高樓火災(zāi)逃生裝置的設(shè)計(jì)【含全套CAD圖紙】
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購(gòu)買設(shè)計(jì)文檔后加 費(fèi)領(lǐng)取圖紙 湘潭大學(xué)畢業(yè)論文 題目: 高樓火災(zāi)逃生裝置 院 (系): 專 業(yè): 學(xué) 號(hào): 姓 名: 指導(dǎo)教師: 完成日期: 湘 潭 大 學(xué) 畢業(yè)論文(設(shè)計(jì))任務(wù)書(shū) 論文(設(shè)計(jì))題目: 高 樓火災(zāi)逃生裝置 學(xué)號(hào): 姓名: 專業(yè): 指導(dǎo)教師: 系主任: 一、 主要內(nèi)容 及基本要求 1、主要研究?jī)?nèi)容 2、 基本要求 通過(guò)調(diào)查研究,查閱相關(guān)資料,撰寫畢業(yè)設(shè)計(jì)開(kāi)題報(bào)告、文獻(xiàn)綜述( 3000外文翻譯(不 少于 3000 漢字 );寫出設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)一份(不少于 10000 字),完成各非標(biāo)準(zhǔn)零件的零件圖和整機(jī)裝配圖的繪制,至少 0號(hào)圖紙兩張;畢業(yè)設(shè)計(jì)完成時(shí),提交畢業(yè)設(shè)計(jì)要求的全部資料。 二、進(jìn)度安排 序號(hào) 各階段完成的內(nèi)容 完成 時(shí)間 1 查閱資料、調(diào)研 第 1~2 周 2 開(kāi)題報(bào)告、制訂設(shè)計(jì)方案 第 2~3 周 3 結(jié)構(gòu)原理研究分析 第 4~5 周 4 結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)及傳動(dòng)系統(tǒng)操縱系統(tǒng)的研究設(shè)計(jì) 第 6~13 周 5 寫出初稿 第 14 周 6 修改,翻譯和整理說(shuō)明書(shū) 第 15 周 7 答辯 第 16 周 四、 應(yīng)收集的資料及主要參考文獻(xiàn) [1]王忠 ,高層建筑管道井防火設(shè)計(jì)不容忽 視 [M], 北京 :機(jī)械工業(yè)出版社 ,1996. [2]王旭 ,高永庭 ,高層建筑安全疏散對(duì)策探討 [J],工業(yè)安全與環(huán)保 1996,11~ 12. [3]吳龍標(biāo) ,張和平 ,陸法同等 ,關(guān)于高層建筑 中幾個(gè)消防問(wèn)題的探討 [J],中國(guó)安全科學(xué)學(xué)報(bào) ,1999 ,24~ 35. [4]胡忠日 ,安全疏散研究的國(guó)內(nèi)外動(dòng)態(tài)和發(fā)展趨勢(shì) [J],消防科學(xué)與技術(shù) ,2001,18~ 19. [5]徐灝 ,機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè) [M],北京 :機(jī)械工業(yè)出版社 ,2001. [6]濮良貴 ,紀(jì)名剛 ,機(jī)械設(shè)計(jì) [M],北京 :高等教育出版社 ,2001 [7]羅圣國(guó) ,李平林,張立乃 ,機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)指導(dǎo)書(shū) [M],北京 :高等教育出版社 ,2001. [8]王光銓 ,機(jī)床電力拖動(dòng)與控制 [M],北京 :機(jī)械工業(yè)出版社 ,2001. [9]劉江南 ,郭克希 ,機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ) [M],湖南大學(xué)出版社 [10]成大先 ,機(jī)械設(shè)計(jì)圖冊(cè) (第 5卷 )[M],北京 :化學(xué)工業(yè)出版社 ,2000. [11]東北工學(xué)院 ,機(jī)械零件零件設(shè)計(jì)手冊(cè) [M],北京 :冶金工業(yè)出版社 ,1979. [12]李維榮 ,標(biāo)準(zhǔn)緊固件實(shí)用手冊(cè) [M],北京 :中國(guó)標(biāo)準(zhǔn)出版社 ,2001. [13]劉鴻文 ,材料力學(xué) [M],北京 :高等教育出版社 ,1992. [14]鄒慧君 ,機(jī)械原 理課程設(shè)計(jì)手冊(cè) [M],北京 :高等教育出版社 ,1998. [15]成大先 ,機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè) [M],化學(xué)工業(yè)出版社 ,2008. [16]],of 000 [17] ]993 I 摘要 在實(shí)際生活中有時(shí)會(huì)遇到緊急的意外情 況,例如,火災(zāi)、地震等。特別是在高樓居住和工作的人員,當(dāng)發(fā)生火災(zāi)時(shí),電梯往往不能使用,如何才能安全、快速地離開(kāi)危險(xiǎn)來(lái)到安全的地面一直以來(lái)都是人們十分關(guān)心的問(wèn)題。因此在高層居住和工作的人員都需要一種安全、可靠、安裝方便、使用簡(jiǎn)單的高樓安全逃生裝置。高樓逃生設(shè)備中較成熟的有逃生傘和放火梯,其中逃生傘至少要求樓層在 220米以上才能使用,而放火梯的使用高度在 15 米以下,這大大的影響了它門得使用范圍。