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南京理工大學(xué)
畢業(yè)設(shè)計(jì)(論文)開(kāi)題報(bào)告
學(xué) 生 姓 名：
學(xué) 號(hào)：
專(zhuān) 業(yè)：
機(jī)械工程及自動(dòng)化
設(shè)計(jì)(論文)題目：
高層建筑消防救生裝置
指 導(dǎo) 教 師:
——總體設(shè)計(jì)及圓錐齒輪減速器設(shè)計(jì)
2010 年 4 月 4 日
開(kāi)題報(bào)告填寫(xiě)要求
1．開(kāi)題報(bào)告（含“文獻(xiàn)綜述”）作為畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）答辯委員會(huì)對(duì)學(xué)生答辯資格審查的依據(jù)材料之一。此報(bào)告應(yīng)在指導(dǎo)教師指導(dǎo)下，由學(xué)生在畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）工作前期內(nèi)完成，經(jīng)指導(dǎo)教師簽署意見(jiàn)及所在專(zhuān)業(yè)審查后生效；
2．開(kāi)題報(bào)告內(nèi)容必須用黑墨水筆工整書(shū)寫(xiě)或按教務(wù)處統(tǒng)一設(shè)計(jì)的電子文檔標(biāo)準(zhǔn)格式（可從教務(wù)處網(wǎng)頁(yè)上下載）打印，禁止打印在其它紙上后剪貼，完成后應(yīng)及時(shí)交給指導(dǎo)教師簽署意見(jiàn)；
3．“文獻(xiàn)綜述”應(yīng)按論文的格式成文，并直接書(shū)寫(xiě)（或打?。┰诒鹃_(kāi)題報(bào)告第一欄目?jī)?nèi)，學(xué)生寫(xiě)文獻(xiàn)綜述的參考文獻(xiàn)應(yīng)不少于15篇科技論文的信息量，一般一本參考書(shū)最多相當(dāng)于三篇科技論文的信息量（不包括辭典、手冊(cè)）；
4．有關(guān)年月日等日期的填寫(xiě)，應(yīng)當(dāng)按照國(guó)標(biāo)GB/T 7408—94《數(shù)據(jù)元和交換格式、信息交換、日期和時(shí)間表示法》規(guī)定的要求，一律用阿拉伯?dāng)?shù)字書(shū)寫(xiě)。如“2010年3月15日”或“2010-03-15”。
畢 業(yè) 設(shè) 計(jì)（論 文）開(kāi) 題 報(bào) 告
1．結(jié)合畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）課題情況，根據(jù)所查閱的文獻(xiàn)資料，每人撰寫(xiě)
2000字左右的文獻(xiàn)綜述：
文 獻(xiàn) 綜 述
摘要 在簡(jiǎn)要敘述了現(xiàn)階段高層建筑消防的存在的主要問(wèn)題及國(guó)內(nèi)外現(xiàn)有消防裝置后，詳細(xì)敘述了現(xiàn)有總體設(shè)計(jì)中存在的技術(shù)問(wèn)題。提出一種新的高層建筑消防救援方法及其總體設(shè)計(jì)方案，即利用動(dòng)力傘的機(jī)動(dòng)性，用電機(jī)帶動(dòng)減速器，牽引鋼索將消防救援裝備及人員以較快的速度由地面運(yùn)送到指定高度供給消防隊(duì)員開(kāi)展滅火救生行動(dòng)。另外對(duì)本裝置中所需要使用的減速器等部件進(jìn)行設(shè)計(jì)研究。
關(guān)鍵詞 高層救生 機(jī)器人 減速器
1 引言
