防震自救床设计及虚拟装配含SW三维及8张CAD图
收藏
资源目录
压缩包内文档预览：(预览前20页/共33页)
编号：25954212
类型：共享资源
大小：3.93MB
格式：ZIP
上传时间：2019-11-22
上传人：QQ14****9609
认证信息
个人认证
郭**（实名认证）
陕西
IP属地：陕西
100
积分
- 关 键 词：
-
防震
自救
设计
虚拟
装配
SW
三维
CAD
- 资源描述：
-
三维图如下
- 内容简介：
-
目 录1 前言11.1 研究背景11.2 设计意义和意义11.3 国内外发展现状22 防震床设计42.1 防震床结构设计4 2.1.1 开关结构设计分析6 2.1.2 床体设计7 2.1.3 旋转保护系统设计112.2 工艺结构16 2.2.1 材质选择及其性能16 2.2.2 焊接分析173 防震床虚拟装配分析183.1 建模183.2 设计分析224 结论与展望24参考文献25致谢26任务书学院 XXX 专业 XXX 班级 XX 学生姓名 孙XXX 指导教师/职称 XXX 1毕业设计(论文)题目：防震床设计及虚拟装配2毕业设计(论文)起止时间：20XX年10月 2019年6月3毕业设计(论文)所需资料及原始数据（指导教师选定部分）1 王瑞,刘海洋,周建强. 基于新型自动防震床研制J.现代制造技术与装备.2011（05）2 贾英杰. 家用地震灾害防御性产品的设计研究D. 西南交通大学，20093 何永年.中国的防震减灾工作.中国地震局.北京.4 李伟郑松林.成都市农村民居防震抗震的研究与讨论.国际地震动态.2008年3月,第3期:18一25 张克非.家具设计.沈阳:辽宁美术出版社,2006.16 机械设计M.华中科技大学出版社，20007 刘国余.产品设计.上海:上海交通大学出版社,2000.98 张月.室内人体工程学.北京:中国建筑工业出版社,2005. 4毕业设计(论文)应完成的主要任务（1）确定防震床的结构；（2）对防震床的整体进行设计；（3）主要零部件设计；（4）传动零部件设计；（5）主要零件图：1.防震床总装配图 1 张（A1）2. 防震床零件图 1 张（A3） 3.传动部件图 2 张（A3） 4. 其它零件图 2 张（A4）5任务书下达日期 20XX 年 10月 21 日 指导教师(签字) 防震床设计及虚拟装配开题报告一、题目来源本题目来源于生产实际。二、研究（设计）目的和意义1.1研究目的地震，是地球上所有自然灾害中给人类社会造成损失最大的一种地质灾害。破坏性地震，往往在没有什么预兆的情况下突然来临，甚至摧毁整座城市，并且在大型地震之后，往往伴随着余震、火灾、瘟疫、山崩和滑坡等严重次生灾害，给人们的生命安全带来了极大的灾难。据统计，全球每年发生500万次左右地震，虽然大部分地震因为地处海洋或地壳深处或是由于震级太小而不被人感觉到，但每年仍有不少地震给震区人民带来巨大的生命财产损失，仅上个世纪以来，全世界就有120多万人死于地震，几乎每个地方都受到过地震的侵扰。而我国建国以后，遭受的仅7级及以上地震灾害就高达七次，死亡及失踪总人数达数十万。因此，人类一直针对这种自然灾害准备种种防范措施以求在可能到来的灾害面前尽可能保全人们的生命安全。通用的床，只是供人们休息使用，不具有防震装置，当人们遭遇地震时，容易受到无法挽回的伤害。因此，针对这个问题，防震床的设计就此诞生。顾名思义，防震床就是能让人们在使用床铺时能对地震这种灾害有所防范，并尽可能保全人们生命安全的床。在现有的体系下，人们设计了多种防震床，但同时，这些防震床也往往有着各自的局限和问题。现有思路下，人们往往选择，加固床铺和其支撑框架或是在上方加装支撑结构，或是在床铺下方创造预留的安全空间作为防震床，以达到能抗重压，防止折断的钢筋、或混凝土碎块砸伤的目的。在现在，提供结构简单，造型美观，适宜于家具使用，又能抗重压的防震床也就有了更多的需求。利用虚拟装配，可以验证装配设计和操作的正确与否，以便及早的发现装配中的问题，对模型进行修改，并通过可视化显示装配过程。虚拟装配系统允许设计人员考虑可行的装配序列，自动生成装配规划，它包括数值计算、装配工艺规划、工作面布局、装配操作所模拟等。现在产品的制造正在向着自动化、数字化的反向发展，虚拟装配是产品数字化定义中的一个重要环节。针对产品的装配工艺设计问题，基于产品信息模型和装配资源模型，采用计算机仿真和虚拟现实生产进行产品的装配工艺设计，从而获得可行且较优的装配工艺方案，指导实际装配生产根据涉及范围和层次的不同，又分为系统级装配规划和作业级装配规划前者是装配生产的总体规划，主要包括市场需求、投资状况、生产规模、生产周期、资源分配、装配车间布置、装配生产线平衡等内容，是装配生产的纲领性文件后者主要指装配作业与过程规划，主要包括装配顺序的规划、装配路径的规划、 工艺路线的制定、操作空间的干涉验证、工艺卡片和文档的生成等内容。工艺规划为中心的虚拟装配，以操作仿真的高逼真度为特色，主要体现在虚拟装配实施对象、操作过程以及所用的工装工具，均与生产实际情况高度吻合，因而可以生动直观地反映产品装配的真实过程，使仿真结果具有高可信度。设计出更先进可靠的防震床，保护人们的安全。1.2设计意义在防震床设计的问题上，无论需求和设计方向如何，追求更可靠，更科学，更先进有效的设计方式无疑是共识。在这种情况下，虚拟装配在新产品开发、产品的维护以及操作培训方面往往具有独特的作用。按照实现功能和目的的不同，目前针对虚拟装配的研究可以分为如下三类：以产品设计为中心的虚拟装配、以工艺规划为中心的虚拟装配和以虚拟原型为中心的虚拟装配。在交互式虚拟装配环境中，用户使用各类交互设备（ 数据手套/位置跟踪器、鼠标/键盘、力反馈操作设备等）在真实环境中一样对产品的零部件进行各类装配操作，在操作过程中系统提供实时的碰撞检测、装配约束处理、装配路径与序列处理等功能，从而使得用户能够对产品的可装配性进行分析、对产品零部件装配序列进行验证和规划、对装配操作人员进行培训等。