本課題研究的高樓自動(dòng)安全降落逃生裝置則適用于 6- 250 米的高度范圍,這正好可與逃生傘,放火梯優(yōu)勢(shì)互補(bǔ)。該高樓逃生器結(jié) 構(gòu)簡(jiǎn)單,性能可靠,可以安裝在高樓的外墻壁上,遇到緊急情況時(shí)就可以使用,具有較強(qiáng)的實(shí)用性和經(jīng)濟(jì)性。 關(guān)鍵詞: 高樓逃生器;自動(dòng)減速;安全;可靠 n in a of is a to of to So in a of a in at 20 of 5 it of it of is be in a 錄 摘 要 ..................................................................... I ................................................................. I 1 概述 .................................................................... 1 樓逃生器研究的意義 ............................................... 1 內(nèi)外高樓逃生器的主要類型 ......................................... 1 設(shè)計(jì)的創(chuàng)新部分及獨(dú)特優(yōu)勢(shì)分析 ..................................... 2 2 高樓自動(dòng)逃生器的設(shè)計(jì) ................................................... 2 生器簡(jiǎn)介 ......................................................... 2 生器結(jié)構(gòu) ..................................................... 2 生器使用方法 ................................................. 3 生器加速環(huán)節(jié)設(shè)計(jì) ................................................. 3 算傳動(dòng)裝置的總傳動(dòng)比及分配各級(jí)傳動(dòng)比 ......................... 3 算傳動(dòng)裝置的運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力參數(shù) ................................... 4 輪的設(shè)計(jì)與校核 ............................................... 4 的功能和工作原理 ............................................ 14 的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)特點(diǎn) .............................................. 14 的作用 ...................................................... 14 的類 型 ...................................................... 15 按其承載情況分類:轉(zhuǎn)軸和心軸和傳動(dòng)軸 ........................ 15 的材料選擇 .................................................. 15 的設(shè)計(jì)與校核 ............................................... 15 生器速度調(diào)節(jié)環(huán)節(jié)設(shè)計(jì) ............................................ 23 量塊的設(shè)計(jì) .................................................. 25 生器多人循環(huán)環(huán)節(jié)設(shè)計(jì) ............................................ 26 生器安全鎖緊裝置的設(shè)計(jì) .......................................... 27 結(jié)論 ..................................................................... 29 參考文獻(xiàn) ................................................................. 29 致謝 ..................................................................... 30 外文翻譯 ................................................................. 31 1 1 概述 樓逃生器研究的意義 在實(shí)際生活中有時(shí)會(huì)遇到緊急的意外情況。例如,火災(zāi)、地震等。 