高楼火灾逃生装置设计【24张CAD图纸和说明书】
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湘 潭 大 学毕业论文（设计）任务书论文（设计）题目： 高楼火灾逃生装置 学号： 2010500532 姓名： 刘博良 专业： 机械设计制造及其自动化 指导教师： 刘博良 系主任： 1、主要内容及基本要求 1、主要研究内容1.逃生器整体设计 2.逃生器加速环节设计 3.逃生器速度调节环节设计 4.逃生器多人循环环节设计 5.逃生器安全锁紧装置的设计。2、基本要求通过调查研究，查阅相关资料，撰写毕业设计开题报告、文献综述（3000-5000 字）、外文翻译（不少于 3000 汉字） ；写出设计说明书一份（不少于 10000 字） ，完成各非标准零件的零件图和整机装配图的绘制，至少 0 号图纸两张；毕业设计完成时，提交毕业设计要求的全部资料。二、进度安排序号 各阶段完成的内容 完成时间1 查阅资料、调研 第 12 周2 开题报告、制订设计方案 第 23 周3 结构原理研究分析 第 45 周4 结构设计及传动系统操纵系统的研究设计 第 613 周5 写出初稿 第 14 周6 修改，翻译和整理说明书 第 15 周7 答辩 第 16 周4、应收集的资料及主要参考文献1王忠, 高层建筑管道井防火设计不容忽视M, 北京:机械工业出版社,1996.2王旭,高永庭, 高层建筑安全疏散对策探讨J,工业安全与环保 1996,1112.3吴龙标,张和平,陆法同等,关于高层建筑中几个消防问题的探讨J,中国安全科学学报,1999 ,2435.4胡忠日,安全疏散研究的国内外动态和发展趋势J,消防科学与技术,2001,1819.5徐灏,机械设计手册M,北京:机械工业出版社,2001.6濮良贵,纪名刚,机械设计M,北京:高等教育出版社,20017罗圣国,李平林，张立乃,机械设计课程设计指导书M，北京:高等教育出版社,2001.8王光铨,机床电力拖动与控制M，北京:机械工业出版社,2001.9刘江南,郭克希,机械设计基础M，湖南大学出版社.2005.10成大先,机械设计图册(第 5 卷)M，北京:化学工业出版社,2000.11东北工学院,机械零件零件设计手册M，北京:冶金工业出版社,1979.12李维荣,标准紧固件实用手册M，北京:中国标准出版社,2001.13刘鸿文,材料力学M，北京:高等教育出版社,1992.14邹慧君,机械原理课程设计手册M，北京:高等教育出版社,1998.15成大先,机械设计手册M, 化学工业出版社,2008.16Sun-Ah JunMiru,Acquisition of Second Language IntonationA,The Proceedings of the Internatinonal Conference on Spoken Langeoage processing,2000 17 Culpan，MultinationalStrategicAlliancesM.TheHoworthPress,1993I湘潭大学毕业论文题目：高楼火灾逃生装置院 （系）： 机械工程学院 专 业： 机 械 设 计 制 造 及 其 自 动 化 学 号： XXXXX 姓 名： XXXXX 指导教师： XXXXX 完成日期： 2014 年 5 月 23 日 II摘要在实际生活中有时会遇到紧急的意外情况，例如，火灾、地震等。特别是在高楼居住和工作的人员，当发生火灾时，电梯往往不能使用，如何才能安全、快速地离开危险来到安全的地面一直以来都是人们十分关心的问题。因此在高层居住和工作的人员都需要一种安全、可靠、安装方便、使用简单的高楼安全逃生装置。高楼逃生设备中较成熟的有逃生伞和放火梯，其中逃生伞至少要求楼层在 220 米以上才能使用，而放火梯的使用高度在 15 米以下，这大大的影响了它门得使用范围。本课题研究的高楼自动安全降落逃生装置则适用于 6250 米的高度范围，这正好可与逃生伞，放火梯优势互补。该高楼逃生器结构简单，性能可靠，可以安装在高楼的外墙壁上，遇到紧急情况时就可以使用，具有较强的实用性和经济性。关键词： 高楼逃生器；自动减速；安全；可靠AbstractIn actual life sometimes meet urgent accidental situation, for example, fire, earthquake, etc. Especially in a high-rise residential and work of the staff, when when there is a fire, elevator often cannot use, how to safely and quickly left the ground of danger to safety has always been people are