机械设计说明书

1循环使用的安全逃生装置说明书设计者：XXX，XXX，XXX（浙江工业大学XXXXXXXXXX，杭州310024）作品内容简介通过创新的设计思想设计了一套循环使用的逃生装置。本设计主要用于火灾等突发灾害来袭之时，电梯无法工作，帮助居住在高楼的市民安全迅速离开火场，保证人身安全。本设计是由逃生绳索、逃生钩、简易缓降器、简易保护器三部分组成。逃生绳索的逃生钩模仿剪刀的构造，在剪片握内侧添加弹簧，控制受力形式。绳索采用军用航空钢丝，外包用尼龙绳编织，结实可靠耐火耐高温。缓降器采用简单的钢丝环绕增加摩擦的方式。保护器人性化设计，更多的照顾了老人和小孩。相比同类产品，我们的作品简单可靠低成本，面向普通家庭，保证功能又节约材料，与世界环保主题同行关键词：可循环，高空逃生，简单可靠，环保联系人：XXX、联系电话：XXXXXXXXXXX，EMAIL:[e-mail]。1研制背景及意义目前消防应急救援装备能力与高层建筑的发展严重失衡，一是装备的举高和远射能力远远落后于高层建筑的高度发展，现有的消防水罐车喷水灭火能力仅仅为8层楼高，最高的云梯车举高能力也只有15层左右，对于更高的高层建筑火灾来说，这些应急救援逃生装备只能望楼兴叹；二是装备的体积庞大、机动性差，受道路交通、建筑周边环境影响严重，经常因地形复杂、障碍阻挡等原因而延误时机，三是装备的救援能力差，现有云梯车一次升降只能营救2至3人，一旦遇上特大火灾，不能满足现场实际救援需要。随着我国工业化、城市化进程的不断加快，上述矛盾也将日益突出，已有数据显示，我国一些发达城市高层建筑火灾事故已经呈现加速上升态势。针对目前的被动状况，认真分析国内外相关技术的最新发展动向，填补我国消防应急救援装备技术的漏洞，迫在眉睫。随着社会的发展，社会财富日益增多，加上各种新设备、新材料、新工艺的大量开发和应用，用火、用电、用气范围日益扩大，潜在的火灾危险因素越来越多，火灾的危害性也越来越大，火灾已成为各种灾害中发生频繁且毁灭性较大的灾害之一，随着高楼的日益增多，也给消防工作带来巨大压力。当火灾发生时；如何能保证高楼内生活或工作的市民，他们的人生安全已经成为非常严峻的问题。仅在这十年里国内外关於“火灾安全逃生装置”的专利申请已超过五六十种之.但多数为：单线式、钢丝绳、及机械化的逃生器。用机械旋转控制实现下行逃生;使用时将人吊在空中，绳子自动回位旋转。操作复杂且占用时间，影响效率。并且逃生器也比较重，大部份机械装置跟随人落到地上，安全性不高，对老人及小孩尤其不适用。除此之外，逃生器中最昂贵的有云梯、消防车之类的火灾安全逃生装置，其成本较高、体积大。难以普及于民众家庭安装和消费，一般只有专业的消防队才能配置。高层火灾自行逃生基本不可能近千高楼逃生设备几乎为零，如果高楼有了救生设备，情况就大不一样了，大部分高层建筑并没设置避难层。既然高楼大厦存在发生火灾的隐患。（国家消防部门要采取多种救灾方法主要是实施自救为主并用“消防法”强制居住高楼居民家里必须备有遇灾逃生工具。）如某栋高楼的居民遇到终生难逢的大火灾，居民手中沒有一种得心应手的逃生工具，单等消防人员前來抡救往往错过逃生的第一时间，其后果不可设想。本发明人本着“消灾救人”的目的，而研发了“巧力夹高楼2逃生裝置”。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。2主要功能和性能指标2.1主要功能现在全球高楼矗立，当其发生火灾或者其他危险情况，需要人立即高空逃生，那么一般的光有绳索是没有用的，还必须有一个安全的固定地点才行。我们的作品其一就是以绳子本身为固定点，实现逃生时保险绳的安全固定地点未能解决的问题。更重要的是解决因楼层过高，绳子长度不足。绳子一般在20~40米，而现在的楼层一般都超过400米。一根绳子根本无法彻底解决逃生问题，而我们的作品设计使绳子可重复使用，解决绳长难题。还有温馨设计：适合老人儿童的保护器。2.2性能指标2.2.1逃生绳图1逃生绳规格：长25m直径：8mm。材质：内芯用直径3.2mm的军用航空钢丝，外包用尼龙绳编织。最小断裂拉力（N）：＞24700经高温处理后的最小断裂拉力（N）：＞24700经低温处理后的最小断裂拉力（N）：＞1、24700经高温处理后的断裂延伸率（%）：＜8经低温处理后的断裂延伸率（%）：＜9经清水浸湿后的断裂延伸率（%）：＜103抗冲击性能：安全绳经高2M、300KG的负载自由落体冲击后，无断裂现象。适用范围：本产品内装有25m救生绳，适用于家庭住宅、医院、旅馆、写字楼、公共娱乐场所、劳动密集型的生产场所发生火灾时的救生设施。2.2.2简易缓降器图2简易缓降器最大使用负荷量，比标准增加25%，超过目前标准最大负荷100公斤的规格，简易缓降器的最大使用负荷是125公斤；最可靠的救生缓降器，其采用独特的摩擦阻尼结构，使它的下滑速度非常平稳，远远优于其他产品，在负荷100公斤运行时其下降速度仅为0.64米/秒，远远小于国家标准限定的最大下降速度1.5米/秒，使乘坐人员感觉非常平稳，意味着乘坐本缓降器更安全、可靠、舒服。