特別是在高樓居住和工作的人,當(dāng)發(fā)生火災(zāi)時(shí),電梯往往不能使用,而當(dāng)發(fā)生火災(zāi)時(shí),熊熊大火能在 60秒鐘內(nèi)卷入整個(gè)房間,煙霧報(bào)警器和熱報(bào)警器已經(jīng)廣泛應(yīng)用于高層建筑火災(zāi)報(bào)警,但它們只能起到警告的作用;人們?nèi)匀恍栌靡环N裝置來(lái)逃離著火的建筑。如何才能安全、快速地離開(kāi)高處來(lái)到安全的地面一直以來(lái)都是人們十分關(guān)心的問(wèn)題。如果有一種安全可靠,操作方便,價(jià)格合理的救生器備用那么受困的人將非常幸運(yùn),否則他們得想辦法逃離大火。如美國(guó) 911發(fā)生的災(zāi)難,如果設(shè)置了相應(yīng)的逃生裝置可以減少人員的傷亡。 同時(shí)城市火災(zāi)是一種發(fā)生頻率高、涉及面廣、 破壞性大、反響強(qiáng)烈的突發(fā)性災(zāi)害。隨著建筑高度的增加和日趨密集,建筑的安全隱患也越來(lái)越多,即使在發(fā)達(dá)國(guó)家的高樓遇有火災(zāi)、爆炸等事件時(shí),由于時(shí)間、空間等諸多因素的限制,人員自救逃生也是一個(gè)極待解決的重要問(wèn)題。高樓突然失火 ,電梯不能用 ,樓梯阻塞 ,飛不上去也跳不下來(lái) ,怎樣才能迅速逃生, 安全、快速地離開(kāi)現(xiàn)場(chǎng)來(lái)到安全的地面,一直以來(lái)都是人們十分關(guān)心的問(wèn)題, 這樣的情況每年都有發(fā)生 ,也有很多人因無(wú)法逃生而遇難 ,而高樓失火逃生裝置在這樣的環(huán)境下應(yīng)運(yùn)而生。 內(nèi)外高樓逃生器的主要類型 目前國(guó)內(nèi)外高樓逃生器主要有以下幾 種類型: ( 1)包角加手控式:該類逃生器增加鋼絲繩與輪之間的包角,使得鋼絲繩與鋼絲輪之間的摩擦力增加。另外,再利用手控裝置,進(jìn)一步調(diào)節(jié)下降速度的快慢。 ( 2)間歇沖擊式:間歇沖擊式逃生器是通過(guò)間歇撞擊能來(lái)消耗能量,如利用鐘表中的擒縱叉和擒縱輪原理來(lái)消耗能量。 ( 3)液體流動(dòng)阻尼式:液體流動(dòng)阻尼式是利用液體流動(dòng)阻尼把人體勢(shì)能轉(zhuǎn)化成液體熱能,以達(dá)降低速度的目的。其主要特點(diǎn)是由于液體阻尼的大小取決于外負(fù)載,所以不論人體質(zhì)量的大小均能以比較恒定的速度下降。 通過(guò)對(duì)上述幾種逃生器的認(rèn)識(shí),我們認(rèn)為逃生器應(yīng)該具有結(jié)構(gòu)緊 湊,工藝簡(jiǎn)單,安全可靠、使用方便、成本低廉等特點(diǎn)。 高樓逃生設(shè)備中較成熟的有逃生傘和放火梯,其中逃生傘至少要求樓層在 220 米以上才能使用,而放火梯的使用高度在 15 米以下。這大大的影響了它門的使用范圍, 基于此,本文設(shè)計(jì)出高樓自動(dòng)逃生器, 適用于 6- 250米的高度范圍,這正好可與逃生傘,放火梯優(yōu)勢(shì)互補(bǔ)。 2 這樣不僅滿足了高樓逃生器的基本特點(diǎn),而且創(chuàng)新利用了齒輪傳動(dòng)比的調(diào)速功能。此設(shè)計(jì)由于小巧便捷,成本低,特別適宜家庭備用于緊急脫險(xiǎn)。 設(shè)計(jì)的創(chuàng)新部分及獨(dú)特優(yōu)勢(shì)分析 總結(jié)以往逃生器的不足,經(jīng)過(guò)多方面的改進(jìn)與 完善,我們的設(shè)計(jì)形成了自己獨(dú)特的優(yōu)勢(shì)。 ( 1)自動(dòng)調(diào)速。該裝置在逃生者下降的過(guò)程中自動(dòng)調(diào)速,無(wú)需手動(dòng)操作,不需要專業(yè)知識(shí)。解決了以往逃生器兒童、婦女以及老人無(wú)法使用的難題。 ( 2)自動(dòng)實(shí)現(xiàn) s 左右的速度下滑。該裝置的離心力摩擦系統(tǒng),使速度變化趨于和緩,有緩沖作用,使任何人使用都會(huì)保持 ( 3)滿足多人使用。該裝置 正反都可方向旋轉(zhuǎn)且速度相同, 特有的雙線軸結(jié)構(gòu),能滿足多人循環(huán)使用,在有限的時(shí)間里挽救更多人的生命。 ( 4)附加有安全瑣緊裝置。該裝置在人體下落前鎖住逃生 器傳動(dòng)機(jī)構(gòu),使人體安全停留在空中,等待人體位置穩(wěn)定后,打開(kāi)該裝置,人體開(kāi)始下降,逃生器便開(kāi)始工作。該裝置的應(yīng)用可以使人體從開(kāi)始就可以平穩(wěn)下滑,而不會(huì)左右搖擺不定,這樣就避免了人體碰上建筑物而受傷。 2 高樓自動(dòng)逃生器的設(shè)計(jì) 生器簡(jiǎn)介 生器結(jié)構(gòu) 此逃生裝置呈圓柱體。主要由多人循環(huán)環(huán)節(jié)、加速環(huán)節(jié)、以及速度調(diào)節(jié)環(huán)節(jié)四大部分組成。獨(dú)特的速度調(diào)節(jié)器能使逃生速度保持在 s 左右。精心構(gòu)思的多人循環(huán)部分使小小的逃生器能夠挽救多人的生命,精巧的減速器結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單,卻能起到落地前減速的效果。 該逃生器 適用于體重 25~170 總之,此逃生裝置體積小,重量輕,結(jié)構(gòu)經(jīng)湊,工藝簡(jiǎn)單用于緊急脫險(xiǎn)。 