very concerned about the problem. So in a high-rise residential and work of the staff all need a safe, reliable, easy installation, use simple high-rise safely device. Tall buildings in the mature escape equipment umbrella and arson ladder have escape, including at least requirement floor escape umbrella in 220 meters above can use, and the use of fire ladder in 15 meters high. This greatly influenced it door may use scope, This topic research of building automatic safely escape device fits 6-250 meters height range, it just can escape umbrella, with complementary fire ladder. The towers of simple structure, escape is reliable performance and can be installed in a building exterior wall, when you meet the emergency can use, which has practicability and economy. Keywords: Tall escape manometers; Automatic slow; Security; ReliableIII目 录摘 要 .IAbstract .II1概述 .11.1高楼逃生器研究的意义 .11.2国内外高楼逃生器的主要类型 .11.3 本设计的创新部分及独特优势分析 .22 高楼自动逃生器的设计 .22.1逃生器简介 .22.1.1 逃生器结构 .22.1.2 逃生器使用方法 .32.2逃生器加速环节设计 .32.2.1 计算传动装置的总传动比及分配各级传动比 .32.2.2 计算传动装置的运动和动力参数 .42.2.3 齿轮的设计与校核 .42.2.4 轴的功能和工作原理 .142.2.5 轴的结构设计特点 .142.2.6 轴的作用 .142.2.7 轴的类型 .152.2.8 轴按其承载情况分类：转轴和心轴和传动轴 .152.2.9 轴的材料选择 .152.2.10 轴的设计与校核 .152.3逃生器速度调节环节设计 .232.3.1 质量块的设计 .252.4逃生器多人循环环节设计 .262.5逃生器安全锁紧装置的设计 .27结论 .28参考文献 .29致谢 .30外文翻译 .3111概述1.1高楼逃生器研究的意义在实际生活中有时会遇到紧急的意外情况。例如，火灾、地震等。特别是在高楼居住和工作的人，当发生火灾时，电梯往往不能使用，而当发生火灾时，熊熊大火能在 60 秒钟内卷入整个房间，烟雾报警器和热报警器已经广泛应用于高层建筑火灾报警，但它们只能起到警告的作用；人们仍然需用一种装置来逃离着火的建筑。如何才能安全、快速地离开高处来到安全的地面一直以来都是人们十分关心的问题。如果有一种安全可靠，操作方便，价格合理的救生器备用那么受困的人将非常幸运，否则他们得想办法逃离大火。如美国 911 发生的灾难，如果设置了相应的逃生装置可以减少人员的伤亡。同时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，安全、快速地离开现场来到安全的地面，一直以来都是人们十分关心的问题，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。1.2国内外高楼逃生器的主要类型目前国内外高楼逃生器主要有以下几种类型：（1）包角加手控式：该类逃生器增加钢丝绳与轮之间的包角，使得钢丝绳与钢丝轮之间的摩擦力增加。另外，再利用手控装置，进一步调节下降速度的快慢。 （2）间歇冲击式：间歇冲击式逃生器是通过间歇撞击能来消耗能量，如利用钟表中的擒纵叉和擒纵轮原理来消耗能量。（3）液体流动阻尼式：液体流动阻尼式是利用液体流动阻尼把人体势能转化成液体热能，以达降低速度的目的。其主要特点是由于液体阻尼的大小取决于外负载，所以不论人体质量的大小均能以比较恒定的速度下降。通过对上述几种逃生器的认识，我们认为逃生器应该具有结构紧凑，工艺简单，安全可靠、使用方便、成本低廉等特点。高楼逃生设备中较成熟的有逃生伞和放火梯，其中逃生伞至少要求楼层在 220 米以上才能使用，而放火梯的使用高度在 15 米以下。