2.2.3逃生钩图3逃生钩4材料名称:45#优质碳素钢标准号:GB699-88试样尺寸:25试样状态:退火钢抗拉强度:≥600(MPa)屈服强度:≥355(MPa)延长率:≥16%断面收缩率:≥40%布氏硬度:≤197(Hblackeye)材料化学成分组成：元素比例(%)碳C0.42～0.50铬Cr≤0.25锰Mn0.50～0.80镍Ni≤0.25磷P≤0.035硫S≤0.035硅Si0.17～0.37特性及应用:未热处理时：HB≤229热处理：正火冲击功：Aku≥39J强度较高，塑性和韧性尚好，用于制作承受负荷较大的小截面调质件和应力较小的大型正火零件，以及对心部强度要求不高的表面淬火零件，如曲轴、传动轴、齿轮、蜗杆、键、销等。水淬时有形成裂纹的倾向，形状复杂的零件应在热水或油中淬火。焊接性差2.2.4保护器图4保护器可承载成人2~3人，特别适合老人儿童。5保护器设计成椅子形状，保证安全可靠的同时还很舒服，并且不仅面向成人，老人小孩尤其收益。还有承载能力的设计适用于多人同时逃生，节省了一个个逃生的时间。3设计方案3.1逃生钩设计弹簧的设计使钩子的扣紧与张开，通过绳子的拉紧与放松控制来实现，而绳子的拉紧与放松由重力控制（当弹簧仅承受整个装置本身的重力时，钩子出于临界扣紧状态，仅当人给它一个向上的外力，钩子才会张开）。图5逃生钩三维图图6逃生钩三维图3.2简易缓降器设计缓降器采用钢丝环绕增加摩擦的简单方式，是最可靠的救生缓降器，其采用独特的摩擦阻尼结构，使它的下滑速度非常平稳，使乘坐人员感觉非常平稳，意味着乘坐本缓降器更安全、可靠、舒服。3.3保护器设计保护器的设计简单实用，安全可靠。避免一般保护衣存在因重心不稳，瞬间滑落导致人6身不安全。以及照顾到老人小孩控制力道不稳和保护器对他们身体造成疼痛伤害。保护器伸缩带的设计，可因人的重量而异，在载重范围内调节长度，从而达到多人使用保证平衡，不倾斜。4理论设计计算各项性能指标计算方法：弹簧劲度系数sFk应力：AFσN延伸率%1001lll断面收缩率：%1001AAA5工作原理及性能分析图7可循环使用的安全逃生装置5.1工作原理当高层建筑发生火灾，浓烟烈火封闭疏散通道的危急情况下，被困人员可利用本产品安全地迅速从天而降脱离险境。本产品不用电，不借助外力，仅靠人的自重即可工作，并根据人的体重自动调节下降速度。本产品操作简便，无须专门训练，男女老幼均可使用。本产品除可以成为宾馆、办公楼、高层住宅和商场常备的救生设施外，也可以在消防、高空作业、石油平台、井架等场所使用。选好跳落窗口或阳台，将救生绳一端安全绕在窗口或牢固固定在建筑物上，逃生钩扣住7生字本身。将绳盘抛下地面，处于待用状态。逃生者安全平稳坐上保护器的适当位置，并拉紧逃生绳，准备跳落。手握牢固地套在缓降器上的保护器钩子，面向墙壁，从窗口或阳台上从容跳落。落地后，使地面支撑重力，让绳索处于自由状态，给它一个向上的甩力，钩在上层的逃生钩在弹簧作用力下自动松开，下落到更底层。逃生着随即使用下端的钩子重复上述动作，反复几次后即能安全逃离高层火灾发生处，然后离开现场。5.2性能分析实现逃生时保险绳的安全固定地点未能解决的问题。更重要的是解决因楼层过高，绳子长度不足。绳子一般在20~40米，而现在的楼层一般都超过400米。一根绳子根本无法彻底解决逃生问题，而我们的作品设计使绳子可重复使用，解决绳长难题。6创新点及应用1）弹簧的设计使狗子的扣紧与张开，通过绳子的拉紧与放松控制来实现，而绳子的拉近与放松有重力控制（当弹簧仅承受整个装置本身的重力时，钩子处于临界扣紧状态，仅当人给它一个向上的外力时，钩子才会松开）。2）保护器的设计简单实用，安全可靠。避免一般保护衣因重心不稳，导致人体瞬间滑落，威胁人生安全。以及照顾到老人小孩控制力道不稳和保护器对他们身体造成疼痛伤害。3）保护器伸缩带的设计，可因人得重量而异，在载重范围内调节长度，从而达到多人使用时保证平衡，不倾斜。参考文献[1].翁海珊，王晶.第一届全国大学生机械创新设计大赛决赛作品集.高等教育出版社.2006.5[2].翁海珊，王晶.第二届全国大学生机械创新设计大赛决赛作品集.高等教育出版社.2007.5[3].濮良贵，纪名刚主编.《机械设计》.北京：高等教育出版社.2001[4].王成焘编著.《现代机械设计》：思想与方法。上海：上海科学技术文献出版社.1999[5].吴宗泽主编.《机械结构设计》.北京：机械工业出版社.1988[6].吴宗泽主编.《机械设计禁忌500例》.北京：机械工业出版社.1987[7].成大先.《机械设计手册》.第4版.北京：化学工业出版社.2002[8].清源计算机工作室.AutoCAD2000i图形绘制及应用.清华大学出版社2000[9].康伯创作室.AutoCAD2000i使用速成.机械工业出版社2000[10].徐锦康主编.《机械设计》.北京：机械工业出版社.2001[11].廖念钊，莫雨松，杨兴俊等主编.互换性与计术测量》，北京：中国计量出版社.2000