此裝置采用直徑 解釋繩子或用鋼絲繩線軸繞成可長(zhǎng)達(dá) 55m,能滿足最高 15層的高樓逃生使用 3 圖 1 逃生器結(jié)構(gòu)圖 生器使用方法 ( 1)將裝置固定在所在樓層,開(kāi)始時(shí),兩根繩子分別纏繞在線軸 1,線軸 2上,并且繞向相反。 ( 2)將安全鎖緊裝置的扳手抬起,使其鎖住傳動(dòng)機(jī)構(gòu)。 ( 3)逃生者 1 號(hào)將身上的繩索掛于線軸 2 上的繩索的掛鉤上,等待人體在空中穩(wěn)定后, 將鎖緊裝置的扳手扳下,跳樓逃生。隨著線軸 2的轉(zhuǎn)動(dòng),線軸 1 同時(shí)的以同一方向轉(zhuǎn)動(dòng),將線軸 1的繩子自動(dòng)收起。待逃生者 1號(hào)降到地面,線軸 1收起的長(zhǎng)度恰好為所在樓層高度,為第二個(gè)人逃生創(chuàng)造了條件。 ( 4)待逃生者 1號(hào)解除繩索掛鉤,逃生者 2號(hào)可以從線軸 1的掛鉤逃生,當(dāng)線軸 1下放的同時(shí),線軸 2自動(dòng)收起,待逃生者 2號(hào)降到地面,線軸 2收起的長(zhǎng)度恰好為所在樓層高度,為第 3個(gè)人逃生創(chuàng)造了條件,于是逃生者 3號(hào)可以使用線軸 2的掛鉤逃生,如此循環(huán),可滿足多人逃生。 生器加速環(huán)節(jié)設(shè)計(jì) 算傳動(dòng)裝置的總傳動(dòng)比及 分配各級(jí)傳動(dòng)比 該逃生器的傳動(dòng)部分采用兩級(jí)加速傳動(dòng),每級(jí)傳動(dòng)比為 4 總傳動(dòng)比為 計(jì)加速 。 算傳動(dòng)裝置的運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力參數(shù) 初始數(shù)據(jù):人下降速度為 s,線軸繞滿時(shí)的半徑為 10體質(zhì)量 200㎏。 各軸轉(zhuǎn)速: Ⅰ軸: nⅠ =60/2∏ /43.3 r/軸: nⅡ = nⅠ × 58.3 r/軸: nⅢ = nⅡ × 95.7 r/軸輸入功率: 人對(duì)線軸的輸入功率 :P0=軸 : PⅠ = 軸: PⅡ = PⅠ ×η r =W Ⅲ軸: PⅢ = PⅡ ×η r =軸輸入轉(zhuǎn)矩 : Ⅰ軸: TⅠ =9550 PⅠ /nⅠ =· m Ⅱ軸: TⅡ = 9550 PⅡ /nⅡ =· m Ⅲ軸: TⅢ = 9550 PⅢ /nⅢ =· m 輪的設(shè)計(jì)與校核 (一) 齒輪 1(大齒輪)、 2(小齒輪)的設(shè)計(jì)計(jì)算 1. 齒輪類型,材料,熱處理及精度 為利于機(jī)器的平穩(wěn),壽命及制造方便,故選用直齒齒輪傳動(dòng)。 此 機(jī)器為一般工作機(jī)器,選用 8級(jí)精度,采用鑄造制造。齒輪材料均使用 40質(zhì)),硬 度為 280 齒輪 1(大齒輪) 0,小齒輪 4, 2. 初步設(shè)計(jì)齒輪傳動(dòng)的主要尺寸 按齒面接觸強(qiáng)度設(shè)計(jì) 2131 )][(12??????? 確定各參數(shù)的值 ①試選載荷系數(shù) 選取區(qū)域系數(shù) Z , 端面重合度 ??, ??,則 ????②查表得:接觸疲勞極限 σ 10初步計(jì)算許用接觸應(yīng)力 [σ =39σ 5 ③查表得:彈性影響系數(shù)寬系數(shù) ?①齒輪 1(大齒輪)的分度圓直徑 1d 2131 )][(12??????? ? 39 43 ???????? ②計(jì)算圓周速度 ? 100060 11 ?? ????? ?、塾?jì)算齒寬 1b 和模數(shù) 1m 計(jì)算齒寬 1b 1b = 721 ??算摸數(shù) 1m 初選螺旋角 ? =14? 1m = 4c o o ??④計(jì)算齒寬與高之比 ? ⑤計(jì)算縱向重合度 ??=d a a n ?????=計(jì)算載荷系數(shù) K 使用系數(shù) 1 根據(jù) ,8級(jí)精度 , 查表得 動(dòng)載系數(shù) 查表得:齒向載荷分布系數(shù) K?H=表得 : K?F=表得 : K?H=?載荷系數(shù) : K= K K K?=1× 按實(shí)際載荷系數(shù)校正所算得的分度圓直徑 d1 =144×145 ⑧計(jì)算模數(shù) 4c o 5c o ???4. 齒根彎曲疲勞強(qiáng)度設(shè)計(jì) 由彎曲強(qiáng)度的設(shè)計(jì)公式 )][(c ??? ?? ⑴ 確定公式內(nèi)各計(jì)算數(shù)值 ① 齒輪傳遞的轉(zhuǎn)矩 = m 確定齒數(shù) z 因?yàn)槭怯昌X面,故取 601 ?z , 24 傳動(dòng)比誤差 i= u= 1 ??? i=0 ② 計(jì)算 當(dāng)量齒數(shù) o 1? ?o 2? ?③ 初選齒寬系數(shù) 由 表查得 = 初選螺旋角 初定螺旋角 = 14 ⑤ 載荷系數(shù) K K= K K K K =1× 查取 齒形系數(shù) Y 和應(yīng)力校正系數(shù) Y 查 得 : 齒形系數(shù)應(yīng)力校正系數(shù) 重合度系數(shù) Y 端面重合度近似為 = [2111 ) ] ? [ 1/60+ 1/24) ]× = t?= tg n? /)= = ? ? o ct ? t??? 7 則重合度系數(shù)為 ?? 螺旋角系數(shù)? 0? o?? ??Y⑨ 計(jì)算大小齒輪的 ][ ??安全系數(shù)由表查得 S = 到彎曲疲勞強(qiáng)度極限 小齒輪?