机械创新设计大赛作品-全自动高楼逃生器(一)

【设计实例】机械创新设计大赛作品-全自动高楼逃生器（一）

全自动高楼逃生器

目录

第一章概述 (2)

1.1 设计背景 (2)

1.2 本设计的独特优势 (3)

第二章产品说明书 (4)

2.1 产品简介 (4)

2.1.1 产品结构 (4)

2.1.2 产品使用方法 (4)

2.2 创新设计及原理 (6)

2.2.1 加速部分设计 (6)

2.2.2 阻尼部分剖析 (6)

2.2.3 独特设计1：多人循环部分设计 (8)

2.2.4 独特设计2：速度控制器的设计 (9)

2.2.5 独特设计3：减速环节设计 (11)

第三章参数计算 (13)

3.1 外壳尺寸及绳长计算 (13)

3.2齿轮及其转速的计算 (13)

3.3 圆盘力矩及曲线力矩的计算 (14)

3.4 小孔面积的确定 (14)

3.5 速度调节器开关阀门的阻力及弹簧弹力的确定 (15)

3.6 减速部分摩擦力的计算 (17)

第四章产品的成本计算及其推广 (19)

4.1 成本计算 (19)

4.2产品的推广 (19)

结束语 (20)

参考文献 (21)

第一章概述

1.1、设计背景

城市火灾是一种发生频率高、涉及面广、破坏性大、反响强烈的突发性灾害。随着建筑高度的增加和日趋密集，建筑的安全隐患也越来越多，即使在发达国家的高楼遇有火灾、爆炸等事件时，由于时间、空间等诸多因素的限制，人员自救逃生也是一个极待解决的重要问题。高楼突然失火,电梯不能用,楼梯阻塞,飞不上去也跳不下来,怎样才能迅速逃生?这样的情况每年都有发生,也有很多人因无法逃生而遇难,而高楼失火逃生装置在这样的环境下应运而生。

在人们将越来越多的精力和时间都投入到对安全问题保障研究的同时,却忽略了最基础的一种手段,在人们越来越多的用到各种高科技和现代手法进行安全保障的同时,却忽略意外事件的发生,是不可以借助外力和各种现代手段的,要靠最基础和最简单的方式,也就是机械的方式才是最安全和稳定的。

目前国内外高楼逃生器主要有以下几种形式：

（1）包角加手控式：该类逃生器增加钢丝绳与轮之间的包角，使得钢丝绳与钢丝轮之间的摩擦力增加。另外，再利用手控装置，进一步调节下降速度的快慢。（2）间歇冲击式：间歇冲击式逃生器是通过间歇撞击能来消耗能量，如利用钟表中的擒纵叉和擒纵轮原理来消耗能量。

（3）液体流动阻尼式：液体流动阻尼式是利用液体流动阻尼把人体势能转化成液体热能，以达降低速度的目的。其主要特点是由于液体阻尼的大小取决于外负载，所以不论人体质量的大小均能以比较恒定的速度下降。

通过对上述几种逃生器的认识，我们认为逃生器应该具有结构紧凑，工艺简单，安全可靠、使用方便、平稳快速、成本低廉等特点。基于此，本文设计出全自动高楼逃生器，这样不仅满足了高楼逃生器的基本特点，而且创新利用了齿轮传动比的调速功能。此设计由于小巧便捷，成本低，特别适宜家庭备用于紧急脱险。

1.2 本设计的独特优势分析

总结以往逃生器的不足，经过多方面的改进与完善，我们的设计形成了自己独特的优势。

（1）自动调速

该装置在逃生者下降的过程中自动调速，无需手动操作，不需要专业知识。解决了以往逃生器儿童、妇女以及老人无法使用的难题。

（2）自动实现4m/s的匀速下滑

该装置的液体阻尼系统，使速度变化趋于和缓，有缓冲作用，而且，液缸的独特设计，孔径的精确计算，再加速度控制器的双保险，使任何人使用都会保持4m/s匀速下滑。

（3）落地前自动减速

该装置装有减速装置，减速装置可以实现在落地前8m自动减速，将速度从4m/s减到1.5m/s甚至更小，这样对于儿童、妇女以及老人来说更加安全。

（4）满足多人使用

该装置特有的双线轴结构，能满足多人循环使用。

（5）收尾存放方便

该装置有一摇柄，使用结束后，通过摇柄轻松使绕回线轴，该装置体积小，重量轻，存放十分方便。

第二章产品说明书

2.1产品简介

2.1.1、产品结构

产品结构图如下：

图2-1 全自动高楼逃生器总结构图

此逃生装置呈圆柱体，长25cm，直径为20cm，总质量为8kg。主要由加速环节、液体阻尼环节、速度调节环节、多人循环环节以及减速部分五大部分组成。液体阻尼器使逃生速度更加平稳，独特的速度调节器能使逃生速度精确的保持在4m/s，精心构思的多人循环部分使小小的逃生器能够挽救多人的生命，精巧的减速器结构简单，却能起到落地前减速的效果。

总之，此逃生装置体积小，重量轻，结构经凑，工艺简单...紧急脱险。

此装置采用直径0.5~0.6cm的解释绳子或用钢丝绳线轴绕成可长达55m，能满足最高15层的高楼逃生使用。

2.1.2 产品使用方法：

（1）将装置固定在所在楼层，开始时，两根绳子分别缠绕在线轴1，线轴2上。

（2）通过摇柄，放开线轴1的绳子，然后再按下按键的按钮，使线轴1和线轴2连接。

（3）逃生者1号将身上的绳索挂于线轴2上的绳索的挂钩上，跳楼逃生。随着线轴2的转动，线轴1同时的以同一方向转动，将线轴1的绳子自动收起。待逃生者1号降到地面，线轴1收起的长度恰好为所在楼层高度，为第二个人逃生创造了条件。

（4）待逃生者1号解除绳索挂钩，逃生者2号可以从线轴1的挂钩逃生（挂钩的位置由逃生者2号设置），当线轴1下放的同时，线轴2自动收起，待逃生者2号降到地面，线轴2收起的长度恰好为所在楼层高度，为第3个人逃生创造了条件，于是逃生者3号可以使用线轴2的挂钩逃生，如此循环，可满足多人逃生。该装置的另一特点是实用性强，便于操作和存放。逃生完毕后，收尾工作简单方便，若最后状态为线轴2收起，线轴1下放，则先断开按键，再摇动手柄使线轴1将绳子收起即可。若最后状态为线轴1收起，线轴2下放，则先断开连接3，使线轴1下放。然后，再按下按键，摇动手柄使两线轴同时收起，收起完毕