高層建筑直接救生滅火的火場(chǎng)特殊性，尤其是20層以上的消防救生實(shí)施非常困難[1]，雖然伴隨著高層建筑的發(fā)展國(guó)內(nèi)外一直競(jìng)相研制開(kāi)發(fā)，但直接用于高層消防救生、滅火且實(shí)用、能商品化的產(chǎn)品近乎沒(méi)有[2]。
2 國(guó)內(nèi)外高層建筑救生
由于高層建筑直接救生滅火的困難性，目前國(guó)內(nèi)外高層建筑救生與滅火設(shè)備的最新發(fā)展有以下趨勢(shì)：繼續(xù)研發(fā)更高高度的云梯消防車(chē)以及開(kāi)發(fā)性能更好、適合救火的直升機(jī)，但目前依然實(shí)際困難很大。性能更好的設(shè)備并商品化的目前尚未見(jiàn)到相關(guān)報(bào)道。目前多數(shù)公司或機(jī)構(gòu)轉(zhuǎn)而集中致力于創(chuàng)新、開(kāi)發(fā)能輔助高層建筑消防救生與滅火的外圍相關(guān)產(chǎn)品，但一般不能直接進(jìn)行救生滅火，主要有以下進(jìn)展趨勢(shì)[3,14]：
（1）火場(chǎng)機(jī)器人。把帶有視頻頭的機(jī)器人送到著火地區(qū)，特別是可能有毒氣等條件惡劣的地方代替消防人員搜索被困者。美國(guó)一個(gè)叫“安娜·肯達(dá)”的搜索機(jī)器人，像一條大蛇，它有三米長(zhǎng)，共有22個(gè)節(jié)，頂部的攝像頭能轉(zhuǎn)動(dòng)33個(gè)角度，全方位觀察特定區(qū)域內(nèi)情景。主要適于火場(chǎng)搜索，能輔助救生，但造價(jià)昂貴，不能直接用于高層救生、滅火[6]。
（2）超大型超高壓滅火噴槍?；孪拦臼敲绹?guó)聯(lián)合技術(shù)公司旗下的分公司，他們的超大口徑高壓泵，能夠在極短時(shí)間內(nèi)，噴射非常大的滅火水流，或是將滅火泡沫噴至約140米的高空。但較難射中室內(nèi)指定地點(diǎn)，更不能直接救生。
（3）未來(lái)型滅火機(jī)器人。德國(guó)一公司設(shè)計(jì)了一外形很像是甲殼蟲(chóng)的未來(lái)型滅火機(jī)器人，配備全球定位系統(tǒng)導(dǎo)航，并攜帶一到數(shù)個(gè)水箱，在遙控中心的指揮下，“自行”前往火區(qū)滅火，使消防人員遠(yuǎn)離危險(xiǎn)?？梢耘罉?，但對(duì)于樓層過(guò)高而樓內(nèi)通道受阻的情況卻束手無(wú)策，難以直接救生。造價(jià)昂貴[7]，
（4）遙控搜尋飛機(jī)。這種小飛機(jī)上的攝像系統(tǒng)，能夠透過(guò)濃煙和黑夜及高溫烈焰，拍攝到現(xiàn)場(chǎng)情況并將信息傳到消防指揮中心。但不能直接救生和滅火。
3 本項(xiàng)目的方案和思路
采用載人直升飛機(jī)等高端設(shè)備需要大量的資金，從安全性和經(jīng)濟(jì)性、普及性等角度考慮則也都不易實(shí)現(xiàn)，因?yàn)楫?dāng)直升機(jī)飛抵火場(chǎng)上空高度，火場(chǎng)特殊氣旋以及大風(fēng)條件下，鋼索及消防器材、人員的重量會(huì)給直升機(jī)的飛行帶來(lái)較大影響，飛機(jī)還要克服鋼索、消防水管的糾結(jié)、纏繞以及勾掛在建筑物突出物上等特殊情況，對(duì)飛機(jī)自身的安全也有較大威脅[8]。因此實(shí)際應(yīng)用時(shí)直升機(jī)救生問(wèn)題非常復(fù)雜且難以實(shí)用[9]。實(shí)際上，多少年來(lái)人們主要還是靠消防人員直接冒險(xiǎn)沖進(jìn)樓內(nèi)或人力攀爬（有的建筑一定高度上可以）來(lái)實(shí)施，但少慢差費(fèi)、事倍功半也不安全。如何能“更高”、“更強(qiáng)”、“更省”“更普及”地解決高層建筑消防救生與滅火顯而易見(jiàn)將具有重大的經(jīng)濟(jì)與社會(huì)效益。