大齒輪?查表得彎曲疲勞壽命系數(shù) : 取彎曲疲勞安全系數(shù) S= F? ]1 = ??[ F? ]2 = ??01 59 1 11 ???Y ? ?? 015 2 22 ???Y ? ?? 大齒輪的數(shù)值大 ⑵ 設(shè)計(jì)計(jì)算 ① 計(jì)算模數(shù) n o 243??? ??????? 對(duì)比計(jì)算結(jié)果,由齒面接觸疲勞強(qiáng)度計(jì)算的法面模數(shù) 1357整為標(biāo)準(zhǔn)模數(shù) ,取 要按接觸疲勞強(qiáng)度算得 的分度圓直徑 145計(jì)算應(yīng)有的齒數(shù) z1= 14取 60 那么 24 ② 幾何尺寸計(jì)算 8 計(jì)算中心距 a=? 21 = 中心距圓整為 65計(jì)算大 度圓直徑 14co s ??45mm 14co s ??0計(jì)算齒輪寬度 2B = ???圓整的 B B 圖 2 齒輪 1(大齒輪 9 3 齒輪 2圖(小齒輪) (二) 齒輪 3(大齒輪)、齒輪 4(小齒輪)的設(shè)計(jì)計(jì)算 1. 齒輪類型,材料,熱處理及精度 為利于機(jī)器的平穩(wěn),壽命及制造方便,故選用直齒齒輪傳動(dòng)。 此機(jī)器為一般工作機(jī)器,選用 8級(jí)精度,采用鑄造制造。齒輪材料均使用 40質(zhì)),硬 度為 280 齒輪 3(大齒輪) 42小齒輪 174 ?z , 2. 初步設(shè)計(jì)齒輪傳動(dòng)的主要尺寸 按齒面接觸強(qiáng)度設(shè)計(jì) 2333 )][(12??????? 確定各參數(shù)的值 ①試選載荷系數(shù) 選取區(qū)域系數(shù) Z , 端面重合度 ??, ??,則 ???? 10 ②查表得:接觸疲勞極限 σ 10初步計(jì)算許用接觸應(yīng)力 [σ =39σ ③查表得:彈性影響系數(shù)寬系數(shù) ?設(shè)計(jì)計(jì)算 ①齒輪 3(大齒輪)的分度圓直徑3][(12??????? ? 39 43 ???????? ②計(jì)算圓周速度 ? 100060 33 ?? ????? ?、塾?jì)算齒寬3513 ??dd?算摸數(shù)3 =14? 3m= 4co 2co ??④計(jì)算齒寬與高之比 133 ?? ⑤計(jì)算縱向重合度 ??=d a a n ?????=計(jì)算載荷系數(shù) K 使用系數(shù) 1 根據(jù) ,8級(jí)精度 , 查表得 動(dòng)載系數(shù) 查表得:齒向載荷分布系數(shù) K?H=表得 : K?F=表得 : K?H=?載荷系數(shù) : K= K K K?H K?H=1× 按實(shí)際載荷系數(shù)校正所算得的分度圓直徑 d3 =102× 11 ⑧計(jì)算模數(shù)4c o 5c o ??4. 齒根彎曲疲勞強(qiáng)度設(shè)計(jì) 由彎曲強(qiáng)度的設(shè)計(jì)公式 )][(c ??? ?? ⑴ 確定公式內(nèi)各計(jì)算數(shù)值 ① 齒輪傳遞的轉(zhuǎn)矩 = m 確定齒數(shù) z 因?yàn)槭怯昌X面,故取 423 ?z, 17 傳動(dòng)比誤差 i= u= 3 ??? i= 允許 ② 計(jì)算當(dāng)量齒數(shù) o 3? ?o 4? ?③ 初選齒寬系數(shù) 由表查得 = 初選螺旋角 初定螺旋角 = 14 ⑤ 載荷系數(shù) K K= K K K K =1× 查取 齒形系數(shù) Y 和應(yīng)力校正系數(shù) Y 查 得 : 齒形系數(shù)應(yīng)力校正系數(shù) 重合度系數(shù) Y 端面重合度近似為 = [2111 ) ] ? [ 1/42+ 1/17) ]× = t?= tg n? /)= = ? ? o ct ? t??? 12 則重合度系數(shù)為 ?? 螺旋角系數(shù)? 0? o?? ??Y⑨ 計(jì)算大小齒輪的 ][ ??安全系數(shù)由表查得 S = 到彎曲疲勞強(qiáng)度極限 小齒輪?大齒輪?查表得 彎曲疲勞壽命系數(shù) : 取彎曲疲勞安全系數(shù) S= F? ]1 = ??[ F? ]2 = ??01 59 1 11 ???Y ? ?? 015 2 22 ???Y ? ?? 大齒輪的數(shù)值大 ⑵ 設(shè)計(jì)計(jì)算 ② 計(jì)算模數(shù) n o 243??? ??????? 對(duì)比計(jì)算結(jié)果,由齒面接觸疲勞強(qiáng)度計(jì)算的法面模數(shù) 1357整為標(biāo)準(zhǔn)模數(shù) ,取 要按接觸疲勞強(qiáng)度算得的分度圓直徑 計(jì)算應(yīng)有的齒數(shù) z3= 取 42 那么 17 ② 幾何尺寸計(jì)算 13 計(jì)算中心距 a=?( 43 =中心 距圓整為 45計(jì)算大 度圓直徑 ??05mm ??算齒輪寬度 4B = ???圓整的 B 圖 4 齒輪 3(大齒輪) 14 圖 5 齒輪 4(小齒輪) 的功能和工作原理 軸是支承轉(zhuǎn)動(dòng)零件并與之一起回轉(zhuǎn)以傳遞運(yùn)動(dòng)、扭矩或彎矩的機(jī)械零件。一般為金屬圓桿狀,各段可以有不同的直徑。機(jī)器中作回 轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)的零件就裝在軸上。根據(jù)軸線形狀的不同,軸可以分為曲軸和直軸兩類。