在装配（或拆卸）结束以后，系统能够记录装配过程的所有信息，并生成评审报告、视频录像等供随后的分析使用。使产品能更有效的保护人们的生命安全，毕竟生命才是最宝贵的。三、阅读的主要参考文献1王瑞,刘海洋,周建强. 基于新型自动防震床研制J.现代制造技术与装备.2011（05）2贾英杰. 家用地震灾害防御性产品的设计研究D. 西南交通大学，20093何永年.中国的防震减灾工作.中国地震局.北京.4李伟郑松林.成都市农村民居防震抗震的研究与讨论.国际地震动态.2008年3月,第3期:18-25张克非.家具设计.沈阳:辽宁美术出版社,2006.16机械设计M.华中科技大学出版社，20007刘国余.产品设计.上海:上海交通大学出版社,2000.98张月.室内人体工程学.北京:中国建筑工业出版社,2005.9黄会荣.结构力学与钢结构M.北京：国防工业出版社，2011.10卢佳宾,刘志.抗震床P.中国专利：200920287683.8 ,2009.11秦大同，谢里阳.现代机械设计手册M.北京:化学工业出版社,2011.12史耀武.焊接技术手册（下）.北京：化学工业出版社,2009.13赵根田,赵东拂.钢结构设计原理M.北京：机械工业出版社,2012.14刘小年.机械制图M.北京:机械工业出版社,2002.15丁千，翟红梅.机械系统摩擦动力学研究进展J.力学进展，2013.16高慧婷，刘勇兵，李月英.地震荷载作用下 Fe/Zn 复合材料的性能研究J.材料科学与工艺，2007.四、国内外现状和发展趋势市面上通用的床，本身定位只是供人们休息使用，基本是没有防震等灾害防护功能和考量的，人们遭遇地震这类突发自然灾害往往容易受到伤害。因此，针对这个问题，防震床的设计就此诞生。顾名思义，防震床就是能让人们在使用这类床铺时能对地震这种灾害有所防范，并尽最大可能保护人们的生命安全。从研究目的和意义出发，在现有的体系下，人们早就设计了多种种类的防震床，但同时这些防震床也往往有着各自的长处，局限和问题。防震床现有的这些设计，最简单的一类是在床板的上面直接简单设计防护面；还有一类是旋转床板，床板翻转构成三角形结构保护掉入床体内的人。还有的虽然设计可靠，但是往往驱动感应过于复杂，在地震发生的复杂环境下容易出现种种意想不到的问题。现有思路下，显而易见的思路首先是加固床铺和其支撑框架或是在上方加装支撑结构，亦是在床铺下方创造预留的安全空间以床体组合结构达到能抗重压，防止折断的楼板碎石砸伤的目的。现在各类产品的制造设计，都在向着自动化、数字化的方向发展，虚拟装配也是产品数字化过程中的一个重要环节。采用计算机模拟现实生产和进行产品的装配工艺设计，从而方便快捷地获得可行且较优的装配工艺方案，最后由此指导实际中的生产和装配。由此，我们能设计出更先进可靠的防震床，保护人们的安全。综合这些知识，也就可以明白虚拟装配对于我们设计或改进防震床的意义是巨大的。五、主要研究（设计）内容、关键问题及解决思路5.1 主要研究内容参考文献，设计防震床运转结构，随后，根据需求，确定防震床各类数据。最后完成设计所需模型，导出详细图纸。5.2 关键问题防震床设计的关键问题在于首先要确定合理的运作结构，不然一切都是空谈，在通过相关文献和现实数据确定大致所需参数后，根据保护人生命安全的角度设计防震床结构，确定详细参数之后需要使用Solidworks建出模型，随后使用CAD画出所需图纸在设计过程中根据个人需求，具体零件尺寸可根据个人在不影响运转的范围内确定。5.3 解决思路具体结构为，发生地震时，地震感应器发出信号，电动机带动钢丝绳滑动，通过滑轮，钢丝绳和连杆带动四个旋转支柱旋转同步，左侧逆时针旋转，右侧顺时针旋转。当旋转支柱转过一定角度后即和床板脱离接触。床板沿床头箱和床尾箱的床体内侧滑道下落，借此可以保证下落的安全，防止意外。床板和人下落时，床板和人的重量直接连接保护板，带动保护板从侧面夹层中沿弧形滑道升起。床板边缘与保护板用钢丝绳及其他可替代绳索相连，两块旋转保护板快速同时升到滑道顶端，借助床板和人体重量形成闭合保护状态。如图1,2。图1 防震床 图2-3 保护状态六、完成毕业设计（论文）所必须具备的工作条件所必须具备的工作环境：（1）Solidworks 2014；（2）CAD 2014；（3）操作系统为Window 10 ；七、预期成果（达到目标）开发一套企业客户资源管理系统，该系统可以有效的管理企业的客户资源，记录企业与客户之间的商业活动，从而解决中小管理企业客户遇到的难度大，效率低等问题，提高管理效率。八、工作的主要阶段、进度与时间安排2018年10月20日 指导老师下发任务书2018年10月21日12月20日 查阅参考文献及完成开题报告、开题答辩2018年12月21日2019年2月20日 初步完成毕业设计资料，中期检查2019年2月21日2019年5月24日 完成毕业设计主体工作2019年5月25日2019年5月27日 指导教师完成各项审查及相关签字2019年5月28日2019年5月31日 评阅教师完成评阅意见及相关签字2019年6月1日2019年6月3日 毕业设计答辩九、指导老师审查意见II-6防震床设计及虚拟装配 摘要 地震频繁发生，对人身财产安全造成了严重威胁和损害。科研工作者和很多安全研究者都在设计研究能够在灾难发生时起到救援和自救的工具，包括生命探测仪、逃生工具、自救设备、挖掘机器等。其中针对灾难发生特点的工具比较少，这是因为人们对于灾难发生的侥幸心理和防范意识淡薄，绝大多数人都是灾害发生了才追悔莫及，所以提高灾难的预防意识，宣传灾难的应急措施，是很有必要的。最重要的是，能够把灾害影响止步于开始，研发制作自救工具。为此本文研究设计了针对洪水和地震灾害的自救工具。地震发生时间具有不确定性，发生在夜晚的概率比较大，造成的伤害更为严重，为了增加自救的成功率和及时性，将自救工具和床进行结合，优点是首先能够避免人睡觉时意识不清而造成的安全问题，其次能够有效的减少工具的空间占有量，还能起到一物多用的效果，既能放心使用，还能节约经济。