高楼逃生装置设计-毕业设计正文.

湖北民族学院理学院2014届

本科毕业论文(设计)

高楼逃生装置设计

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摘要

本文设计的高楼逃生装置是利用负反馈闭环系统原理实现自减速功能,是一种不需要使用任何能源的纯机械装置。为了使该装置的体积小、重量轻、结构紧凑，以便于放置和使用。本文对该装置主要的零件、机构进行优化设计和校核。然后通过计算验证可知该装置的自减速功能可以实现，能够使逃生人员以一个安全速度抵达地面。

关键词：高楼逃生装置,负反馈闭环系统原理，纯机械装置

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Abstract

The high-rise escape device designed herein is the use of the principle of a negative feedback loop to achieve self-deceleration function .It is a purely mechanical device without using any energy. To make the device small, light, compact, and facilitate placement and use. Herein, the main part and mechanism of the device to optimal design and check. Then verified by calculation shows that the self-deceleration function of the device can be achieved, enabling the escape personnel at a safe speed reach the ground.

Keywords:The high-rise escape device, The principle of a negative feedback loop,The purely mechanical device

II

目录

摘要 ·································································································· I Abstract ··································································································II 1 绪言

1.1 课题的背景及研究意义 (1)

1.2 国内外研究现状 (1)

1.3 高楼逃生装置的类型 (2)

1.3.1 内凸轮式高楼逃生装置 (2)

1.3.2 涡轮蜗杆式高楼逃生装置 (3)

1.3.3 心摩擦式高楼逃生装置 (4)

2 设计方案的确定

2.1 方案设计原理 (6)

2.2 设计方案的优缺点 (8)

3 逃生装置各部件设计

3.1 轴的设计 (9)

3.1.1 主动轴的设计 (9)

3.1.2 从动轴的设计 (9)

3.2 齿轮的设计 (10)

3.2.1 按齿轮齿面接触疲劳强度设计 (10)

3.2.2 按齿轮齿根弯曲强度设计 (13)

3.3 其他零部件设计 (14)

3.3.1 板件和手柄的设计 (14)

3.3.2 连杆和挂钩的设计 (14)

4 逃生装置的计算和验证

4.1 静力学平衡计算 (15)

4.2 加速度和速度计算 (16)

4.3 估算一定条件下逃生最大高度 (18)

4.4 分析逃生装置的可行性 (19)

5 总结与展望 (20)

致谢 (21)

参考文献 (22)

1 绪言

1.1 课题的背景及研究意义

随着世界经济的发展，各个城市高楼林立。而高楼火灾、爆炸、地震等事故时有发生，高楼逃生自救就成为了迫切需要解决的问题。一般多功能的高层建筑，内部通道错综复杂，一旦发生火灾，楼内通风口会迅速扩大火势和烟雾，很快就会扩散到各个角落，一旦浓烟覆盖就会寸步难行。进而困在楼上无法脱身。当突如其来的灾难来临时，电梯会因为电力中断而不能用，楼梯又被人群堵死，一般的地面救援装备在高度上可能不够，而且还会因为装备的笨重而不能迅速快捷的实施救援[1]。从而延误抢救时机，有很多人都因此而丢掉了宝贵的生命或则留下终身残疾。因此如何快速而有效的逃离起火大楼成了一个生死攸关的问题。高楼逃生装置就在这样的环境应运而生。

本设计要求在高层建筑发生火灾等其他突发情况时，设计一种可以帮助人们方便，快捷的逃生工具。要求设计的逃生装置在各种结构的建筑物都可以适用，操作简单自动化，可以在一个人可以操作的尺寸和重量的范围内使用和运送,多次重复往返高楼大厦进行施救。因此，它可以最大限度地减少火灾伤亡。通过分析现有的一些高楼逃生装置，虽然大部分设备可以实现高楼逃生此功能，但其复杂的结构原理和操作系统，昂贵的价格和偏低的安全性对高楼逃生自救还是很有限的。一些设备还需要电源控制，但当地震或火灾很可能无电力供应。复杂的操作使得有些人可能有自救装置因为不会使用而葬生。因此，本次设计高楼逃生装置是基于负反馈回路系统设计的一种结构简单、操作方便，并且不需要电力或其他能源驱动的纯机械结构的逃生装置。其原理是当逃脱人员因为重力下落时通过机构转换，产生阻碍逃生人员快速下落的阻力，随着逃生人员下降，阻力能够随之增大，使逃生人员在下降过程中依次经历加速、匀速、减速三个阶段，最终以一个安全的速度到达地面，实现成功自救。该装置仰角人工可调，不用的仰角合适不同的高度范围。当从动轴和绳索之间的摩擦系数以及绳索的直径发生变化时，还可以通过改变该装置的仰角来恢复该装置的正常使用，适应于各种环境。

1.2 国内外研究现状

在我们国家，主要的救生设备是缓降逃生器和空气救生垫。

缓降逃生器[2]主要用于普通家庭和个人，它是由调速器，安全带，安全钩，绳索等组成。可携带100公斤左右个人自由单向滑动，以每秒1.5米左右的速度下降。从建筑物的30楼逃生，需要花费超过60秒的时间，根据体重的不同，稍微有所差异。虽然平时60秒看似不起眼，但在分秒必争的灾难逃生的现场下或稍显较长。现在使用这种

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