根據(jù)軸的承載情況,又可分為:①轉(zhuǎn)軸,工作時(shí)既承受彎矩又承受扭矩,是機(jī)械中最常見(jiàn)的軸,如各種 減速器 中的軸等。② 心軸 ,用來(lái)支承轉(zhuǎn)動(dòng)零件只承受彎矩而不傳遞扭矩,有些心軸轉(zhuǎn)動(dòng),如 鐵路車輛 的軸等,有些心軸則不轉(zhuǎn)動(dòng),如支承 滑輪 的軸等。③ 傳動(dòng)軸 ,主要用來(lái)傳遞扭矩而不承受彎矩,如 起重機(jī) 移動(dòng)機(jī)構(gòu)中的長(zhǎng)光軸、汽車的驅(qū)動(dòng)軸等。軸的材料主要采用碳素鋼或合金鋼,也可采用 球墨鑄鐵 或 合金鑄鐵 等。軸的工作能力一般取決于強(qiáng)度和剛 度,轉(zhuǎn)速高時(shí)還取決于振動(dòng)穩(wěn)定性。 的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)特點(diǎn) 軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)是確定軸的合理外形和全部結(jié)構(gòu)尺寸,為軸設(shè)計(jì)的重要步驟。它由軸上安裝零件類型、尺寸及其位置、零件的固定方式,載荷的性質(zhì)、方向、大小及分布情況,軸承的類型與尺寸,軸的毛坯、制造和裝配工藝、安裝及運(yùn)輸,對(duì)軸的變形等因素有關(guān)。設(shè)計(jì)者可根據(jù)軸的具體要求進(jìn)行設(shè)計(jì),必要時(shí)可做幾個(gè)方案進(jìn)行比較,以便選出最佳設(shè)計(jì)方案,以下是一般軸結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原則: 1、節(jié)約材料,減輕重量,盡量采用等強(qiáng)度外形尺寸或大的截面系數(shù)的截面形狀; 2、易于軸上零件精確定位、穩(wěn)固、 裝配、拆卸和調(diào)整; 3、采用各種減少應(yīng)力集中和提高強(qiáng)度的結(jié)構(gòu)措施; 4、便于加工制造和保證精度。 的作用 軸的作用:支承回轉(zhuǎn)件、傳遞運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力。 15 的類型 軸按受載荷不同分: 轉(zhuǎn)軸:既受轉(zhuǎn)矩又受彎矩。 心軸:只受彎矩。 傳動(dòng)軸:只受轉(zhuǎn)矩。 按軸的形狀分:直軸和曲軸 按其承載情況分類:轉(zhuǎn)軸和 心軸 和 傳動(dòng)軸 轉(zhuǎn)軸其特點(diǎn)是:工作時(shí)既承受彎矩又承受扭矩,是機(jī)械中最常見(jiàn)的軸,如各種 減速器 中的軸等。 心軸 用其特點(diǎn)是:來(lái)支承轉(zhuǎn)動(dòng)零件只承受彎矩而不傳遞扭矩,有些 心軸轉(zhuǎn)動(dòng),如 鐵路車輛 的軸等,有些心軸則不轉(zhuǎn)動(dòng),如支承 滑輪 的軸等。 傳動(dòng)軸 其特點(diǎn)是:主要用來(lái)傳遞扭矩而不承受彎矩, 如 起重機(jī) 移動(dòng)機(jī)構(gòu)中的長(zhǎng)光軸、汽車的驅(qū)動(dòng)軸等。軸的材料主要采用碳素鋼或合金鋼,也可采用 球墨鑄鐵 或 合金鑄鐵 等。 的材料選擇 選擇軸的材料首先要有足夠的強(qiáng)度,對(duì)應(yīng)力集中敏感性低,其次還須能滿足剛度、耐磨性、耐腐蝕性等方面的要求,并具有良好的加工工藝性,且價(jià)格低廉、易于獲得。還要有經(jīng)濟(jì)性、合理性、適用性。在 45 號(hào)剛、 些材料中,經(jīng)過(guò)對(duì)比,選取 45號(hào)剛為軸的材料。 45 號(hào)剛化學(xué)成分是含碳( C)量是 量為 量 <=在設(shè)計(jì)毛胚直徑 <100,經(jīng)正火處理,其硬度為 170~217抗拉強(qiáng)度 極限為 ??,屈服強(qiáng)度極限為 ?,彎曲疲勞極限為 P?? ,剪切疲勞極限為 ?? ,許用彎曲應(yīng)力為 55p ??,具有價(jià)格便宜, 經(jīng)過(guò)調(diào)質(zhì)(或正火)后,可得到較好的切削性能,而且能獲得較高的強(qiáng)度和韌性等綜合機(jī)械性能的優(yōu)點(diǎn),所以材料選擇 45鋼。 的設(shè)計(jì)與校核 ( 1)Ⅰ軸的設(shè)計(jì)與校核 已知軸上所傳動(dòng)扭矩為 ? 選擇材料 45 號(hào)剛,正火處理,硬度170~217拉強(qiáng)度極限 ??,屈服強(qiáng)度極限 ?,抗彎疲勞極限 P?? ,剪切疲勞極限為 ?? ,許用彎曲應(yīng)力 55p ?? 則按許用切應(yīng)力計(jì)算軸徑的計(jì)算式得 3 16? 16 代入數(shù)據(jù)得 取軸的最小直徑 即 , 選擇軸承:選擇深溝球軸承,主要承受徑向載荷也能承受一定的軸向載荷。 處選擇軸承 6006型,其基本尺寸: , , , Ⅰ軸結(jié)構(gòu)如圖 圖 6 Ⅰ軸結(jié)構(gòu)圖 軸的受力分析和校核 大齒輪受力 t ? 1tF =線軸受力 t ? 計(jì)算支承反力 ?? ??? ???= =1348 N 17 水平受力圖水平彎矩垂直受力分析垂直彎矩合成彎矩圖圖 7 校核Ⅰ軸 表 1 載荷 水平面 H 垂直面 V 支反力 F = =257N =1348 N =彎矩 1M=89883 N·m m 2M=74411 N·m m 扭矩 T TⅠ =191250 N·m m 18 許用應(yīng)力值 查表得 [σ 0b]=[σ 60 力校正系數(shù) α =[σ [σ 0b]=量轉(zhuǎn)矩 α · 量彎矩 在線軸中間截面 處 MⅠ =141774 N· 右側(cè)軸承中間截面處 MⅡ =132288 N· 第三強(qiáng)度理論,計(jì)算應(yīng)力為 221( T )????? 