固定外殼上的正壓力從而產(chǎn)生摩擦力來實現(xiàn)勻速下降。中北大學(xué)的孔文軍、劉艷昭[16]在文獻(xiàn)中介紹了一種新型的雙摩擦輪減速機(jī)構(gòu),提出通過兩個摩擦輪的相互接觸產(chǎn)生摩擦力來抵消掉人體的重力作用,以此來達(dá)到緩降的目的。吉林大學(xué)的楊旭、王智明[17]等人經(jīng)過研究,設(shè)計了一種NGW型摩擦緩降器,該緩降器采用NGW型行星傳動機(jī)構(gòu)來調(diào)速,使傳動齒輪的轉(zhuǎn)速按照一定的傳動比逐級遞增至驅(qū)動輪,并使制動塊和與之連接一體的摩擦塊在離心力的作用下沿徑向甩出,產(chǎn)生外張力與制動盤發(fā)生旋轉(zhuǎn)摩擦形成制動,從而自動調(diào)節(jié)下降速度。然后分別應(yīng)用UG/Motion運(yùn)動機(jī)構(gòu)模塊和ADAMS多體動力學(xué)分析軟件對緩降器進(jìn)行仿真分析,得其速度、加速度及轉(zhuǎn)矩的關(guān)系,為設(shè)計和分析提供準(zhǔn)確的數(shù)據(jù),縮短了產(chǎn)品研發(fā)的周期。 在對高樓緩降裝置的下降速度的控制研究中,南昌大學(xué)張蕊華、陳海初[19]等人基于磁阻尼控制原理,利用AVR單片機(jī)開發(fā)了一款智能控制系統(tǒng),用于自發(fā)電式高空緩降智能救生器的速度控制。當(dāng)人體下降時,鋼絲繩通過增速齒輪傳動機(jī)構(gòu),帶動發(fā)電機(jī)的轉(zhuǎn)子做切割磁力線的高速旋轉(zhuǎn)運(yùn)動并且產(chǎn)生出電能,同時根據(jù)由光電式速度傳感器測量的人體下降速度,智能控制系統(tǒng)會自動地對功率電阻的大小進(jìn)行調(diào)節(jié),來控制發(fā)電機(jī)繞組線圈的電流,從而改變發(fā)電機(jī)的磁阻尼。在這個過程中,人體的勢能最終被轉(zhuǎn)換成功率電阻的熱能而耗散,減小了向動能的轉(zhuǎn)化,實現(xiàn)對下降速度的控制。GuangyouYang和XiaofeiLiu設(shè)計了一種基于單片機(jī)的高樓緩降器控制系統(tǒng)來實現(xiàn)對緩降器下降速度的有效控制。該系統(tǒng)利用單片機(jī)PWM調(diào)速程序來控制直流電機(jī)的速度,使用電磁制動器控制緩降器的中途停止,并且使用數(shù)字遙控系統(tǒng)實現(xiàn)控制裝置對緩降器下降運(yùn)行狀態(tài)的實時控制。同時,也設(shè)計了一個控制系統(tǒng)自動充放電的功能模塊,提高了能源使用效率。隨著人們對高樓救生的重視程度不斷加深,各位專家學(xué)者在創(chuàng)新的基礎(chǔ)上也對高樓逃生裝置進(jìn)行了改進(jìn)及優(yōu)化。福州大學(xué)的錢藝斌等人對逃生器用于安裝滾筒的機(jī)架、用于防止麻繩脫離滾筒的壓繩框和用于控制下降速度的減速機(jī)構(gòu)進(jìn)行了改進(jìn)設(shè)計。經(jīng)過改進(jìn)以后,逃生器可實現(xiàn)雙向升降、多人多次地安全逃生,并且在使用過程當(dāng)中,人的體重差異不會對下降速度有很大的影響。湖南三安科技開發(fā)公司的工程師夏云鳳,將傳統(tǒng)的單軸救生緩降器改造成了一種雙軸的模式,該雙軸式緩降器采用橢圓型雙軸的設(shè)計,較傳統(tǒng)圓型單軸緩降器應(yīng)力更為分散,并且取消了傳統(tǒng)的齒圈和惰輪傳動的復(fù)雜結(jié)構(gòu),大大提高了傳動的可靠性,從而降低了機(jī)械故障率,使得緩降器的安全可靠性得到加強(qiáng)。安徽工程科技學(xué)院的鐘相強(qiáng)、楊紅艷[23]基于知識工程對緩降器的繩輪進(jìn)行了數(shù)字化建模分析,然后提取了模型的特征參數(shù),建立起繩輪參數(shù)和用戶參數(shù)之間的關(guān)系,結(jié)合特征造型理論,成功地將參數(shù)化設(shè)計運(yùn)用到繩輪的設(shè)計之中,提高了繩輪的設(shè)計效率。重慶建筑工程學(xué)院毛正祥[24]根據(jù)單級式緩降器的工作原理及結(jié)構(gòu)特點,應(yīng)用混合離散優(yōu)化設(shè)計方法對緩降器進(jìn)行了優(yōu)化計算。 課題研究的意義 隨著樓房高度的增加和日趨密集，樓房的/安全隱患也越來越多。在發(fā)生火災(zāi)等危機(jī)情形下，高樓上的人們的行之有效的逃生手段卻非常少。目前國內(nèi)外現(xiàn)有的高層建筑逃生裝置主要有三種類型。一種是機(jī)械電動式，這種逃生裝置需要電源提供動力，同時還需要機(jī)械傳動機(jī)構(gòu)進(jìn)行變速緩降，而在災(zāi)害發(fā)生時電源能否可靠使用是個大問題，不宜推廣使用。