破障鉗設(shè)計(jì)說明書(已修改)
2025-08-14 21:24 本頁面
【正文】 襄樊職業(yè)技術(shù)學(xué)院編號(hào)鄂創(chuàng)新102010年湖北省高校大學(xué)生機(jī)械創(chuàng)新設(shè)計(jì)大賽暨第四屆全國(guó)大學(xué)生機(jī)械創(chuàng)新設(shè)計(jì)大賽湖北分區(qū)預(yù)賽破障鉗設(shè)計(jì)說明書 2010年湖北省高校大學(xué)生機(jī)械創(chuàng)新設(shè)計(jì)大賽暨第四屆全國(guó)大學(xué)生機(jī)械創(chuàng)新設(shè)計(jì)大賽湖北分區(qū)預(yù)賽作品報(bào)名表參賽作品名稱破障鉗作品類別救援、破障類、逃生、避難類□是否屬慧魚組：是□/否所在學(xué)校襄樊職業(yè)技術(shù)學(xué)院郵政編碼441050參賽學(xué)校領(lǐng)隊(duì)老師通訊地址襄樊職業(yè)技術(shù)學(xué)院機(jī)械電子信息工程學(xué)院機(jī)械教研室領(lǐng)隊(duì)電話手機(jī)Email參賽學(xué)生序號(hào)姓名性別專業(yè)班級(jí)聯(lián)系方式（聯(lián)系電話、通訊地址及郵編、郵箱，留一個(gè)同學(xué)的即可）1男機(jī)制0802襄樊職業(yè)技術(shù)學(xué)院機(jī)械電子信息工程學(xué)院機(jī)械設(shè)計(jì)與制造0802 T2男機(jī)制08023男機(jī)制0802指導(dǎo)教師序號(hào)姓名性別職稱聯(lián)系方式（聯(lián)系電話、通訊地址及郵編、郵箱，留一位老師的即可）1男講師2女副教授作品內(nèi)容簡(jiǎn)介（限200字以內(nèi)）經(jīng)過大量調(diào)研，發(fā)現(xiàn)消防隊(duì)使用的大型破障器材（如液壓剪擴(kuò)器）過于沉重、不易單人攜帶且在特殊環(huán)境（如高空等）內(nèi)不易操作；小型的破障器材（如絕緣剪）剪切力小，不能直接擴(kuò)張等缺點(diǎn)。在此情況下設(shè)計(jì)了多功能破障鉗。 本作品采用直齒圓錐齒輪減速增力機(jī)構(gòu)放大手搖力，并通過絲杠螺母機(jī)構(gòu)的螺母沿絲杠軸線移動(dòng)實(shí)現(xiàn)鉗口的剪切與破障的功能。 ，最大張口為200mm， =12圓柱型鋼筋。此破障器主要針對(duì)復(fù)雜環(huán)境下的破障救援，如地震、車禍現(xiàn)場(chǎng)和狹小的作業(yè)環(huán)境等大型的液壓破障器材使用受限的情況下，發(fā)揮它小巧輕便的優(yōu)勢(shì)，實(shí)施快速救援。 目 錄設(shè)計(jì)背景 1一 主要功能及工作原理 2二 設(shè)計(jì)方案 4三 方案對(duì)比 7四 運(yùn)動(dòng)軌跡分析 7五 創(chuàng)新點(diǎn) 8六 作品市場(chǎng)前景和運(yùn)用價(jià)值 8七 參數(shù)計(jì)算 10八 設(shè)計(jì)心得與體會(huì) 26九 設(shè)計(jì)參考文獻(xiàn) 27襄樊職業(yè)技術(shù)學(xué)院設(shè)計(jì)背景隨著環(huán)境不斷惡化和機(jī)動(dòng)車保有量持續(xù)增長(zhǎng)，近幾年自然災(zāi)害和道路交通事故頻發(fā)。場(chǎng)景1：高速公路上，兩輛車相撞。車體嚴(yán)重變形，人員被困，其中有人出血較多，有人報(bào)警，等待救援。此時(shí)若車上備有專業(yè)設(shè)備剪開汽車變形蒙皮或破開車門，將人員救出，由其它車輛送往醫(yī)院，將最大程度的節(jié)省時(shí)間，挽救生命。場(chǎng)景2：一高樓失火，人員被困。消防隊(duì)員通過繩索爬到著火事故的門前，但苦于沒有合適工具而無法撬開房門。消防隊(duì)員被迫由窗戶進(jìn)入房間，但防盜窗有一定強(qiáng)度，隨身攜帶的絕緣剪不能將其快速有效剪斷，因此耽擱不少寶貴的救援時(shí)間。場(chǎng)景3：汶川地震，很多人被困在廢墟下面，雖然斷裂的預(yù)制板鋼筋已經(jīng)暴露出來，但是藕斷絲連的鋼筋卻令被困者由于沒有剪切或擴(kuò)張器材而無計(jì)可施。