316?代入數(shù)據(jù)得 ? ? ?? ??故軸強(qiáng)度滿足要求 ( 2) Ⅱ軸的設(shè)計(jì)與校核 已知軸上所傳動(dòng)扭矩為 ? 擇材料 45 號(hào)剛,正火處理,硬度170~217拉強(qiáng)度極限 ??,屈服強(qiáng)度極限 ?,抗彎疲勞極限 P?? ,剪切疲勞極限為 ?? ,許用彎曲應(yīng)力 55p ?? 則按許用切應(yīng)力計(jì)算軸徑的計(jì)算式得 3 16?代入數(shù)據(jù)得 取軸的最小直徑 即 , 選擇軸承:選擇深溝球軸承,主 要承受徑向載荷也能承受一定的軸向載荷。 處選擇軸承 6004型,其基本尺寸: , , , Ⅱ軸結(jié)構(gòu)如圖 19 圖 8 Ⅱ軸結(jié)構(gòu)圖 軸的受力分析和校核 大齒輪受力 TⅡ / 1tF =850N 小齒輪受力 TⅡ / =486N 載荷 水平面 H 垂直面 V 支反力 F 總彎矩 扭矩 T = = = =M=40951 N·m m 2M=21771 N·m m TⅠ =70100 N·m m 20 合成彎矩圖垂直彎矩垂直受力分析水平彎矩水平受力圖圖 9 Ⅱ軸校核 許用應(yīng)力值 查表得 [σ 0b]=[σ 60 力校正系數(shù) α =[σ [σ 0b]=量轉(zhuǎn)矩 α 1359 N· 量彎矩 在小齒輪中間截面處 MⅠ =58207 N· 在大齒輪中間截面處 MⅡ =46744 N· 第三強(qiáng)度理論,計(jì)算應(yīng)力為 221( T )????? 21 316?代入數(shù)據(jù)得 ? ? ?? ??故軸強(qiáng)度滿足要求 ( 3)Ⅲ軸的設(shè)計(jì)與校核 已知軸上所傳動(dòng)扭矩為 ? 選擇材料 45 號(hào)剛,正火處理,硬度170~217拉強(qiáng)度極限 ??,屈服強(qiáng)度極限 ?,抗彎疲勞極限 P?? ,剪切疲勞極限為 ?? ,許用彎曲應(yīng)力 55p ?? 則按許用切應(yīng)力計(jì)算軸徑的計(jì)算式得 3 16?代入數(shù)據(jù)得 取軸的最小直徑 即 , 選擇軸承:選擇深溝球軸承,主要承受徑向載荷也能承受一定的軸向載荷。 處選擇軸承 6004型,其基本尺寸: , , , Ⅲ軸的結(jié)構(gòu)圖 圖 10 Ⅲ軸結(jié)構(gòu)圖 22 軸的受力分析和校核 小齒輪 受力 TⅢ / =440N 減速盤受力 減速盤半徑 R=80 TⅢ /R=許用應(yīng)力值 查表得 [σ 0b]=[σ 60 力校正系數(shù) α =[σ [σ 0b]=量轉(zhuǎn)矩 α 5163 N· 量彎矩 在線軸中間截面處 MⅠ =42661 N· 在右側(cè)軸承中間截面處 M Ⅱ =31145N· m 按第三強(qiáng)度理論,計(jì)算應(yīng)力為 221( T )????? 316?代入數(shù)據(jù)得 ? ? ?? ??故軸強(qiáng)度滿足要求 載荷 水平面 H 垂直面 V 支反力 F = == =1220N 總彎矩 1M=39825 N·m m 2M=27203 N·m m 扭矩 T TⅠ =25700 N·m m 23 合成彎矩圖垂直彎矩垂直受力分析水平彎矩水平受力分析圖 11 Ⅲ軸校核 生器速度調(diào)節(jié)環(huán)節(jié)設(shè)計(jì) 24 速度調(diào)節(jié)器是此裝置的關(guān)鍵環(huán)節(jié),這部分結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單,亦相當(dāng)實(shí)用,能自動(dòng)將速度控制在 s 左右或者更小。主要由帶槽圓盤、離心塊、彈簧以及摩擦導(dǎo)槽構(gòu)成,其結(jié)構(gòu)如下圖所示: 圖 12 速度控制器 正 面圖 圓盤半徑為 8簧勁度系數(shù)為 1N/簧的預(yù)緊拉力為 量體質(zhì)量為150g。帶槽圓盤上有四個(gè)導(dǎo)槽,每個(gè)槽內(nèi)有一個(gè)質(zhì)量塊,質(zhì)量塊只能在槽內(nèi)沿半徑方向來(lái)回運(yùn)動(dòng),質(zhì)量塊的一端用彈簧連接在圓盤彈簧槽中的小軸上,質(zhì)量塊與摩擦槽的接觸端裝有梯形橡膠塊,其形狀與摩擦槽吻合,摩擦槽設(shè)計(jì)成梯形槽如圖所示,以增大摩擦力。 速度控制器根據(jù)離心原理設(shè)計(jì)。圓盤靜止時(shí),彈簧為拉伸狀態(tài),所以質(zhì)量塊不向外運(yùn)動(dòng)。當(dāng)圓盤旋轉(zhuǎn)時(shí),質(zhì)量塊有向外飛離的趨勢(shì),隨圓盤轉(zhuǎn)速的增加,離心力也增加,當(dāng)圓盤轉(zhuǎn)速達(dá)到 895.7 r/,即下降速度為 s 左右時(shí)。質(zhì)量塊離心力剛好使得摩擦塊與摩擦槽接觸并產(chǎn)生足夠大的摩擦力,使人體以 s 左右速度下降。之后 25 由于線軸繞線半徑越來(lái)越小,人體的下降速度會(huì)更小,如此更有利于人體安全下落和著地。當(dāng)下降速度減到 s,質(zhì)量塊的離心力小于彈簧的拉力,彈簧收縮,質(zhì)量塊被拉回內(nèi)側(cè),若圓盤速度再次增大,質(zhì)量塊再次使之減速,如此反復(fù),圓盤的速度便被控制在 到穩(wěn)速的目的 。 