2这大大的影响了它门的使用范围，基于此，本文设计出高楼自动逃生器，适用于6250 米的高度范围，这正好可与逃生伞，放火梯优势互补。这样不仅满足了高楼逃生器的基本特点，而且创新利用了齿轮传动比的调速功能。此设计由于小巧便捷，成本低，特别适宜家庭备用于紧急脱险。1.3 本设计的创新部分及独特优势分析总结以往逃生器的不足，经过多方面的改进与完善，我们的设计形成了自己独特的优势。（1）自动调速。该装置在逃生者下降的过程中自动调速，无需手动操作，不需要专业知识。解决了以往逃生器儿童、妇女以及老人无法使用的难题。（2）自动实现 1.5m/s 左右的速度下滑。该装置的离心力摩擦系统，使速度变化趋于和缓，有缓冲作用，使任何人使用都会保持 1.5m/s 或者更低的速度下滑。（3）满足多人使用。该装置正反都可方向旋转且速度相同，特有的双线轴结构，能满足多人循环使用，在有限的时间里挽救更多人的生命。（4）附加有安全琐紧装置。该装置在人体下落前锁住逃生器传动机构，使人体安全停留在空中，等待人体位置稳定后，打开该装置，人体开始下降，逃生器便开始工作。该装置的应用可以使人体从开始就可以平稳下滑，而不会左右摇摆不定，这样就避免了人体碰上建筑物而受伤。2 高楼自动逃生器的设计2.1逃生器简介2.1.1 逃生器结构此逃生装置呈圆柱体。主要由多人循环环节、加速环节、以及速度调节环节四大部分组成。独特的速度调节器能使逃生速度保持在 1.5m/s 左右。精心构思的多人循环部分使小小的逃生器能够挽救多人的生命，精巧的减速器结构简单，却能起到落地前减速的效果。该逃生器适用于体重 25170KG 的人群使用。总之，此逃生装置体积小，重量轻，结构经凑，工艺简单用于紧急脱险。此装置采用直径 0.50.6cm 的解释绳子或用钢丝绳线轴绕成可长达 55m，能满足最高 15 层的高楼逃生使用3图 1 逃生器结构图2.1.2 逃生器使用方法（1）将装置固定在所在楼层，开始时，两根绳子分别缠绕在线轴 1，线轴 2 上，并且绕向相反。 （2）将安全锁紧装置的扳手抬起，使其锁住传动机构。 （3）逃生者 1 号将身上的绳索挂于线轴 2 上的绳索的挂钩上，等待人体在空中稳定后，将锁紧装置的扳手扳下，跳楼逃生。随着线轴 2 的转动，线轴 1 同时的以同一方向转动，将线轴 1 的绳子自动收起。待逃生者 1 号降到地面，线轴 1 收起的长度恰好为所在楼层高度，为第二个人逃生创造了条件。（4）待逃生者 1 号解除绳索挂钩，逃生者 2 号可以从线轴 1 的挂钩逃生，当线轴1 下放的同时，线轴 2 自动收起，待逃生者 2 号降到地面，线轴 2 收起的长度恰好为所在楼层高度，为第 3 个人逃生创造了条件，于是逃生者 3 号可以使用线轴 2 的挂钩逃生，如此循环，可满足多人逃生。2.2逃生器加速环节设计2.2.1 计算传动装置的总传动比及分配各级传动比该逃生器的传动部分采用两级加速传动，每级传动比为 0.4。4总传动比为 0.40.4=0.16，共计加速 6.25 倍。2.2.2 计算传动装置的运动和动力参数初始数据：人下降速度为 1.5m/s，线轴绕满时的半径为 10cm，人体质量 200。各轴转速：轴：n 0 =n =1.560/2/0.1=143.3 r/min轴：n = n 2.5=358.3 r/min轴：n = n 2.5=895.7 r/min各轴输入功率：人对线轴的输入功率:P0=mgV=2.9KW轴：P = P0 g2=2.87KW轴：P = P g2 r =2.63 KW轴：P = P g2 r =2.41KW各轴输入转矩:轴：T =9550 P /n =191.25 Nm轴：T = 9550 P /n =70.1 Nm轴：T = 9550 P /n =25.7 Nm2.2.3 齿轮的设计与校核（一）齿轮 1（大齿轮）、2（小齿轮）的设计计算1. 齿轮类型，材料，热处理及精度为利于机器的平稳，寿命及制造方便，故选用直齿齿轮传动。此机器为一般工作机器，选用 8 级精度，采用铸造制造。齿轮材料均使用40Gr（调质），硬 度为 280HBS。齿轮 1（大齿轮）z 1=60，小齿轮 z2=24， 5.2. 初步设计齿轮传动的主要尺寸按齿面接触强度设计 2131 )(2HEdt ZuTK确定各参数的值试选载荷系数 6.t查表 选取区域系数 ，432HZ端面重合度 ， ，则8.0185.02 68.15083.查表得：接触疲劳极限 Hlim1= Hlim2=710MPa 初步计算许用接触应力 h1 =0.9 Hlim1=639MPa= h25查表得：弹性影响系数 aEMPZ9.18齿宽系数 5.0d3.设计计算齿轮 1（大齿轮）的分度圆直径 123 )(2HEdt ZuTKm05.14)639.84.(568.1509. 