而本項(xiàng)目提出的通過(guò)動(dòng)力傘，最終使帶滑輪的繩索反扣騎跨住整個(gè)高樓，把該整個(gè)高樓作為救援索道在高樓高處空中的另一“掛靠物”和“支撐點(diǎn)”，然后進(jìn)行救援裝備的運(yùn)送和人員的救生。這種全新、而奇特的高層建筑消防救生裝置，可以基本不受建筑高度限制，較好地解決高層建筑消防救生（也可適當(dāng)附帶滅火）的難題。加之該設(shè)備結(jié)構(gòu)特別簡(jiǎn)單，生產(chǎn)成本低，產(chǎn)品實(shí)施非常簡(jiǎn)便易行，廉價(jià)、快捷，特別易于普及使用。
4 減速器
減速器是本裝置中牽引繩索的重要組成部分，它是原動(dòng)機(jī)和工作機(jī)之間的獨(dú)立的閉式傳動(dòng)裝置，用來(lái)降低轉(zhuǎn)速和增大轉(zhuǎn)矩，以滿(mǎn)足工作需要，在某些場(chǎng)合也用來(lái)增速，稱(chēng)為增速器。減速機(jī)一般用于低轉(zhuǎn)速大扭矩的傳動(dòng)設(shè)備，把電動(dòng)機(jī)、內(nèi)燃機(jī)或其它高速運(yùn)轉(zhuǎn)的動(dòng)力通過(guò)減速機(jī)上的齒數(shù)少的齒輪嚙合大齒輪來(lái)達(dá)到減速的目的。
隨著現(xiàn)代化工業(yè)技術(shù)的高速發(fā)展，機(jī)械化水平的不斷提高，對(duì)齒輪傳動(dòng)裝置的技術(shù)及經(jīng)濟(jì)性能也提出了越來(lái)越高的要求。齒輪傳動(dòng)由于具有傳動(dòng)比較大、傳動(dòng)穩(wěn)定、結(jié)構(gòu)緊湊等優(yōu)點(diǎn)，而得到廣泛的應(yīng)用[1]。齒輪傳動(dòng)在我國(guó)已有了許多年的發(fā)展史， 從60年代開(kāi)始，隨著我國(guó)科學(xué)技術(shù)水平的進(jìn)步和發(fā)展，我國(guó)從世界上許多工業(yè)發(fā)達(dá)國(guó)家引進(jìn)了大量先進(jìn)的傳動(dòng)機(jī)械設(shè)備和技術(shù)，經(jīng)過(guò)我國(guó)機(jī)械科技人員不斷積極的吸收和消化，與時(shí)俱進(jìn)，開(kāi)拓創(chuàng)新地努力奮進(jìn)，我國(guó)的齒輪傳動(dòng)技術(shù)得到了迅速的發(fā)展[10] 。我國(guó)對(duì)齒輪傳動(dòng)進(jìn)行了較深入、系統(tǒng)的研究和試制工作。無(wú)論是在設(shè)計(jì)理論方面，還是在試制和應(yīng)用實(shí)踐方面，均取得了較大的成就，并獲得了許多的研究成果[3]。
世界上一些工業(yè)發(fā)達(dá)國(guó)家，如日本、德國(guó)、英國(guó)、美國(guó)和俄羅斯等，對(duì)齒輪傳動(dòng)的應(yīng)用，生產(chǎn)和研究都十分重視，在結(jié)構(gòu)優(yōu)化、傳動(dòng)性能，傳動(dòng)功率、轉(zhuǎn)矩和速度等方面均處于領(lǐng)先地位，并研制了一些新型的傳動(dòng)技術(shù)，封閉行星齒輪傳動(dòng)、行星齒輪變速傳動(dòng)和微型行星齒輪傳動(dòng)等早已在現(xiàn)代化的機(jī)械傳動(dòng)設(shè)備中獲得了成功的應(yīng)用。圓錐齒輪可用來(lái)實(shí)現(xiàn)兩相交軸之間的傳動(dòng),兩軸交角S稱(chēng)為軸角，其值可根據(jù)傳動(dòng)需要確定，一般多采用90°。錐齒輪的輪齒有直齒、斜齒和曲線齒等形式。直齒和斜齒錐齒輪設(shè)計(jì)、制造及安裝均較簡(jiǎn)單，但噪聲較大，用于低速傳動(dòng)（＜5m/s）；曲線齒錐齒輪具有傳動(dòng)平穩(wěn)、噪聲小及承載能力大等特點(diǎn)，用于高速重載的場(chǎng)合。錐齒輪的輪齒排列在截圓錐體上，輪齒由齒輪的大端到小端逐漸收縮變小。由于這一特點(diǎn)，對(duì)應(yīng)于圓柱齒輪中的各有關(guān)“圓柱”在錐齒輪中就變成了“圓錐”，如分度錐、節(jié)錐、基錐、齒頂錐等。
