高楼逃生装置的研发

xxxxxxxxxxxxx学院

本科毕业设计(论文)

开题报告

题目高楼逃生装置的研发

学院机械与汽车工程学院专业机械设计制造及其自动化班级机制076班

学号107011152号

学生姓名连琪琪

指导教师

开题日期2011年3月5日

一、选题的背景与意义：

目前高楼火灾时有发生，高楼火灾和一些突发性的灾难对身处高楼的人来说始终是一个安全隐患。一旦灾难发生的时候，上天无门，下地无路，逃生人员的生命随时受到威胁，所以逃生人员自救是一个亟待解决的问题。高楼突然失火时，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？

高楼逃生装置就这样应运而生，而针对高楼逃生的装置不是很齐全，大多数情况都是等待消防队员用升降梯来救援，但有时升降梯会达不到所需的高度，或者受其他状况影响，消防队员无法及时达到，这时受困群众往往会心理崩溃而选择跳楼，导致跳楼死亡。

对比国内外现状，很多逃生装置（主要指那些从高楼降落到地面），要么需要逃生者自己控制降落速度，要么采用电机伺服驱动来达到匀速降落。但是，考虑到当时逃生的紧迫跟逃生者的心理素质，很容易造成逃生者的二次受伤；而电机伺服驱动，供电装置有可能会受到火灾等的破坏，存在极大的安全隐患。再有，很多电机驱动的，体积大，占用空间，不利于转移使用。而且以上两种装备，要兼顾做到可以重复使用，相对所需的时间会很长。怎样才能在火灾发生时快速而安全的逃生，并且重复利用以保证多人生命安全呢？高楼逃生装置就是为此而设计的。靠的是最基础和最简单的方式，也就是机械传动的方式，这样才是最安全和稳定的。万一发生火灾，直接把该装置固定在一个类似倒挂梯的装置上，凡是有窗台阳台都可以使用该装置。

二、研究的基本内容与拟解决的主要问题：

通过对课题和相关行业的研究，查阅相关资料，参照我国相关生产厂家的发展状况，考虑到经济性，加工可能性，结构合理性等方面的因素，拟定出相关的设计开发方案。

本次设计拟解决下列主要问题：

1、完成对高楼逃生器的优化布局和总体设计；

2、完成高楼逃生器的原理计算和减速装置的设计；

3、完成高楼逃生器的安全保障装置优化结构设计，使其结构更合理，强度和质量上有保证；

4、完成高楼逃生器其他辅助部件的设计。

三、研究的方法与技术路线：

通过此次设计，对高楼逃生器的结构及用途有了一定的了解。通过查阅文献、上网查阅资料，积累有关高楼逃生器的各种产品及其主要设计原理，为完善本装置做准备工作。研究方案如下：转轴中间装配上一个绕有钢索的滚筒，转轴下方，在与转轴垂直的方向安装一个杠杆，杠杆外侧有一滑轮。滚筒两边用刹车片与杠杆一段接触，钢索就通过杠杆上的滑轮与承载的装置相连接，从而使杠杆受力，钢索受人重力拉动滚筒，但滚筒受阻于刹车片。确定杠杆支点，从而根据理论力学动量矩定理可以得出加速度a与质量m支点位置的关系。

图1 原理图

根据质点系的动量矩定理

系统外力对轴O的矩为：

M（e）=mgr-M

由质点系对O轴的动量矩定理：

d[Jw+mvr]/dt=mgr-M,

因M=mgu*r*R*B/A，

w=v/r,dv/dt=a

解得

a=g(r2-urRB/A)/(J/m+r2),B/A是支点到两端的距离之比。

由上式可以看出在u、B/A不变时，a的大小取决于J/m+ r2，J=1/2m轴R2,所以J/m=1/2 m轴R2/m,当取m的质量远远大于m轴的质量时，a是数字可以近似认为不变的。所以在实际应用中，我们取m大于等于10m轴,这样就可以实现a的加速度值在很小的范围内变化，与m的质量无关。

研究内容：降落装置利用杠杆原理结合棘爪式超越离合器等，使人的质量

在一定范围波动时，降落的加速度改变的很微小，从而达到，不管何等重量，都能以最快最安全的速度达到地面，即逃生的所需时间最小。这个降落装置固定在一个类似倒挂梯的装置上，凡是有窗台阳台都可以使用该装置。

具体任务是设计一个高楼逃生装置，我首先确定一个安全着地速度，运用原理计算确定杠杆的支点，即得出加速度a与质量m支点位置的关系。确定完支点后，可以得出具体的零件尺寸大小，由于做的是模型，按相应比例缩小，用UG软件画出整个三维造型，检查检查各个零件的干涉情况，如有干涉，就按实际所需的要求对部分零件经行适当的尺寸修改，最后导出装配图和部分零件的二维图。

四、研究的总体安排与进度：

11年1月15日～11年3月1日查阅文献，翻译材料，开题

11年3月1日～11年3月9日开题报告、文献综述撰写，答辩、修改

11年3月10日～11年4月9日机械结构设计

11年4月10日～11年5月9日工程图绘制，论文框架

11年5月10日～11年5月25日论文初稿

11年5月26日～11年6月1日论文二稿

11年6月2日～11年6月7日论文格式修改，图纸打印

五、主要参考文献：

[1].刘鸿文．材料力学 2004年修订本（即第四版）[M]．北京：高等教育出版社，2004

[2]朱龙根．简明机械零件设计手册（第二版）[M]．北京：机械工业出版社，2004

[3]纪名刚．机械设计（第七版）[M]．北京：高等教育出版社，2004

[4] 王铎．理论力学[M]．北京：高等教育出版社，2004

[5]成大先．机械设计手册（单行本）[M]．北京：化学工业出版社，2004

[6] 杨茂东．UG NX5三维设计[M]．北京：人民邮电出版社，2008

[7] 陈立周．机械优化设计方法[M]．北京：冶金工业出版社,1995

[8] 赵明岩．大学生机械设计竞赛指导[M]．杭州：浙江大学出版社，2008.08

[9] 郑文纬．吴克坚，机械原理[M]．北京：高等教育出版社, 1997

[10]《现代机械传动手册》编委会．现代机械传动手册[M]．北京:机械工业出版社, 1995

[11]Handschuh,R.,Thermal Behavior of Spiral Bevel Gears NASA TM-106518,ARL-TR-403,January 1995

[12]N.Chiromis and N.Sclater,Mechanism and Mech anicall Devices Source