243计算圆周速度 s.10.31nd计算齿宽 和模数bm计算齿宽 =1721d计算摸数初选螺旋角 =14=1m15.604cos72csZd计算齿宽与高之比.65.721hb计算纵向重合度=0.318 =1.901d o14tan60.38.0tan计算载荷系数 K使用系数 =1A根据 ,8 级精度, 查表得smv/08.动载系数 K =1.02,V查表得：齿向载荷分布系数 K =1.42H查表得: K =1.35F查表得: K = =1.2H故载荷系数:KK K K K =11.021.21.42=1.74按实际载荷系数校正所算得的分度圆直径6d =d =144 =1451tK/36.1743计算模数 nm= mZ34.20cos5cos14. 齿根弯曲疲劳强度设计由弯曲强度的设计公式nm)(cos2123FSadYZKT 确定公式内各计算数值 齿轮传递的转矩 191.25kNm确定齿数 z因为是硬齿面，故取 ，601z24传动比误差 iu i=05.2 计算当量齿数68.5cosz31v27.6cosz32v 初选齿宽系数由表查得 0.4 初选螺旋角初定螺旋角 14 载荷系数 KKK K K K =11.071.21.351.73 查取齿形系数 Y 和应力校正系数 Y查得:齿形系数 2.592 2.211 Fa1Fa1应力校正系数 1.596 1.774SS 重合度系数 Y端面重合度近似为 1.88-3.2（ ）21Z1.883.2（1/601/24）cos14 1.643cos 7arctg （tg /cos ） arctg（tg20 /cos14 ）20.64tnoooo 08.14costgarbt则重合度系数为 0.25+0.75 0.673zYb2cs 螺旋角系数 轴向重合度 78.012-o 计算大小齿轮的 FSY安全系数由表查得 S 1.25得到弯曲疲劳强度极限 小齿轮 大齿轮aFMP601aFMP502查表得弯曲疲劳寿命系数: K =0.86 K =0.93 1N2FN取弯曲疲劳安全系数 S=1.4 =F1 57.3684.10SF =2 14.2.92N03757.361FSY154.4.22S大齿轮的数值大.选用. 设计计算 计算模数 mmn 47.265.10. 015.4cos7825196.2243 对比计算结果，由齿面接触疲劳强度计算的法面模数 m 大于由齿根弯曲疲劳强度计算n的法面模数，按 GB/T1357-1987 圆整为标准模数, 取 m =2.5mm 但为了同时满足接触疲劳强度，需要按接触疲劳强度算得的分度圆直径 d =145 来计算应有的齿数.于是由:1z = =56.2 取 z =601nm4cos518那么 z =24 2 几何尺寸计算计算中心距 a= =102.5mmcos2)(1nmz将中心距圆整为 65计算大.小齿轮的分度圆直径d = =145mm114cos5.60nmzd = =602.2m计算齿轮宽度=2B3065.0d圆整的 212B图 2 齿轮 1（大齿轮3 齿轮 2 图（小齿轮）9（二）齿轮 3（大齿轮）、齿轮 4（小齿轮）的设计计算1. 齿轮类型，材料，热处理及精度为利于机器的平稳，寿命及制造方便，故选用直齿齿轮传动。此机器为一般工作机器，选用 8 级精度，采用铸造制造。齿轮材料均使用40Gr（调质），硬 度为 280HBS。齿轮 3（大齿轮） ，小齿轮 ，42z3174z5.22. 初步设计齿轮传动的主要尺寸按齿面接触强度设计 233 )(12HEdt ZuTK确定各参数的值试选载荷系数 6.t查表 选取区域系数 ，432HZ端面重合度 ， ，则75.0175.02 52.17.06.10查表得：接触疲劳极限 Hlim1= Hlim2=710MPa 初步计算许用接触应力 h1 =0.9 Hlim1=639MPa= h2查表得：弹性影响系数 aEMPZ9.18齿宽系数 6.0d设计计算齿轮 3（大齿轮）的分度圆直径 32)(12HEdt ZuTKm04.12)639.84.(5.607143计算圆周速度 s.102.31nd计算齿宽 和模数3b3m计算齿宽 = mm53d计算摸数 3初选螺旋角 =14=3 35.241cos0cosZd计算齿宽与高之比2.965.13hb计算纵向重合度=0.318 =1.333d o14tan2.018.tan计算载荷系数 K使用系数 =1A根据 ,8 级精度, 查表得smv/20.1动载系数 K =1.08,V查表得：齿向载荷分布系数 K =1.38H查表得: K =1.25F查表得: K = =1.2H故载荷系数:KK K K K =11.081.21.38=1.7811按实际载荷系数校正所算得的分度圆直径d =d =102 =105.683tK/ 6.1783m计算模数 nm= 4.2cos.05cos3Z4. 齿根弯曲疲劳强度设计由弯曲强度的设计公式nm)(cos2323FSadYZKT 确定公式内各计算数值 齿轮传递的转矩 70.1kNm确定齿数 z因为是硬齿面，故取 ，423z17传动比误差 iu i=0.012% 允许. 