外面的人同樣苦于沒有合適的工具而無法將被困人員快速救起。在這些災(zāi)害現(xiàn)場(chǎng)，如果有一些方便攜帶而又承載能力大的破障器材，就可以在最短的時(shí)間內(nèi)為保障人身生命以及財(cái)產(chǎn)安全起到極為有力的作用，最大限度減小損失。因此以消防隊(duì)為突破口進(jìn)行調(diào)研。在調(diào)研中發(fā)現(xiàn)對(duì)于破障器材的使用存在這樣一個(gè)問題：（如液壓剪擴(kuò)器）過于沉重、不易單人攜帶、高空隨身攜帶更為困難、另外，像液壓剪擴(kuò)器等大型破障器材屬于專業(yè)器材，價(jià)錢昂貴普及率極低，不能更好的在發(fā)生災(zāi)害時(shí)擴(kuò)大救援主體。 a. 液壓剪擴(kuò)器 b. 液壓剪擴(kuò)器動(dòng)力液壓剪擴(kuò)器（如絕緣剪）又存在剪切力小、不能擴(kuò)張等缺點(diǎn)，另外高空使用需要尋找支點(diǎn)，不易操作且對(duì)人員體力消耗大。絕緣剪以這些問題為切入點(diǎn)設(shè)計(jì)了簡(jiǎn)單輕便、成本低，可以大量普及的破障鉗。一 主要功能及工作原理1 主要功能：1）張開破障：鉗口前端的破障點(diǎn)可分開或破開障礙物（如汽車框架結(jié)構(gòu)、防盜窗等），最大可提供8KN的破障力2） 閉合剪切：鉗口閉合可以剪斷鋼筋防護(hù)欄桿、汽車、火車車廂等金屬或非金屬結(jié)構(gòu)，距離鉗口40毫米的月牙形剪口處最大剪切力為22KN，即最大可以剪斷的建筑用鋼筋。圖1 破障鉗結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)圖1刃口 2—鉗口；3—連桿；4—絲杠螺母 ；5絲杠 ；6—大直齒圓錐齒輪； 7—小直齒圓錐齒輪； 8—中心銷； 2 工作原理：當(dāng)手搖動(dòng)搖臂時(shí)齒輪減速增力機(jī)構(gòu)首次放大手搖力，絲杠螺母機(jī)構(gòu)再次放大手搖力，被放大的手搖力借助絲杠螺母的軸向位移通過連桿作用于鉗口，使鉗口繞中心銷轉(zhuǎn)動(dòng)，當(dāng)螺母遠(yuǎn)離中心銷時(shí)鉗口張開，實(shí)現(xiàn)擴(kuò)張功能，當(dāng)螺母靠近中心銷時(shí)，鉗口閉合，實(shí)現(xiàn)剪切功能，通過改變手柄旋轉(zhuǎn)方向即可實(shí)現(xiàn)破障鉗擴(kuò)張與剪切功能。二 設(shè)計(jì)方案針對(duì)在消防隊(duì)的調(diào)研情況設(shè)計(jì)了四套方案1 方案一采用液壓式千斤頂?shù)囊簤焊字苯雍豌Q口相連，以減少費(fèi)力傳動(dòng)桿件的使用，達(dá)到擴(kuò)大剪切與擴(kuò)張力減輕重量縮小體積降低生產(chǎn)成本的效果。如圖1所示：圖1 以液壓千斤頂為增力裝置的破障鉗2 方案二 采用機(jī)械式千斤頂?shù)凝X條部分與連桿相連接，以達(dá)到在無電氣、液壓泵的條件下也能實(shí)現(xiàn)剪切與擴(kuò)張，如圖2所示：圖2 以減速器為增力裝置的破障鉗3 方案三采用雙曲柄機(jī)構(gòu)，通過連桿把與齒輪相連曲柄的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)傳到與雙向螺母相連的曲柄達(dá)到剪切與擴(kuò)張功能。如圖2所示：圖3 以減速器和雙曲柄機(jī)構(gòu)為增力裝置的破障鉗4 方案四采用滑動(dòng)螺旋傳動(dòng)和齒輪減速機(jī)構(gòu)兩次放大手搖力，并通過軸向位移的螺母推動(dòng)連桿實(shí)現(xiàn)鉗口剪切與擴(kuò)張功能。如圖4所示：圖4 采用滑動(dòng)螺旋轉(zhuǎn)傳動(dòng)和減速錐齒輪為增力裝置的破障鉗齒輪減速機(jī)構(gòu)放大手搖力，曲柄滑塊機(jī)構(gòu)中滑塊（絲杠螺母）作為主動(dòng)件通過連桿驅(qū)動(dòng)曲柄（鉗身），實(shí)現(xiàn)鉗口的剪切與破障的功能互換。該破障鉗設(shè)
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