市场存在一些抗震方面的床，其中有的做成仿古床,有的上面做成三角形，还有的做成发生地震时人掉到床体里，床板旋转成三角形，这种做法比前一种节省了很多空间，但是缺点是自动性不足，三角形容易产生应力集中，不安全的因素比较多。为了增加自救能力，提高救援效率，本文开发研究抗震自救床，其核心技术是纯机械传动。对于抗震自救床，首先进行市场资料调查,得到合适合理的数据,然后进行理论设计和建模,能够节省时间和经济,进行仿真实验,最后进行实际制作。设计自救床的抗震功能，包含材料选择，机械结构的设计等。进行了方案可行性的计算和利用有限元分析，包括应力、应变等。关键词 自救工具，抗震系统，系统可行性分析DESIGN OF THE FLOOD PROTECTION AND ANTI-SEISMIC SELF-HELP BEDAbstract In recent years, earthquakes occur frequently and cause great threats and harm to life and property. Many scientists and researchers are designing and studying relief and self-help at the same time of the disaster, including life detectors, escape tools, self-rescue equipment, and mining machinery. Tools to features of disaster are relatively few; it is because people feel lucky and awareness for disaster is weak; when disasters occur, the overwhelming majority of people are only repentant. Therefore, disaster prevention awareness and publicity disaster emergency measures are necessary. Most importantly, be able to stop at the beginning of the impact of disasters and make the development of self-help tools. So this design for flood and seismic hazards is the study of self-help bed.In order to increase the success of self-help and timeliness, combine the tool with the bed. The advantage is that people can avoid security problems caused by sleep unconsciousness; tools can effectively reduce the amount of possession by space; play a multi-purpose effects, both ease of use and saving the economy. There are some kinds of seismic beds in the market, which are some antique beds or a triangle above; when earthquakes occur, make people fall into bed and the mattress rotation into a triangle; this approach saves a lot space. But the drawback is lack of automatic and triangle causes stress concentration easily. In order to increase the self-help capacity and improve aid efficiency, the paper studies the researches and development of flood protection and anti-seismic self-help bed. Its core technologies are purely mechanical drive and chemical reaction of microprocessor. Firstly have self-bed seismic surveys for market information and get the right sound data, then the theoretical design and modeling, can save time and economic; have simulation experiments and finally make the actual production. We expect that this design inherits comfortable and beautiful wooden beds and can achieve the effect of relief for more families to bring security. Further the bed design includes the overall design and the mechanical