计算当量齿数97.45cosz3v361.8cosz34v 初选齿宽系数由表查得 0.4 初选螺旋角初定螺旋角 14 载荷系数 KKK K K K =11.081.21.381.78 查取齿形系数 Y 和应力校正系数 Y查得:齿形系数 2.592 2.211 Fa1Fa1应力校正系数 1.596 1.774SS 重合度系数 Y12端面重合度近似为 1.88-3.2（ ）21Z1.883.2（1/421/17）cos14 1.5284cos arctg （tg /cos ） arctg（tg20 /cos14 ）20.64tnoooo 08.14costgarbt则重合度系数为 0.25+0.75 0.673zYb2cs 螺旋角系数 轴向重合度 78.012-o 计算大小齿轮的 FSY安全系数由表查得 S 1.25得到弯曲疲劳强度极限 小齿轮 大齿轮aFMP503aFMP3804查表得弯曲疲劳寿命系数: K =0.86 K =0.93 3N3FN取弯曲疲劳安全系数 S=1.4 =F1 14.07.15860SF =2 2.392N0471.37561FSY2.4.22S大齿轮的数值大.选用. 设计计算 计算模数 mmn 32.52.14.00154.cos786.123 对比计算结果，由齿面接触疲劳强度计算的法面模数 m 大于由齿根弯曲疲劳强度计算n的法面模数，按 GB/T1357-1987 圆整为标准模数, 取 m =2.5mm 但为了同时满足接触疲13劳强度，需要按接触疲劳强度算得的分度圆直径 d =105.68 来计算应有的齿数.于1m是由:z = =41.85 取 z =423nm14cos68.053那么 z =17 2 几何尺寸计算计算中心距 a= =73.75mmcos2)(43nmz将中心距圆整为 45计算大.小齿轮的分度圆直径d = =105mm3cosnmzd = 42.5mm4计算齿轮宽度=4Bm5.2.4603d圆整的 304B14图 4 齿轮 3（大齿轮）15图 5 齿轮 4（小齿轮）2.2.4 轴的功能和工作原理轴是支承转动零件并与之一起回转以传递运动、扭矩或弯矩的机械零件。一般为金属圆杆状，各段可以有不同的直径。机器中作回转运动的零件就装在轴上。根据轴线形状的不同，轴可以分为曲轴和直轴两类。根据轴的承载情况，又可分为：转轴，工作时既承受弯矩又承受扭矩，是机械中最常见的轴，如各种减速器中的轴等。心轴，用来支承转动零件只承受弯矩而不传递扭矩，有些心轴转动，如铁路车辆的轴等，有些心轴则不转动，如支承滑轮的轴等。传动轴，主要用来传递扭矩而不承受弯矩，如起重机移动机构中的长光轴、汽车的驱动轴等。轴的材料主要采用碳素钢或合金钢，也可采用球墨铸铁或合金铸铁等。轴的工作能力一般取决于强度和刚度，转速高时还取决于振动稳定性。2.2.5 轴的结构设计特点轴的结构设计是确定轴的合理外形和全部结构尺寸，为轴设计的重要步骤。它由轴上安装零件类型、尺寸及其位置、零件的固定方式，载荷的性质、方向、大小及分布情况，轴承的类型与尺寸，轴的毛坯、制造和装配工艺、安装及运输，对轴的变形等因素有关。设计者可根据轴的具体要求进行设计，必要时可做几个方案进行比较，以便选出最佳设计方案，以下是一般轴结构设计原则： 1、节约材料，减轻重量，尽量采用等强度外形尺寸或大的截面系数的截面形状； 2、易于轴上零件精确定位、稳固、装配、拆卸和调整； 3、采用各种减少应力集中和提高强度的结构措施； 4、便于加工制造和保证精度。2.2.6 轴的作用轴的作用：支承回转件、传递运动和动力。2.2.7 轴的类型轴按受载荷不同分：转轴：既受转矩又受弯矩。心轴：只受弯矩。传动轴：只受转矩。按轴的形状分：直轴和曲轴2.2.8 轴按其承载情况分类：转轴和心轴和传动轴转轴其特点是：工作时既承受弯矩又承受扭矩，是机械中最常见的轴，如各种减速器中的轴等。心轴用其特点是：来支承转动零件只承受弯矩而不传递扭矩，有些心轴转动，如铁路车辆的轴等，有些心轴则不转动，如支承滑轮的轴等。16传动轴其特点是：主要用来传递扭矩而不承受弯矩，如起重机移动机构中的长光轴、汽车的驱动轴等。轴的材料主要采用碳素钢或合金钢，也可采用球墨铸铁或合金铸铁等。2.2.9 轴的材料选择选择轴的材料首先要有足够的强度，对应力集中敏感性低，其次还须能满足刚度、耐磨性、耐腐蚀性等方面的要求，并具有良好的加工工艺性，且价格低廉、易于获得。还要有经济性、合理性、适用性。在 45 号刚、Q235、Q255、Q275 这些材料中，经过对比，选取 45 号刚为轴的材料。45 号刚化学成分是含碳（C）量是 0.420.50%，Si 含量为 0.170.37%，Mn 含量0.500.80%，Cr 含量=0.25%。