圖 13 速度控制器側(cè)面圖 量塊的設(shè)計(jì) 質(zhì) 量塊采用 45鋼,尺寸如圖 26 圖 14 質(zhì)量塊尺寸 生器多人循環(huán)環(huán)節(jié)設(shè)計(jì) 逃生器多人循環(huán)環(huán)節(jié)構(gòu)思巧妙,設(shè)計(jì)和制造都很簡(jiǎn)單,結(jié)構(gòu)如圖所示。 線軸上的繩子起初是反向繞在一起的,繩的一端固定在轉(zhuǎn)軸上,其余的繩依次繞在轉(zhuǎn)軸上,繩的自由端在最外圈,用力拉自由端,轉(zhuǎn)軸就會(huì)轉(zhuǎn)動(dòng)。在轉(zhuǎn)軸上裝有線性軸承,滑動(dòng)塊摩擦片組件上的兩銷軸插在線性軸承內(nèi),滑動(dòng)塊摩擦片組件可沿轉(zhuǎn)軸的經(jīng)向滑動(dòng)。當(dāng)繩受到拉力,轉(zhuǎn)軸轉(zhuǎn)動(dòng),轉(zhuǎn)軸通過(guò)銷軸帶動(dòng)滑動(dòng)塊摩擦片組件旋轉(zhuǎn),滑動(dòng)塊摩擦片受到 離心力沿經(jīng)向向外滑動(dòng),直到摩擦片接觸外殼?;瑒?dòng)塊摩擦片組件給外殼正壓力,同時(shí)其在外殼內(nèi)表面滑動(dòng),于是產(chǎn)生摩擦阻力矩來(lái)平衡繩所受的拉力產(chǎn)生的拉力矩 [15] 。 27 圖 15 雙線軸結(jié)構(gòu) 因此該逃生器的優(yōu)點(diǎn)有三點(diǎn): 1. 正反都可方向旋轉(zhuǎn)且速度相同。 2. 繩與轉(zhuǎn)軸之間的聯(lián)結(jié)可靠。 3. 離心力的利用率高,活動(dòng)塊產(chǎn)生的摩擦力矩大。 使用時(shí)逃生者 1號(hào)將身上的繩索掛于線軸 2上的繩索的掛鉤上,等待人體在空中穩(wěn)定后,將鎖緊裝置的扳手扳下,跳樓逃生。隨著線軸 2的轉(zhuǎn)動(dòng),線軸 1 同時(shí)的以同一方向轉(zhuǎn)動(dòng),將線軸 1的繩子自動(dòng)收起。待逃 生者 1號(hào)降到地面,線軸 1收起的長(zhǎng)度恰好為所在樓層高度,為第二個(gè)人逃生創(chuàng)造了條件 [16]。 待逃生者 1號(hào)解除繩索掛鉤,逃生者 2號(hào)可以從線軸 1的掛鉤逃生,當(dāng)線軸 1下放的同時(shí),線軸 2自動(dòng)收起,待逃生者 2號(hào)降到地面,線軸 2收起的長(zhǎng)度恰好為所在樓層高度,為第 3個(gè)人逃生創(chuàng)造了條件,于是逃生者 3號(hào)可以使用線軸 2的掛鉤逃生,如此循環(huán),可滿足多人逃生。 生器安全鎖緊裝置的設(shè)計(jì) 逃生器安全鎖緊裝置的應(yīng)用及原理圖如圖所示 28 圖 16 逃生器安全鎖緊裝置的應(yīng)用及原理圖 使用順序: ( 1)將裝置固定在所在樓層,開(kāi)始時(shí) ,兩根繩子分別纏繞在線軸 1,線軸 2上,并且繞向相反。 ( 2)將安全鎖緊裝置的扳手抬起,使其鎖住傳動(dòng)機(jī)構(gòu)。 ( 3)逃生者 1 號(hào)將身上的繩索掛于線軸 2 上的繩索的掛鉤上,等待人體在空中穩(wěn)定后,將鎖緊裝置的扳手扳下,跳樓逃生。隨著線軸 2的轉(zhuǎn)動(dòng),線軸 1 同時(shí)的以同一方向轉(zhuǎn)動(dòng),將線軸 1的繩子自動(dòng)收起。待逃生者 1號(hào)降到地面,線軸 1收起的長(zhǎng)度恰好為所在樓層高度,為第二個(gè)人逃生創(chuàng)造了條件 [17]。 將安全鎖緊裝置的把手提起,與把手連接在一起的凸輪隨即卡住了傳動(dòng)齒輪 3,使其不能轉(zhuǎn)動(dòng),傳動(dòng)部分被卡住,同時(shí)線軸也就不能轉(zhuǎn)動(dòng),這樣 就使得逃生者不下降,而停留在空中,當(dāng)逃生者位置穩(wěn)定后,逃生者就可以用手將裝置的扳手扳下,凸輪離開(kāi)齒輪 3,齒輪 3開(kāi)始轉(zhuǎn)動(dòng),逃生者開(kāi)始下降,逃生器開(kāi)始正常工作。 本裝置的設(shè)計(jì)目的就是使生者下落前身體穩(wěn)定在空中,以最大程度減少下落過(guò)程中由于人體起初的不穩(wěn)定造成的空中搖擺,讓逃生者安全下落。同時(shí)也給了逃生者心理和行動(dòng)上一定的準(zhǔn)備時(shí)間,使本逃生裝置的更加人性化。 29 結(jié)論 很多國(guó)家設(shè)立的專門科研機(jī)構(gòu)和生產(chǎn)廠家聯(lián)合,推出各種實(shí)用性強(qiáng)、價(jià)格大眾化的逃生產(chǎn)品。最關(guān)鍵的是,很多國(guó)家有充足的逃生預(yù)案,并且高頻率地進(jìn)行模擬體驗(yàn)。 俗話說(shuō)熟能生巧,在大量咨詢、體驗(yàn)、工具的輔助下,國(guó)外民眾逃生能力有了巨大的提高。認(rèn)真分析國(guó)內(nèi)外相關(guān)技術(shù)的最新發(fā)展動(dòng)向,填補(bǔ)我國(guó)消防應(yīng)急救援裝備技術(shù)的漏洞,這些都急待解決。 本文設(shè)計(jì)出高樓自動(dòng)逃生器, 適用于6-250米的高度范圍,這正好適應(yīng)這樣的趨勢(shì),可與逃生傘,放火梯- 1.請(qǐng)仔細(xì)閱讀文檔,確保文檔完整性,對(duì)于不預(yù)覽、不比對(duì)內(nèi)容而直接下載帶來(lái)的問(wèn)題本站不予受理。
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