structure. Finally, have a calculation of feasibility and use finite element analysis, including stress and strain.Keywords self-help tools, seismic systems, system feasibility analysis目 录1 前言11.1 研究背景11.2 设计意义和意义11.3 国内外发展现状22 防震床设计42.1 防震床结构设计4 2.1.1 开关结构设计分析6 2.1.2 床体设计7 2.1.3 旋转保护系统设计112.2 工艺结构16 2.2.1 材质选择及其性能16 2.2.2 焊接分析173 防震床虚拟装配分析183.1 建模183.2 设计分析224 结论与展望24参考文献25致谢26防震床设计及虚拟装配1 前言1.1 研究背景根据统计，包括我国在内的世界各个国家的人们都常年饱受地震及其伴生灾害带来的痛苦和巨大损失。例如印尼、日本、俄罗斯、秘鲁、智利及尼泊尔等国以及我国昆仑山等地就都发生超6级的大型地震，特别在2008年，我国汶川更是遭受了8.0级特大地震，给我国人民带来的生命和财产损失之大至今依旧让人心悸不已。而自建国以来，我国仅遭受的七级及以上地震灾害就多达七次。要知道，地震并非离我们很远，地球上地震频发，每年发生地震次数高达数百万次，但因为大部分因为发生在海洋且发生的地震大多数发生在地壳深处，所以往往震级不高，在传导至地面时大部分能量都已经消耗殆尽，因此寻常地震对人们往往是没有影响的，但少数直接发生在人们近处的破坏性地震往往都会给人们带来巨大的生命财产损失。建国以来我国因这类破坏性地震而导致的死亡及失踪总人数多达数十万，而从上世纪以来开始统计，全世界直接或间接死于地震及其衍生灾害就有超过百万人，几乎全球每个地方都受到过地震这类灾害的侵袭。由于大型地震发生往往伴随着震级不低的余震，其次生灾害如山崩，滑坡，火灾，以及由此衍生的受灾地区的的瘟疫，饥荒等问题都严重威胁着人们的生命安全，而且根据现在的统计情况，在深夜等人们往往缺少防备的时候，突发的大型地震对人们的伤害往往更加恐怖，因此即使大多数地震对人们没有影响，但少数能影响到人类的地震依旧是所有自然灾害中对人类威胁最大的灾害。因此，哪怕在此以前，无论中外的能人志士针对这种威胁巨大的自然灾害一直不断发明种种防范措施以求在可能到来的巨大灾害面前尽可能保全人们的生命安全。进入新世纪后，针对地震的各类救援及自救设施及装备也纷纷涌现。1.2 研究目的和意义各类自然灾害所造成的严重的损失主要往往是由于自然灾害爆发的突然性以及各类救援自救工具的缺失造成的，就比如地震降临时往往十分突然且当前都无法有效预测，且人们往往无法及时借助工具逃生及自救。如地震如果发生在夜晚，给人们带来的伤害也会更大，例子有我们所熟知的唐山大地震等，因为夜晚时刻灾难突然降临，没有防备的人们生命安全往往很容易受到伤害。由此，很多人都认识到了，发明制作一款可以在地震突发时刻能及时保护没有防备的人们生命安全的救援工具,重要性毋庸置疑。而通过这类救援或者自救工具的发明和布置很大程度上也能够减少人们的伤亡损失。救援自救工具和装置的发明创作在我国还算的上是一个新兴的产业或者说关注点，在发明生产方面还普遍没有引起大家的足够重视。而基于上述前提，本论文研究的主要内容是设计能在地震突发时保护人们安全的防震床，其第一要素无疑是对人体的保护功能，尤其是因为前文提到的灾害发生的突然性，因此对防震床要求其能及时感应到灾害的发生，达到能够在灾害突发的情况下也能准确起到保护人们生命安全的作用。因此我们可以确定，在防震床设计的具体问题上，无论需求和设计方向如何，追求更可靠，更科学的设计，以及追求更先进可靠的设计方式无疑是共识。以此为前提，虚拟装配在新产品开发和维护方面往往具有独特的作用。针对实际需求及设计目的，目前虚拟装配的研究可以分为三类：产品设计为目的虚拟装配、工艺规划为目的的虚拟装配和以虚拟原型为目的虚拟装配。而在本文的设计中，要求在虚拟装配环境下，使用各类软件对防震床的零部件进行各种装配操作。同时在虚拟装配操作的过程中，系统能完整记录装配过程的所有步骤以及要素供分析使用，同时我们也能实时利用各类软件进行检测、装配约束处理、装配路径等功能使用，最后对防震床及其装配性进行实时准确的分析及改进，极大方便了在后续零部件改进验证和规划等问题。由此，依靠虚拟装配，我们设计出的产品也就能更有效的保护人们的生命安全，无论过程如何，更可靠更好的设计都是为保护人们安全这一目的服务的。1.3 国内外发展现状市面上通用的床，本身定位只是供人们休息使用，基本是没有防震等灾害防护功能和考量的，在这个前提下，人们遭遇地震这类突发自然灾害往往容易受到伤害。因此，针对这个问题，防震床的设计就此诞生。顾名思义，防震床就是能让人们在使用这类床铺时能对地震这种灾害有所防范，并尽最大可能保护人们的生命安全。从研究目的和意义出发，这个设计过程中我们需使用虚拟装配，可以在虚拟装配的过程中验证初步的设计是否正确，方便发现问题并进行改进。在现有的体系下，人们早就设计了多种种类的防震床，但同时这些防震床也往往有着各自的长处，局限和问题。防震床现有的这些设计，最简单的一类是在床板的上面直接简单设计防护面；还有一类是旋转床板，床板翻转构成三角形结构保护掉入床体内的人。还有的虽然设计可靠，但是往往驱动感应过于复杂，在地震发生的复杂环境下容易出现种种意想不到的问题。现有思路下，显而易见的思路首先是加固床铺和其支撑框架或是在上方加装支撑结构，亦是在床铺下方创造预留的安全空间以床体组合结构达到能抗重压，防止折断的楼板碎石砸伤的目的。总结起来也就是说现有的防震床体积有的简单加强床体，对人体保护不够完备，有的电子元器件使用过多，结构复杂，在地震发生的复杂情况下可能故障的几率过大。现在各类产品的制造设计，都在向着自动化、数字化的方向发展，虚拟装配也是产品数字化过程中的一个重要环节。