在设计毛胚直径100mm 时，经正火处理，其硬度为 170217HBS ，抗拉强度极限为 ，屈服强度极限为 ，弯曲Pa590bMMPa295s疲劳极限为 ，剪切疲劳极限为 ，许用弯曲应力为 ，a251-P14 p具有价格便宜，经过调质（或正火）后，可得到较好的切削性能，而且能获得较高的强度和韧性等综合机械性能的优点，所以材料选择 45 钢。2.2.10 轴的设计与校核（1）轴的设计与校核 已知轴上所传动扭矩为 ；选择材料 45 号刚，正火处理，硬度MNT25.19170217HBS,抗拉强度极限 ,屈服强度极限 ,抗弯疲劳极限 Pa0bMPa295s,剪切疲劳极限为 ,许用弯曲应力a251-MP41p则按许用切应力计算轴径的计算式得 36pTd代入数据得 md04.26取轴的最小直径 即 ，261选择轴承：选择深沟球轴承，主要承受径向载荷也能承受一定的轴向载荷。处选择轴承 6006 型，其基本尺寸： ， ， ，m30d5Dm13Binr轴结构如图17图 6 轴结构图轴的受力分析和校核大齿轮受力 NdTFt 9.26371Fr1= tan =960.1t线轴受力 t 5.1计算支承反力 FR2NR 8.126.3.6)(1FR1 FR57.2.5FR2=2105.3 NFR1=1348 18水 平 受 力 图水 平 弯 矩垂 直 受 力 分 析垂 直 弯 矩合 成 弯 矩 图图 7 校核轴表 1载荷 水平面 H 垂直面 V支反力 F FR2=1226.8N FR1=257N FR1=1348 N FR2=2105.3N总弯矩 =89883 Nmm =74411 Nmm1M2扭矩 T T =191250 Nmm19许用应力值 查表得 0b=102.5 MPa -1b=60 MPa应力校正系数 = -1b / 0b=0.59当量转矩 T 1=112837.5 Nmm当量弯矩在线轴中间截面处 M =141774 Nmm，在右侧轴承中间截面处 M =132288 N mm按第三强度理论，计算应力为221(T)caW316d代入数据得 a60a7.201-ca MPP故轴强度满足要求（2）轴的设计与校核已知轴上所传动扭矩为 ；选择材料 45 号刚，正火处理，硬度NT7.253170217HBS,抗拉强度极限 ,屈服强度极限 ,抗弯疲劳极限 Pa90bMMPa295s,剪切疲劳极限为 ,许用弯曲应力a251-MP14p则按许用切应力计算轴径的计算式得 36pTd代入数据得 md35.1取轴的最小直径 即 ，616选择轴承：选择深沟球轴承，主要承受径向载荷也能承受一定的轴向载荷。处选择轴承 6004 型，其基本尺寸： ， ， ，m20d42Dm12Bin6.0r轴结构如图20图 8 轴结构图轴的受力分析和校核大齿轮受力 Ft2=2T /d3=2336.7 Fr2= tan =850N1tN小齿轮受力 F t1=2T /d2=1335.2 Fr1= Ft1tan =486载荷 水平面 H 垂直面 VFR1=737.7 N FR2=598.3N FR2=202.4N FR1=1203.9N支反力 F总弯矩扭矩 T=40951 Nmm =21771 Nmm1M2T =70100 Nmm21合 成 弯 矩 图垂 直 弯 矩垂 直 受 力 分 析水 平 弯 矩水 平 受 力 图图 9 轴校核许用应力值 查表得 0b=102.5 MPa -1b=60 MPa应力校正系数 = -1b / 0b=0.59当量转矩 T 1=41359 Nmm当量弯矩在小齿轮中间截面处 M =58207 Nmm ，在大齿轮中间截面处 M =46744 Nmm按第三强度理论，计算应力为221(T)caW22316dW代入数据得 a60a68.451-ca MPP故轴强度满足要求（3）轴的设计与校核已知轴上所传动扭矩为 ；选择材料 45 号刚，正火处理，硬度NT1.70170217HBS,抗拉强度极限 ,屈服强度极限 ,抗弯疲劳极限 Pa59bMMPa295s,剪切疲劳极限为 ,许用弯曲应力a251-MP41p则按许用切应力计算轴径的计算式得 36pTd代入数据得 md65.18取轴的最小直径 即 ，20201选择轴承：选择深沟球轴承，主要承受径向载荷也能承受一定的轴向载荷。处选择轴承 6004 型，其基本尺寸： ， ， ，md42Dm12Bin6.0r轴的结构图图 10 轴结构图23轴的受力分析和校核小齿轮受力 F t=2T /d4=1209.4 Fr= Fttan =440NN减速盘受力 减速盘半径 R=80 mm Ft=2T /R=624.5许用应力值 查表得 0b=102.5 MPa -1b=60 MPa应力校正系数 = -1b / 0b=0.59当量转矩 T 1=15163 Nmm当量弯矩在线轴中间截面处 M =42661 Nmm ，在右侧轴承中间截面处 M =31145Nm按第三强度理论，计算应力为221(T)caW316d代入数据得 a60a8.21-ca MPP故轴强度满足要求载荷 水平面 H 垂直面 V支反力 F FR2=332.7N FR1=772.7N FR1=1786.9 N FR2=1220N总弯矩 =39825 Nmm =27203 Nmm1M2扭矩 T T =25700 Nmm24合 成 弯 矩 图垂 直 弯 矩垂 直 受 力 分 析水 平 弯 矩水 平 受 力 分 析图 11 轴校核2.3逃生器速度调节环节设计25速度调节器是此装置的关键环节，这部分结构简单，亦相当实用，能自动将速度控制在 1.5m/s 左右或者更小。