另外一種是斜索滑降逃生裝置，該裝置需要先將繩索的一端固定在地面上，然后逃生者依靠夾持繩索裝置夾持斜索滑降逃生，該裝置需要別人幫忙固定繩索來完成，缺少簡便性和及時性。還有一種類型就是利用各種齒輪系、滑輪組等機(jī)械裝置的方法進(jìn)行緩降逃生，這類逃生裝置都需要在高樓內(nèi)部安設(shè)緊急逃生設(shè)備——逃架，結(jié)構(gòu)復(fù)雜，存在安全隱患，使用時也較繁瑣費(fèi)時。因此簡易、快捷的機(jī)械自助逃生器是高樓逃生裝置發(fā)展的一個重要趨勢。 二、研究的基本內(nèi)容，擬解決的主要問題： 1. 本設(shè)計主要針對高層建筑中發(fā)生緊急情況下，能夠緊急逃生的一套裝置的設(shè)計。本次設(shè)計的逃生機(jī)構(gòu)根據(jù)機(jī)械創(chuàng)新理論，設(shè)計出一種基于負(fù)反饋閉環(huán)系統(tǒng)的高樓逃生裝置，該裝置具有成本低、操作簡單、安全系數(shù)高、純機(jī)械無電氣結(jié)構(gòu)等優(yōu)點，最后通過對設(shè)計機(jī)構(gòu)的零部件進(jìn)行計算，得出整個機(jī)構(gòu)的圖形， 2. 本設(shè)計主要解決的問題是設(shè)計出結(jié)構(gòu)簡單、可靠，重復(fù)利用率高的逃生器。同時對逃生器主要結(jié)構(gòu)零部件進(jìn)行設(shè)計分析;利用軟件對高樓逃生器進(jìn)行三維設(shè)計，建立逃生器的整體裝配模型。 三、研究步驟、方法及措施： 1、進(jìn)行市場調(diào)研，查閱相關(guān)資料，熟悉各種高樓逃生系統(tǒng)的原理； 2、根據(jù)查閱的資料，以及對實際情況的了解，確定設(shè)定的方案。 3、對所設(shè)定的方案，深入理解其中可能涉及到的機(jī)械原理，對可能涉及到的參數(shù)等進(jìn)行分析應(yīng)用。 4、根據(jù)既定的機(jī)構(gòu)、控制等方案進(jìn)行設(shè)計，并通過計算確定一些基本的參數(shù)，對機(jī)械運(yùn)動部分的強(qiáng)度等進(jìn)行計算確定。 5、繪制機(jī)械部分的圖紙，包括總裝圖以及關(guān)鍵的零部件圖。 6、繪制三維圖紙。 7、編制畢業(yè)設(shè)計論文說明書。 四、參考文獻(xiàn) [1.] Lay,Simon.Alternativeevacuationdesignsolutionsforhigh-risebuildings.StructuralDesignofTallandSpecialBuildings.2007,16(4):487-500 [2.] 陳斌.居民樓爆炸起火-女子墜落前大喊“我該怎么辦”.http://hn.qq.com/a/20130331/000001.htm.2013-3-31 [3.] 阿泰,李文迪.靜安區(qū)一高樓發(fā)生大火-救出百人,53人遇難.http://hot.online.sh.cn/content/2010-11/15/content_4221907.htm.2010-11-15 [4.] 王銘珍.世界最高的云梯消防車—最大有效高度101m.消防技術(shù)與產(chǎn)品信息,2007,(4):84-85 [5.] 張清林.高層建筑應(yīng)急逃生裝置研究綜述.消防科學(xué)與技術(shù),2012,31(1):53-60 [6.] 韓新.國外直升機(jī)在搶險救災(zāi)中的應(yīng)用.見:直升機(jī)在城市應(yīng)用學(xué)術(shù)研討會論文集.上海:中國航空學(xué)會,2003,9-12 沙金良.空氣阻尼式緩降器.消防技術(shù)與產(chǎn)品信息,2005,(8):74-76 [7.] 葉強(qiáng),楊誼昌,張國欣等.液體流動阻尼式高樓逃生器的創(chuàng)新設(shè)計.消防科學(xué)與技術(shù),2005,24(2):210-212 [8.] 曹紅奎.基于高阻尼液體的高樓逃生器的設(shè)計.商品與質(zhì)量,2010,(6):174 [9.] 蘭自勉,鐘清.一種逃生液壓緩降器的設(shè)計.液壓與氣動,2011,(12):7-8 [10.] 王春彥,岳大鑫.基于彈簧的新型高樓逃生器.機(jī)械,2007,34(6):45-47 [11.] 周韌,胡優(yōu)生.全自動不間斷高樓逃生裝置的研究與應(yīng)用.信息系統(tǒng)工程,2010,(3):44-45 [12.] 胡洪平,租文柱,馬德貴.基于反饋原理的高樓逃生器.機(jī)械工程師,2010,(9):29-30 [13.] 袁忠均,陳東,黃平.離心摩擦式高樓安全逃生器的設(shè)計.機(jī)械設(shè)計,2004,21(z1):208-209 五、研究工作進(jìn)度： 六、指導(dǎo)教師意見： 指導(dǎo)教師簽字： 年月日 7