而具体的虚拟装配方面，现实生产设计中包括：自动生成装配规划，计算、装配工艺规划、装配操作等。针对产品的装配设计问题，也可以基于产品信息模型和装配模型，采用计算机模拟现实生产和进行产品的装配工艺设计，从而方便快捷地获得可行且较优的装配工艺方案，最后由此指导实际中的生产和装配。由此，我们能设计出更先进可靠的防震床，保护人们的安全。综合这些知识，也就可以明白虚拟装配对于我们设计或改进防震床的意义是巨大的。第 29 页 共 26 页2 防震床设计2.1 防震床结构设计本设计的特点在于具有可靠防护性的旋转圆拱形保护板，简单可靠的运行机构。防震床结构设计具体如图 2-1，由于地震的发生往往有着强大的伴生灾害，所以能源供给往往不能得到有效的保证，所以这款防震床采用地震感应器带动电动机带动全机械的内部传动装置，防震床机械机构的传动， 受力的角度和计算，方向调整，具体保护零件装置设计，都是以机械方式进行虚拟装配设计并呈现出来。为了从更大程度上保护人们的生命安全，从受力分析方面来说，保护板设计采用圆弧形结构，即能有效防止地震时的各种掉落物对防震床和人的伤害起到很好的缓冲效果。从室内人体工程学的角度讲，也同时即符合人们的审美也满足了实际需求。首先，发生地震时，地震感应器发出信号，电动机带动钢丝绳滑动，如图 2-2，通过滑轮，钢丝绳和连杆带动四个旋转支柱旋转同步，左侧逆时针旋转，右侧顺时针旋转。当旋转支柱转过一定角度后即和床板脱离接触。床板沿床头箱和床尾箱的床体内侧滑道下落，借此可以保证下落的安全，防止意外。床板和人下落时，床板和人的重量直接连接保护板，带动保护板从侧面夹层中沿弧形滑道升起。在设计上增加了滚轮，安装在轴杆上，可以减少保护板上升时受到的摩擦，形成滚动摩擦加速保护板上升，具体安装可调节。床板边缘与保护板用钢丝绳及其他可替代绳索相连，两块旋转保护板快速同时升到滑道顶端，借助床板和人体重量形成闭合。随后卡锁机构卡死防护板轨道，形成闭合。具体结构，开关装置地震感应器置于床头箱内部，通过钢丝绳和滑轮把作为驱动机构的电动机和旋转支柱连接，同侧旋转支柱通过连杆连接起来保证同步运转。旋转保护板分布在两侧弯板中间，四个旋转支柱一端固定，另一端长柱部分支撑床板。图2-1 防震床图2-2 床头传动图首先，感应装置感应到超过境界值的的震动，电动机启动，带动钢丝绳，通过床头箱内滑轮转动，带动旋转支柱长的一端旋转，同侧支柱通过连杆带动同侧的另一个旋转支柱，再通过钢丝绳和滑轮带动另外一侧的旋转支柱转动，四个旋转支柱是同步转动的，当旋转支柱和床板脱离的瞬间，床板和人开始下落，下落过程中，通过连接床板和旋转保护板的钢丝绳，带动旋转保护板上升，保护板加装滚轮转动，可以起到快速上升的作用。旋转支柱最后在电机作用下偏转角度脱离床板支撑部位，床板下落，最后随着床板落入底部带动旋转保护板在滑道顶合拢，随后卡锁机构卡死防护板轨道，形成闭合。构成保护状态如图 2-3。图2-3 保护状态结合室内人体工程学尺寸，及普遍人体尺寸，如图2-4，2-5考查市面上普遍的单人床尺寸，如确定防震床非防震部分床体即作为人和床体下落后的空间部分基本尺寸为：长度1800mm，宽度800mm，高度500mm。即床板长1800mm，宽800mm，床板厚度定为15mm，可预设防护板取厚度15mm，使用的钢丝绳我们取直径10mm，每根丝0.6mm。具体可视不同情况改变，床头箱和床尾箱里都有滑轮如图2-10，其作用是定位，控制传动方向，减少摩擦。有的位置宽度比较小，滑轮的指标没有硬性要求，所以滑轮采用小尺寸可选择滑轮采用型号1,规格32mm，材质为金属，厚度12mm，外径为32mm，最大载荷 600kg。要注意实时检查滑轮运转状况，排除故障隐患。图2-4 竖直人体尺寸图2-5 平面人体尺寸2.1.1 开关结构设计分析地震感应器采用了电池供能，调节电阻设定震动的强度警戒值，设置蜂呜器报警，重锤和压电陶瓷感应震动从而发出电荷信号。此时电动机启动，通过钢丝和滑轮传动装置带动四根旋转，依靠人和床板的自身重力，使床板和人一起快速落入床体内并带动保护板上升合拢。装置运动过程中， 在钢丝绳相邻丝之间存在缝隙，如此产生的钢丝绳与滑轮摩擦力的计算，按照理想的粗糙表面接触，有N个摩擦表面粗糙，每个载荷 Wi相同，总载荷：W=nWi=43nER1/2（h-d）3/2 (2.1) 钢丝绳直径10mm，每根丝0.6mm，每个滑轮摩擦接触长度为圆的1/4,即0.047m，弹性模量 E=196， 计算得n=188。又有总摩擦接触面积： A=nAi=nR（h-d） (2.2) 带入式（2.2）得可得 A=3.3810-4m3，有上述两式：W=4E33/2n1/2RA3/2 (2.3) 带入式（2.3）可得 W=0.04kg，摩擦力 f1=0.4N，5个滑轮f1总=2.05N。床板和人的质量m2设为200kg，旋转支柱和床板之间的摩擦采用润滑脂润滑，摩擦系数为=0.079，旋转支柱与床板的摩擦力为f2：f2=m2g=155N 滑轮和滑轮轴之间轴承润滑，由：2px2+2py2=0可得载荷：W=pr2R2-R021nR-R0=3R2Qh31-(R0R)2经计算数值极小，润滑摩擦系数对启动装置运行时间影响可忽略。综合得：f总=f1+f2取整数157N。可知在f 总F 电时，启动装置可行。即对开关装置的要求电动机产生的力大于157N。2.1.2 床体设计床的内部框架采用能抗高压，高强度的钢材料，这样可以简单加强床体强度以起到一定保护作用。抗震床整体由前后床头及床位的箱体，侧面采用防护板一样的圆弧形结构，分为外板和内板，中间预留防护板空间，有夹层，整体形状可以说是类似市面上的家居床的，也就是说这种结构也同时考虑了美观和使用的需求。床头箱装有感应开关装置和紧急物品存储柜。为了减少床体重量，后部床头箱的门部分则采用木质，同时也不会对防震床整体可靠性造成损害。上阶梯面直接用板焊接，下阶梯部分采用设置门的方式，可以定期的查看和维修，同时也利于制造和安装的方便。