主要由带槽圆盘、离心块、弹簧以及摩擦导槽构成，其结构如下图所示：图 12 速度控制器正面图圆盘半径为 8cm。弹簧劲度系数为 1N/mm。弹簧的预紧拉力为 1.5N。质量体质量为150g。带槽圆盘上有四个导槽，每个槽内有一个质量块，质量块只能在槽内沿半径方向来回运动，质量块的一端用弹簧连接在圆盘弹簧槽中的小轴上，质量块与摩擦槽的接触端装有梯形橡胶块，其形状与摩擦槽吻合，摩擦槽设计成梯形槽如图所示，以增大摩擦力。速度控制器根据离心原理设计。圆盘静止时，弹簧为拉伸状态，所以质量块不向外运动。当圆盘旋转时，质量块有向外飞离的趋势，随圆盘转速的增加，离心力也增加，当圆盘转速达到 895.7 r/min 时，即下降速度为 1.5m/s 左右时。质量块离心力刚好使得摩擦块与摩擦槽接触并产生足够大的摩擦力，使人体以 1.5m/s 左右速度下降。26之后由于线轴绕线半径越来越小，人体的下降速度会更小，如此更有利于人体安全下落和着地。当下降速度减到 1.5m/s，质量块的离心力小于弹簧的拉力，弹簧收缩，质量块被拉回内侧，若圆盘速度再次增大，质量块再次使之减速，如此反复，圆盘的速度便被控制在 1.5m/s 左右的范围内，达到稳速的目的。图 13 速度控制器侧面图2.3.1 质量块的设计质量块采用 45 钢，尺寸如图27图 14 质量块尺寸2.4逃生器多人循环环节设计逃生器多人循环环节构思巧妙，设计和制造都很简单，结构如图所示。线轴上的绳子起初是反向绕在一起的，绳的一端固定在转轴上，其余的绳依次绕在转轴上，绳的自由端在最外圈，用力拉自由端，转轴就会转动。在转轴上装有线性轴承，滑动块摩擦片组件上的两销轴插在线性轴承内，滑动块摩擦片组件可沿转轴的经向滑动。当绳受到拉力，转轴转动，转轴通过销轴带动滑动块摩擦片组件旋转，滑动块摩擦片受到离心力沿经向向外滑动，直到摩擦片接触外壳。滑动块摩擦片组件给外壳正压力，同时其在外壳内表面滑动，于是产生摩擦阻力矩来平衡绳所受的拉力产生的拉力矩 。28图 15 双线轴结构因此该逃生器的优点有三点：1 正反都可方向旋转且速度相同。2 绳与转轴之间的联结可靠。3 离心力的利用率高，活动块产生的摩擦力矩大。使用时逃生者 1 号将身上的绳索挂于线轴 2 上的绳索的挂钩上，等待人体在空中稳定后，将锁紧装置的扳手扳下，跳楼逃生。随着线轴 2 的转动，线轴 1 同时的以同一方向转动，将线轴 1 的绳子自动收起。待逃生者 1 号降到地面，线轴 1 收起的长度恰好为所在楼层高度，为第二个人逃生创造了条件 16。待逃生者 1 号解除绳索挂钩，逃生者 2 号可以从线轴 1 的挂钩逃生，当线轴 1 下放的同时，线轴 2 自动收起，待逃生者 2 号降到地面，线轴 2 收起的长度恰好为所在楼层高度，为第 3 个人逃生创造了条件，于是逃生者 3 号可以使用线轴 2 的挂钩逃生，如此循环，可满足多人逃生。2.5逃生器安全锁紧装置的设计逃生器安全锁紧装置的应用及原理图如图所示29图 16 逃生器安全锁紧装置的应用及原理图使用顺序：（1）将装置固定在所在楼层，开始时，两根绳子分别缠绕在线轴 1，线轴 2 上，并且绕向相反。 （2）将安全锁紧装置的扳手抬起，使其锁住传动机构。（3）逃生者 1 号将身上的绳索挂于线轴 2 上的绳索的挂钩上，等待人体在空中稳定后，将锁紧装置的扳手扳下，跳楼逃生。随着线轴 2 的转动，线轴 1 同时的以同一方向转动，将线轴 1 的绳子自动收起。待逃生者 1 号降到地面，线轴 1 收起的长度恰好为所在楼层高度，为第二个人逃生创造了条件 17。将安全锁紧装置的把手提起，与把手连接在一起的凸轮随即卡住了传动齿轮 3，使其不能转动，传动部分被卡住，同时线轴也就不能转动，这样就使得逃生者不下降，而停留在空中，当逃生者位置稳定后，逃生者就可以用手将装置的扳手扳下，凸轮离开齿轮 3，齿轮 3 开始转动，逃生者开始下降，逃生器开始正常工作。本装置的设计目的就是使生者下落前身体稳定在空中，以最大程度减少下落过程中由于人体起初的不稳定造成的空中摇摆，让逃生者安全下落。同时也给了逃生者心理和行动上一定的准备时间，使本逃生装置的更加人性化。结论30很多国家设立的专门科研机构和生产厂家联合，推出各种实用性强、价格大众化的逃生产品。最关键的是，很多国家有充足的逃生预案，并且高频率地进行模拟体验。俗话说熟能生巧，在大量咨询、体验、工具的辅助下，国外民众逃生能力有了巨大的提高。