設(shè)計(jì)減速器時(shí)應(yīng)根據(jù)工作機(jī)的選用條件，技術(shù)參數(shù)，動(dòng)力機(jī)的性能，經(jīng)濟(jì)性等因素，根據(jù)品種減速器的外廓尺寸、傳動(dòng)效率、承載能力、質(zhì)量等，選擇最適合的減速器[6，8]。
7 此次設(shè)計(jì)的意義
如本項(xiàng)目得到實(shí)施，毋庸贅述，能帶來(lái)的各種效益。且不說(shuō)本項(xiàng)目如何如何節(jié)約成本，僅就其可以達(dá)到其它救生滅火設(shè)備難以達(dá)到的更高樓層救生，以及其可以以極低的成本普及使用，從而把眾多生命從原本無(wú)望的高層火災(zāi)死亡的邊緣拉回來(lái)，拯救許多寶貴的生命，其價(jià)值和效益是難以計(jì)量的。其它各種經(jīng)濟(jì)的社會(huì)的效益的巨大也是自明的，無(wú)需一一列舉。
參 考 文 獻(xiàn)
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畢 業(yè) 設(shè) 計(jì)（論 文）開(kāi) 題 報(bào) 告
２．本課題要研究或解決的問(wèn)題和擬采用的研究手段（途徑）：
（1） 本課題要研究解決的問(wèn)題
由于本項(xiàng)目是依據(jù)一種奇特但卻非常簡(jiǎn)便易行的高層建筑消防的全新思路，其結(jié)構(gòu)特別簡(jiǎn)單，故其具體研究開(kāi)發(fā)內(nèi)容相對(duì)較為簡(jiǎn)單。
鋼索、消防器材攜帶，鋼索的拖拽與投擲；
控制好消防器材、鋼索的攜帶、拖拽與投擲；
救生繩索的拋射結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)；
絞盤(pán)機(jī)的速度及其變速性能控制。
（2）擬采用的研究手段
1. 首先通過(guò)網(wǎng)上、圖書(shū)館等收集國(guó)內(nèi)外在高層消防方面的資料，了解這方面的基本信息，進(jìn)行歸納總結(jié)，特別是對(duì)其中先進(jìn)的技術(shù)成果，加以學(xué)習(xí)、吸收消化，為下面的課題開(kāi)展做好準(zhǔn)備。
2. 結(jié)合已有的參考資料，按設(shè)計(jì)流程進(jìn)行設(shè)計(jì)，并進(jìn)行可能的實(shí)驗(yàn)計(jì)算，必要時(shí)借助一些設(shè)備。
3. 在指導(dǎo)老師的指導(dǎo)下，與同班同學(xué)互相協(xié)作，循序漸進(jìn)的認(rèn)真完成本設(shè)計(jì)的每個(gè)環(huán)節(jié)。
4. 使用學(xué)過(guò)的軟件進(jìn)行模擬仿真。
畢 業(yè) 設(shè) 計(jì)（論 文）開(kāi) 題 報(bào) 告
指導(dǎo)教師意見(jiàn)：
1．對(duì)“文獻(xiàn)綜述”的評(píng)語(yǔ)：
2．對(duì)本課題的深度、廣度及工作量的意見(jiàn)和對(duì)設(shè)計(jì)（論文）結(jié)果的預(yù)測(cè)：
指導(dǎo)教師：
年 月 日
所在專(zhuān)業(yè)審查意見(jiàn)：
負(fù)責(zé)人：
年 月 日