床头板中上位置在实际生产制造过程可加上皮质保护套，防止造成擦伤或撞伤。床头箱后方采用阶梯状，床头箱的旋转保护板的轨道设置为圆弧形槽，为了减少摩擦力接触面可设置滚轮，便于旋转保护板的升起。床头板顶部的两个圆形孔为滑轮的轴孔，这两个轴孔和轴对应的采用间隙配合焊接。床头板上有两个竖直的滑道，防止床板在下落过程中歪偏，主要是和床板契合防止不必要的伤害，滑道的内部两侧抛光以避免在床板下落时卡住等危险状况。滑道左侧留有钢丝绳通道孔，作为传动装置连接床头箱和床体。靠近圆弧板的孔为支撑旋转保护板的轴孔，焊接于床头板。结合室内人体工程学尺寸确定防震床的防震保护部分即核心床体基本尺寸，床头箱尺寸数据定为：床头箱高度1200mm，宽度1500mm，厚度192mm，板子厚度12mm。即防震床整体定为长度1992mm左右，其中除去床头箱将床体长度为1800mm，宽1500mm。如图2-6，2-7。图2-6 轴测图图2-7 右视图储物箱用木质板，需要注意定期更换里面的紧急用品及食用储备品，同时还能放置一些救援和自救的医疗用品和设备。右侧竖直滑道右侧焊接有小挡板，作用在于固定滑轮轴，滑轮轴通过焊接连接在一起，同时起到了定位床头箱门的作用。储物箱确定距离右侧450mm，宽270mm，高250mm，厚度与床头箱相同，取192mm，当然根据个人需求，同样使用12mm木板具体储物箱尺寸可以自行确定。床头箱上部可设置有观察口，数据确定为长120mm，宽75mm，上边界离地877.5mm。同储物箱具体可以视个人需求改变，两个竖直的滑道为床板的下落起到保护作用，滑道距边界尺寸与床板相同，即400mm。如图2-8，2-9。确定床头板竖直滑道宽30mm，需要滑道距离床体垂直中心线小于800/2=400mm，取两滑道距离为675mm，单个滑道距离床体中心线为337.5mm。滑道长度为，床板厚度加上旋转支柱长柱高度，滑道为525mm。图2-8 床头箱图2-9 主视图床尾箱装同样装有辅助旋转支柱保护的滑轮装置以及可装卸的逃生门。细节上，床底板上可设置柔软的缓冲铺垫物，以预防人和床板在下落的过程中可能受到的伤害，可以以达到良好的防震保护效果。床尾箱系统上部同样留有两个滚轮轴的轴孔，箱体内的孔为钢丝绳的通道，上下板的孔为轴孔，两个竖直的滑道与床头箱相同，为床板的下落起到保护作用，滑道距边界尺寸与床板相同，即400mm。床尾箱宽度与床头箱相同，设为1500mm, 厚度也同样设为12mm，将床板高度设为567mm，箱体厚度则为102mm，即除去厚度，床尾箱厚度为90mm。如图2-10所示。床尾箱滑道数据同床头箱。图2-10 床尾板滑轮采用规格32mm，材质为金属，厚度12mm，外径为32mm，内径同轴的直径一样取18mm，中间槽宽3mm，最大载荷600kg。安装方式是将滑轮轴直接插入轴孔，将其和床尾板焊接。如图 2-11 所示。图2-11 方向控制滑轮2.1.3 旋转保护系统设计四个圆弧板构成床体的侧面，侧面的两个圆弧板可以直接一体化制造也可分别制造连接，其预留的夹层空间也可以为支撑旋转保护板的滚轮提供空间，内侧板前后两侧有四个矩形缺口。可以定位连接床板和旋转保护板的钢丝位置，同时还有利于钢丝的滑动，内侧板上侧开有两个小圆弧形缺口。在内侧板上四个楔形支架可以增强床体的稳定性和强度,有助于旋转支柱的定位和安装,放置的位置不影响整体的运转保证整个机械结构运作的可靠性即可。而床底板有四个小圆孔，用来定位旋转支柱短段，同时四个半圆弧槽位可以用来固定支柱运动轨迹，限定旋转支柱的行程。侧面的两个圆弧板的半径等尺寸不同，根据前面定下的床体基础数据，弧形侧板外板与床头箱相切，厚度同样取12mm，则侧面外板为外径750mm，内径738mm。中间预留保护板厚度两倍，同时内外侧板厚度相同，则侧面外板外径为708mm，内径为696mm，则内侧板外径高度相同要求内侧板不得超过床板宽度，以免妨碍床板下落，即内侧板最高处据床体中心线最少400mm，则有侧板高为H。则H2+4002=6962取最高值H=570mm。保护板上部与钢丝绳相连，床板下落通过钢丝绳带动旋转保护板沿滑道运动，前后两侧可设置滚轮轨道，其作用是定位和减少摩擦。保护板由两块钢材料圆弧形板构成，保护板上部可以用用皮革或者其他缓冲物包裹，避免在之后到来的救援时产生不必要的危害。如图2-11。取旋转保护板高度为500mm时，旋转挡板需插入床头箱滑道，长度等同床体长为1800mm，具体虚拟装配时方便使用取略长于床体1805mm。正视尺寸如图2-13。图2-12 旋转保护板装置图2-13 保护板此时，结合室内人体工程学尺寸，及前文参考的普遍人体尺寸，表 2-1，2-2要求支撑床板的旋转支柱长柱部分取略高于床体，则取旋转支柱长柱部分为510mm，距离长柱顶端260mm开始，留30mm长的槽连接连杆，距离长柱底端30mm开始，留11mm槽用于与钢丝绳连接，上下留槽部位圆柱取12mm，具体根据现实位置也可更改。连杆取长1230mm，宽18mm，圆孔圆心距离连杆边15mm，厚度10mm，作用是连接旋转支柱,传递动力。连接旋转支柱的圆孔直径取9mm，如图2-14,2-15所示。图2-14 三维轴测图图2-15 连杆尺寸图支架如图2-15所示，在内侧圆弧板上，底部和旋转支柱短段组合，作用起到支撑圆弧板和定位旋转支柱的作用。垂直面距离边界290mm，宽度为0.1m，厚30mm。若需减少旋转保护板上升过程中受到的摩擦力。上升旋转过程，为了减少上升的阻力，设有滚轮安装在轴上，上下各一处。安装时，可在滚轮两侧安装轴套，起到固定作用，如图2-16。图2-16 支柱支架旋转保护板如图2-17，上升旋转过程，为了减少上升的阻力，可设有滚轮安装在轴上，滚轮厚度取10mm，外径30mm，内径18mm，如图2-18，作用是减少保护板上升过程中受到的摩擦，上下各安装一根轴承，每个轴承安装两个轴承半径与滚轮内径相等，长度与床体长度相等为1800mm，实际建模时为定位取略长于床体取1805mm。