便携式多功能背包说明书.doc

第四届全国大学生机械创新设计大赛四 川 赛 区项目设计说明书作品名称： 便携式多功能救援背包 高校名称： 宜宾职业技术学院 设 计 者： 邬超 汪国键 胡聪 王溪 完成时间： 2010年6月 目录第一章 绪论11.1 目前救援工具现状11.2 作品改进及创新3第二章 总体方案42.1 功能设计：42.2 设计计算42.3 框架结构设计6第三章 功能特点73.1 背包73.2 救援担架83.3 充气单人船103.4 单人帐篷11第四章 主要创新点134.1 功能上的创新134.2机械上的创新13第五章 推广应用14参考文献1514第一章 绪论我国是一个地大物博的国家，但是由于土地面积广阔，地理结构较复杂，所以，也是一个灾难频发的国家，如地震、洪灾、泥石流等各种自然灾害。然而在各种自然灾害中，几乎都会造成道路、桥梁以及各种重要交通渠道中断，导致救援人员或者救援物资不能及时送达灾区前线，以五一二特大地震为例，地震造成了很多道路中断，山体滑坡导致堰塞湖的出现，使抢险人员不能及时的投入到救援当中。众所周知，在抢险救灾时，时间就是生命，早一分到达灾区，就可能多救出一个生命。为了我们的救援人员能及时有效的到达救援现场进行救援，我们便设计了便携式多功能救援背包。1.1 目前救援工具现状担架作用巨大，在各种救援活动当中都扮演着很重要的角色，已经成为了当今救援活动中不可缺少的部分，但是，救援担架较为笨重，不能第一时间随救援官兵到救援现场，而是随后与医疗队伍一同达到，无疑的推迟了救援，如图11。图 11单人帐篷在救援活动开展的同时，救援人员与受害人员的休息住宿也是一个比较大的问题，直接的关系到受灾人员的健康以及救援人员是否更好的开展救援活动。目前的帐篷虽种类繁多，但大多属于野营帐篷与徒步帐篷，而在灾难来临并十分紧急的情况下，普通帐篷不能满足其需求，如图12。图 12背包背包的功能不言而喻，在各种救援活动中，都起着确定性的作用。但功能单一，也是背包的不足，如图13。图 13充气船在零八年汶川大地震时，堰塞湖与小型湖泊阻碍了救援人员的道路，所以小型充气船发挥了很大的作用，如图14。图 14在救援工具虽然种类繁多，但是大都用途单一且笨重，单人携带较为困难。当灾难发生的时候，无法及时的投入到救援当中。1.2 作品改进及创新根据现在救援工具的局限性，我们考虑将救援工具往多功能化、小型化、人性化的方向发展，故设计出了这款便携式多功能救援背包，它是集普通背包、单人充气船、救援担架、简易帐篷四大功能于一体的新式救援产品，且重量轻便易于携带。第二章 总体方案2.1 功能设计：我们设计的这款便携式多功能救援背包，拥有四大主要功能：1、背包：可以充当普通的救援背包，装下普通救援人员平时装的生活物资以及必要的救援物资。2、单人充气船：在徒步救援中，由于没有渡水的工具，无法通过一些堰塞湖和湖泊以及河流，此背包可以通过结构的改变以及充气，变为单人式的充气船，可以横渡堰塞湖和小的湖泊以及河流。为救援赢取宝贵的时间。3、担架：在救援过程中，会救援出很多伤员。一方面，伤员由于受伤，不能随便移动，另一方面，医用担架较为笨重，不能第一时间运抵救灾现场，所以，此背包展开可以充当担架使用，有效的避免了伤员们的第二次伤害。4、单人帐篷：在救援期间，救援人员的住宿是一个很大的问题，不仅关系到救援人员的健康状况，也决定着救援活动的正常开展。所以，此背包还可以当作单人式的帐篷，以供救援人员以及伤员的住宿休息。2.2 设计计算由于要实现背包及担架等多功能的结合，所以作为主题框架的材料既要轻便又要具有一定硬度，镁铝合金具有轻便、高硬度、不易变形、耐高压等特点,但由于加工条件有限，所以我们选择了较易加工的不锈钢来替代镁铝合金。如表21所示：组成构件主要材料内部框架镁铝合金(2.15g/cm3)1mm厚22*104560mm588.24g2mm厚22*223984mm1370.496g浮力系统PVC(0.001g/cm)0.05cm厚37010cm1050g储气装置二氧化碳储气瓶1升1个500g辅助原件各种连接件1000g左右 总体4508.736g表21（1）框架重量计算：规格：22*10（1mm厚）的重量规格：22*22（2mm厚）的重量（2）浮力材料的重量计算：我们预计承重量为125kg（包括自重）。