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，这些都急待解决。本文设计出高楼自动逃生器，适用于米的高度范围，这正好适应这样的趋势，可与逃生伞，放火梯优势互补。而且解决了以往逃生器儿童、妇女以及老人无法使用的难题。特别是，本逃生器特有的双线轴结构，能满足多人循环使用，在有限的时间里挽救更多人的生命。操作方法上，与以往的同类产品相比更加人性化。在设计的过程中，也出现了一些客观不足的问题，就是一些逃生器的结构没有亲眼见过不知道其具体大小与工作情况，只能凭着资料中的说明想像，其次由于条件不足缺乏实验性，等等多种原因使我的设计是没有完全的根据实际的情况来作合适、客观地修改，而做出来的，难免有些缺点和不足，由于诸多原因，本次设计存在一些不足和有待改善的地方，希望老师能够提出宝贵修改意见。参考文献1王忠, 高层建筑管道井防火设计不容忽视M, 北京:机械工业出版社,2008.2王旭,高永庭, 高层建筑安全疏散对策探讨J,工业安全与环保 2002,1112.3吴龙标,张和平,陆法同等,关于高层建筑中几个消防问题的探讨J,中国安全科学学报,1999 ,2435.4胡忠日,安全疏散研究的国内外动态和发展趋势J,消防科学与技术,2001,1819.5徐灏,机械设计手册M,北京:机械工业出版社,2001.6濮良贵,纪名刚,机械设计M,北京:高等教育出版社,20017罗圣国,李平林，张立乃,机械设计课程设计指导书M，北京:高等教育出版社,2001.8王光铨,机床电力拖动与控制M，北京:机械工业出版社,2001.9刘江南,郭克希,机械设计基础M，湖南大学出版社.2005.10成大先,机械设计图册(第 5 卷)M，北京:化学工业出版社,2000.11东北工学院,机械零件零件设计手册M，北京:冶金工业出版社,2000.12李维荣,标准紧固件实用手册M，北京:中国标准出版社,2001.13刘鸿文,材料力学M，北京:高等教育出版社,2005.14邹慧君,机械原理课程设计手册M，北京:高等教育出版社,2003.15成大先,机械设计手册M, 化学工业出版社,2008.16Sun-Ah JunMiru,Acquisition of Second Language IntonationC,The Proceedings of the Internatinonal Conference on Spoken Langeoage processing,2000 3117 Culpan Multinational Strategic AlliancesM,TheHoworthPress2007致谢本设计在指导老师张高峰教授的悉心指导和严格要求下业已完成，从课题选择、方案论证到具体设计和调试，无不凝聚着张高峰老师的心血和汗水，在大四学习期间，也始终感受着指导老师的精心指导和无私的关怀，我受益匪浅。在此向老师表示深深的感谢和崇高的敬意，祝愿老师身体健康。在论文的完成过程当中，同时得到了各位其他老师、同专业、同宿舍的热情帮助，一并表示深深地感谢!最后，诚挚的感谢所有参加本论文评审和答辩的各位老师，感谢你们在百忙之中抽出时间参加我的答辩。32外文翻译Reduction of noise of loaded and unloaded misaligned gear drivesFaydor L. Litvina, Daniele Vecchiatoa, Kenji Yukishimaa, Alfonso Fuentesb, Ignacio Gonzalez-Perezb and Kenichi Hayasakac aGear Research Center, Department of Mechanical and Industrial Engineering, University of Illinois at Chicago, 842 W. Taylor St., Chicago, IL 60607-7022, USAbDepartment of Mechanical Engineering, Polytechnic University of Cartagena, C/Doctor Fleming, s/n, 30202, Cartagena, Murcia, SpaincGear R&D Group, Research and Development Center, Yamaha Motor Co., Ltd., 2500 Shingai, Iwata, Shizuoka 438-8501, Japan Received 22 February 2005; revised 6 May 2005; accepted 17 May 2005. Available online 25 January
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