安装时，可在滚轮两侧安装轴套，起到固定作用。图2-17 旋转保护板图2-18 滚轮旋转支柱，通过钢丝绳和连杆的连接,起到传动作用。短杆支柱上部分与楔形支架连接,连接方式采用支柱和轴承内套过度配合，轴承则装在支架上。短杆支柱下部与床底板连接，与轴承配合。长杆支柱上部支撑床板，上部也可做成球形以减小摩擦。长杆中部有槽，用以和传动连杆相连接，下部的槽是和床尾板的钢丝绳进行连接，连接方式采用间隙配合。长杆底部与半圆弧滑道连接，同理也做成圆球形状。两个支柱之间采用横梁相连，当旋转支柱展开时起支撑作用，此时要求旋转支柱两支柱圆心距离为L，L取1230mm+2L1500mm，取L为120mm，此时取旋转支柱直径为15mm，中间连杆长度为105mm，短杆为405mm。中间连接柱直径同样取15mm，上连接柱举距离旋转支柱固定柱上端面52.5mm，下连接柱距离上连接柱210mm，具体尺寸如图 2-19 所示。图2-19 旋转支柱连杆长1230mm，安放在中间，则旋转连杆固定柱距离床板上下边界距离为：（1800-1230+15+15）/2=300mm。旋转支柱固定杆固定在支柱支架上，支柱支架中心距离上下边界同样为300mm。如图2-20，图2-20 床体正视图确定滚轮轴安装位置，如图2-21，2-22开口上下垂直距离取50mm，开口宽度同样取50mm，具体安装可视个人情况更改，下端轴高度直接取75mm，取同等50mm宽度，上端取支柱支架中心线，上段轴高度取438.23mm，根据数据在床尾板或床头板建圆孔用以定位。图2-21 滑轮轴位置图2-22 床尾板滑轮轴位置当时，若确定支柱支架竖直部分水平中心即旋转支架固定支柱距离床体侧板水平距离约为30/2+60=75mm，旋转支柱中间连杆长度105mm75mm，可以保证旋转支柱运行。可知此时，支柱距离床板中心线1500/2-（290-15）=475mm。旋转保护板和内弯板之间有滚轮，即滚动摩擦。运用滚动原理Dupuit定律，即fr=kD,D为直径，k为滚动摩擦系数。Fr=2.04N，弯板所需拉力选最大。f分=G板2。有4个滑轮总的摩擦力即为f总1=4fr+f分约为240N，床板和人总重力G3=200*9.8=1960N，可知由床板和人体施加的力远大于摩擦力。G3f总1即为保护装置的可行性。2.2 工艺结构2.2.1 材质选择及其性能钢材是通过原材料压力加工制成的一定要求的形状、尺寸和性能的材料。钢材优点明显，有抗拉、抗压、抗弯及抗剪强度高。在建筑制造中，钢材可作为各种构件及零部件使用，韧性高，能经受住冲击作用，可以焊接或铆接，方便装配。同时能进行切削、热轧和锻造，通过热处理方法，可在相当大的程度上改变或控制钢材的性能使其满足需求。当然，钢材缺点也很明显，钢材易生锈致使维护费用高也就是成本较高。根据加工温度不同，钢材可以分为冷加工和热加工。材料选择由力学性能决定。钢材的断裂主要由于塑性和脆性破坏形式。屈服强度是承载力极限状态的标尺，抗拉强度是抗拉断裂能力的衡量依据，能够增加安全保障；塑性和韧性好，能够承受很大的静载和动载力，减弱脆性破坏倾向，便于应对局部应力，提升延性，进而提升结构整体的抗震能力及重复载荷作用的性能。显示力学性能的阶段有弹性阶段、弹塑性阶段、屈服阶段、强化阶段和颈缩阶段。微观上铁素体沿剪移面的变化为塑性变形，受到复杂应力时，强度、塑性和韧性发生变化。地震等对整体作用引起的内力和变形称为荷载效应（S）。抵抗荷载效应的抗力用 R 表示。Z 是整体完成预定功能函数。则有 Z=R-S。Z0 为可靠状态，S 为随机变量，为荷载的值；R为力学性能、结构几何参数和抗力计算模式。钢材数据:密度 7850kg/m3,杨氏模量21011Pa,泊松比0.3，体积模量1.66671011Pa，剪切模量 7.69231010Pa，受拉屈服强度2.5108Pa，压缩屈服强度2.5108Pa，抗拉强度极限 4.6108Pa。而在钢材的压力加工方面就是对固态金属加力，塑性变形形成要求的形状、尺寸及性能，利于成形，能够改进金属材料的机械性能，加工流程中包括再结晶细化、定向控制纤维流线、偏析组织均匀、杂物重新调整分布焊合等。具体钢材考虑防震自救床结构受冲击荷载作用的三维有限元分析，选用40钢。2.2.2 焊接分析一般从从两个角度评价焊接是否安全：工艺焊接性以及使用焊接性，前者含义是在工艺条件下是否可以得到优质、致密、没有缺陷的能力，后者含义是焊接完成后在技术要求下能否正常使用的能力。评定焊接性能通常也可采用理论估算和实验。碳成分往往导致钢材淬硬、冷裂，所以碳当量的值和焊接性成反比。使用磁当量法，把其他元素能够折算成碳的相对应量计算，最后得到总和WCE。其次是冷裂纹敏感系数法，表达更加的准确，把板厚、含氢量等计算到公式中，用 Pc 表示，系数值和焊接性成反比。通过实验有防裂纹的最低温度 Tp()：Tp=1440Pc-392，综上可知得出的温度相对安全。3 防震床虚拟装配分析3.1 建模本设计建模采用的软件是Solidworks，首先需要在现实中量取所需要参考的各类实物床的尺寸，为了取得可靠数据，在此过程中可以做一个社会调查采取数据，统计人群中不同数据的床在使用的比例，从而取得最佳的合理数据，因为是设计单人规格的床，所以数据采集不用过于麻烦。然后进行简单的结构设计，在电脑上设计进行画图，我们首先制作床体，床头床尾箱体，之后添加预先设计的孔槽和储物箱体等，四块圆弧侧板可以在确定数据的情况下和床体一同建模，最后画底板。随后根据确定的基础数据大致确定旋转支柱数据，并根据个人定具体数据，Solidworks我们应用到的功能有拉伸、旋转、切除、镜像、基准面等。最后还有设计保护板，滑轮，连杆等零件等。首先根据确定数值，建立长1800mm，宽1500mm，厚度为12mm，的床体，其中外侧板半径分别为外径750mm，内径738mm，预留宽30mm的空间，内侧板外径为708mm，内径为696mm。