计算：浮力=排开水的重量V排= F浮/水g=125X10/1X103X10=0.125m3船体气囊底面积为框架主体面积S=1.92X0.6=1.152m2船体气囊充气后高度H= V排/S=0.11m此高度为理论高度，在实际当中不排除客观因素，故我们采用高度为0.2m的气囊。所以：V实= S x H实=1.152X0.287=0.23m3产生最大浮力为Fmax=水g v排 =1X103X10X0.23 =2300N最大理论承重量G=Fmax/g =2300/10 =230kg所以,我们所设计的气囊装置完全符合使用标准以及实际要求。2.3 框架结构设计（1）内部框架：框架的作用主要是该背包能展开成为多用装置的前提条件，也就是所有装置的骨架。（2）框架材料的选择：我们采用2222mm厚度1mm的方形管状镁铝合金为框架的主体结构，中间辅助支架结构采用2020mm厚度为0.7mm的方形管状，如图21。（3）材料要求如表21所示： 图21 内部框架长度（mm）2204602004401804206003mm厚(根)22222201.5mm厚（根）长度分别为标注长度减40mm11111112表22 框架材料选择第三章 功能特点3.1 背包（1）功能:主要用于存放生活必需品以及一些简单的医疗设备。（2）外型：由框架折叠而成（）如图31，背包外由防水的迷彩布料缝制而成。如图32所示。（3）背包内置空间：图31 背包内部框架图32 背包实图3.2 救援担架（1） 功能：通过机构的变动，可迅速将背包变成一副救援担架。用于救援伤者，避免再次受伤。（2） 外型：长175cm宽50cm如图33。图33 担架示意图图34 担架实物图（3）结构：此款担架由背包展开后的框架和四个可伸缩扶手以及一键控制的自动锁组成。（4）旋转式扶手：扶手内部与一根弹簧连接。扶手尾部焊接有两可在旋转卡槽内转动的柱头。将扶手尾部的柱头旋转进卡槽内时即可实现扶手的收缩。平时不用时是卡死在旋转卡槽内的，当旋转扶手后，可自动弹出。如图35、图36。图35 旋转扶手收缩状态图36旋转扶手伸出状态（5） 自动锁：用钢丝和弹簧连接锁芯，当转动开关时，弹簧受到压缩，迫使锁芯弹出锁口。该担架共有10个自动锁，每个锁芯上的钢丝最后连接在开关上，从而实现一键多控，如图37。图37（6）开关：开关可以上下移动一段距离，下面有一弹簧，在一般情况下向上弹起，开关上的齿与主体上的齿形成自锁，开关不能转动，需要开关自动锁是向下按开关，开关上的齿与主体所分开，向相应的方向转动实现自动锁的开关。如图38。图383.3 充气单人船（1）功能：在没有大型救援器械的情况下用于单人乘船渡过湖泊以及堰塞湖。（2）外型：将担架大小的充气船底面固定在担架上，充气船上面粘有一层带有拉链的防水材料，在未充气的状态下，将拉链拉拢可防止充气船四处展开，而且使担架更舒适。如图39。图39 单人充气船（3）浆：根据木扇的原理，我们用硬度较强，质量轻盈的铁片制成，浆的尾部焊接有螺栓，可与支撑帐篷的伸缩杆连接。平时不用是可折叠起来放在背包内。如图310。图310 浆3.4 单人帐篷（1）功能：供救援人员以及伤员的住宿休息。（2）外型：该帐篷的结构比较简易，这也是为了在救援过程中方便快速的搭建。它主要是在担架功能的基础上实现的。在担架的两边焊接有两个螺帽，使伸缩的帐篷支撑杆快速固定。在担架的中间和四个扶手处均焊有10cm高的支撑脚，使帐篷离地面有一定的距离。在两边的四个支脚上也均焊有螺帽，可以配合四个20cm高度的支撑杆。20cm高的支撑杆与帐篷布及拉线连接在一起，便于搭建和放置，如图311。图311（3）帐篷布的选择：采用一般的防水布料，将其做成帐篷的形状。第四章 主要创新点4.1 功能上的创新（1）将背包、担架、单人充气船、帐篷组合为一体,实现了功能上的多样化，且互相不干扰。（2）伸缩帐篷支撑杆可作为划桨的主体支架，对现有结构进行有效的利用。4.2机械上的创新（1）担架结构与背包结构的自由转换。（2）采用分体式结构，各个部分用活页连接并用自动锁进行一键多控，方便折叠和变换形态。（3）旋转式扶手，收放自如，简单方便。第五章 推广应用该背包结构简单，使用方便，成本较低，功能强大。当今社会，虽然有很多救援设备，但遇到突发灾难时，很多救援设备都无法第一时间到达救援现场，而本设计可以由单人携带，第一时间赶到救援现场，为救援提供方便。除了发生灾难的时候，在徒步旅行、外出郊游时，我