以床体为基本不动标准，将所有零件安装在床体上，每安装一个零件时，需要把配合关系设置完整如重合，平行，对称，宽度，同轴心等等，流程如图，首先放置床体如图3-1。图3-1 床体然后，建立旋转支柱模型，旋转支柱直径15mm，中间连杆长度为105mm，短杆为405mm。旋转连杆固定柱距离床板上下边界距离为300mm。旋转支柱固定杆固定在支柱支架上，支柱支架中心距离上下边界同样为300mm。旋转支柱长柱部分为510mm，距离长柱顶端260mm开始，留30mm长的槽连接连杆，距离长柱底端30mm开始，留11mm槽用于与钢丝绳连接，上下留槽部位圆柱取12mm，中间连接柱直径同样取15mm，上连接柱举距离旋转支柱固定柱上端面52.5mm，下连接柱距离上连接柱210mm，具体根据现实位置也可更改。连杆长1230mm，宽18mm，厚10mm，安放在中间，圆孔圆心距离连杆边15mm，厚度10mm，如图3-2，3-3。图3-2 旋转支柱 图3-3 连杆随后根据定位，利用同轴心配合和平面重合安装旋转支架，如图3-4，3-5。图3-4 旋转支柱装配 图3-5 其它旋转支柱装配利用同轴心和平面重合配合装配连杆，如图3-6。图3-6 连杆装配随后用宽度配合和重合配合装配床头箱，床头箱高度1200mm，宽度1500mm，厚度192mm，板子厚度12mm。两个竖直的滑道与床头箱相同，为床板的下落起到保护作用，滑道距边界尺寸与床板相同，即400mm。床尾箱宽度与床头箱相同，设为1500mm, 厚度也同样设为12mm，将床板高度设为567mm，箱体厚度则为102mm，即除去厚度，床尾箱厚度为90mm。如图3-7。图3-7 床头箱装配重合配合装配床头箱内部储物箱和感应器电动机，开关装置的要求电动机产生的力大于157N。储物箱确定距离右侧450mm，宽270mm，高250mm，厚度与床头箱相同，取192mm，使用12mm木板如图3-8。图3-8 储藏箱及电动机装配根据定位同轴心配合和重合配合装配滑轮，滑轮规格32mm，厚度12mm，外径为32mm，内径同轴的直径一样取18mm，中间槽宽3mm。如图3-9。图3-9 滑轮装配重合配合和宽度配合装配床尾箱，如图3-10。图3-10 床尾箱装配同样根据定位同轴心配合装配箱体上的滑轮，滚轮厚度取10mm，外径30mm，内径18mm，如图3-11。图3-11 床尾箱滑轮装配随后，根据确定开口数据及定位确定床体侧面切口和轴承，滚轮装配，同轴心和重合装配，床体开口上下垂直距离取50mm，开口宽度同样取50mm，具体安装可视个人情况更改，下端轴高度直接取75mm，取同等50mm宽度，上端取支柱支架中心线，上段轴高度取438.23mm，如图3-12，3-13。图3-12 轴承定位 图3-13 轴承安装 最后，宽度配合，重合配合装配保护板及床板，取旋转保护板高度为500mm时，旋转挡板需插入床头箱滑道，长度等同床体长为1800mm，具体虚拟装配时方便使用取略长于床体1805mm。如图3-13，3-14，3-15。图3-13 保护板 图3-14 装配保护板 图3-15 装配床板最后，床板落下时，保护效果如图3-16。图3-16 保护状态如果后续设计有必要，我们还可以进行动画演示，在Solidworks动画演示功能，可以设计了发生地震时，床体动作的演示动画，充分有力说明保护方案的可实施性。这就是虚拟装配对传统设计所体现的优势之一。最后我们将零部件和装配图生成工程图，标注完整，清晰明了，进行图纸打印，同样也能够表示，总结出现的问题和需要改进的部分。3.2 设计分析由于大规模的生产制作以及实验，对于经济的需求比较大，同时这影响人的生命安全，必须给与足够的理论支持。结构静力分析：由于发生地震时块状物掉落，击中床体，从最基本开始分析，保证受到静态荷载时不会影响安全性。首先将床体装配体导入，进入到Designmodeler界面中，单位是毫米，生成几何体，按照预先设定的材料数据，将其添加到材料库，进行参数设置，返回主界面。然后添加床体材料属性，进行网格划分，在Element Size中设置值为30毫米，其余采用默认设置，进度条消失，可以得到网格效果图。进行施加载荷与约束，水泥等块状物质量比较大，预先估算其重力，对床体进行约束，约束面选择床的底面。进行求解。最后等到分析的应力、应变等的云图和分析数据。通过数据和图形颜色比对，可以得到床体安全性能。模态分析：由于床的应用环境是地震时，有振动，所以需要确定惯性和阻尼， 包括床体的振动和自振频率，地震所产生的载荷随时间发生的效应。模态是计算床体振动特性的数值，包括床体固有频率和振型，能够使整体设计不发生共振或者以特定数值频率振动，从而估算求解控制参数。同样首先导入，添加材料库，划分网格，施加约束， 计算，得到结果，可以显示床结构的前 6阶模态频率，由图可以了解频率以及变形情况， 从中得到性能值。响应谱分析：是一种频域分析，将地震引起的振动载荷的频谱
- 温馨提示:
1: 本站所有资源如无特殊说明，都需要本地电脑安装OFFICE2007和PDF阅读器。图纸软件为CAD,CAXA,PROE,UG,SolidWorks等.压缩文件请下载最新的WinRAR软件解压。
2: 本站的文档不包含任何第三方提供的附件图纸等，如果需要附件，请联系上传者。文件的所有权益归上传用户所有。
3.本站RAR压缩包中若带图纸，网页内容里面会有图纸预览，若没有图纸预览就没有图纸。
4. 未经权益所有人同意不得将文件中的内容挪作商业或盈利用途。
5. 人人文库网仅提供信息存储空间，仅对用户上传内容的表现方式做保护处理，对用户上传分享的文档内容本身不做任何修改或编辑，并不能对任何下载内容负责。
6. 下载文件中如有侵权或不适当内容，请与我们联系，我们立即纠正。
7. 本站不保证下载资源的准确性、安全性和完整性, 同时也不承担用户因使用这些下载资源对自己和他人造成任何形式的伤害或损失。
人人文库网所有资源均是用户自行上传分享，仅供网友学习交流，未经上传用户书面授权，请勿作他用。
川公网安备: 51019002004831号