機械創(chuàng)新設計大賽(編輯修改稿)
2025-05-14 02:45 本頁面
【文章內容簡介】 。然后，再按下按鍵，搖動手柄使兩線軸同時收起，收起完畢后，再放回備用箱即可。 該裝置的還有一個特點，既可以將其固定在樓上使用，也可以將掛鉤掛在樓層上，讓逃生者隨該裝置降到地面。 考慮到很多火災發(fā)生在夜間，為了充分利用裝置內部空間和能源，使逃生者在下降過程中和落地時有足夠的照明，該裝置還安裝一小型發(fā)電機。該逃生器適用范圍廣泛，速度自動調節(jié)，無需手動操作，簡單實用，性能穩(wěn)定，安全可靠，適合大規(guī)模推廣。 本設計由加速環(huán)節(jié)、液體阻尼環(huán)節(jié)、速度調節(jié)環(huán)節(jié)、多人循環(huán)環(huán)節(jié)以及減速部分五大部分組成，結構簡單，原理明確。介紹中涉及到的諸多數(shù)據(jù)，其來源請參照第四章參數(shù)計算部分。以下說明詳細設計原理。 加速部分設計加速部分的作用一是減小液缸的負載，二是使穩(wěn)速下滑的效果更加良好，設計如下圖（2）： 圖22 加速環(huán)節(jié)結構圖 加速部分有兩級加速。齒輪1通過固定軸與線軸2相連，線軸2的轉動帶動齒輪1轉動，齒輪1到齒輪2為第一級加速，齒輪2和齒輪3同軸且固定在一起，齒輪3帶動齒輪4為第二級加速，通過軸傳到齒輪5，于是齒輪5圓盤上的曲軸做圓周運動。曲軸通過連桿與活塞相連，圓周運動于是變?yōu)橹本€運動。 阻尼部分剖析 本設計采用流體阻尼式原理。彈性式用彈簧做阻力，阻力與下降位移有關，越往下阻力越大，還有可能在落地前反彈，而且無法做到下降時勻速。摩擦式因為長時間的磨合，摩擦系數(shù)有所改變，性能也不穩(wěn)定，而液體流動阻尼式是利用液體流動阻尼把人體勢能轉化成液體熱能，以達降低速度的目的。其主要特點是由于液體阻尼的大小取決于外負載，所以不論人體質量的大小均能以比較恒定的速度（本設計下降速度為4m/s）下降，詳細設計如下： 圖23 流體阻尼液缸 液缸內徑為3cm，，活塞活動范圍為4cm。178。，178。 此種液缸類似于普通的活塞缸，不同的是缸的兩端均密封，內有阻尼液體，而且，活塞由帶有許多阻尼孔的多層薄隔板構成，當液體流經(jīng)多層隔板的阻尼小孔時，產(chǎn)生的阻力平衡了人體重力，使人能勻速下滑。根據(jù)流體力學可知，采用多層有孔薄隔板比采用單層薄隔板更有利于達到勻速的目的。而且，孔越大，活塞移動速度越快，產(chǎn)生的阻力也就越大。178。時，對于70kg的人剛好以4m/s的速度勻速下滑?；钊囊欢伺c曲柄搖桿相連。這樣，曲柄的旋轉運動轉變成活塞的直線運動，能量借助流體轉化為熱能和流體的動能。 此設計有兩個液缸，其位置成90?角，如圖： 圖24阻尼環(huán)節(jié) 這樣設計，既減小單個液缸承受的負載，也使液缸可以做的很小，同時也解決了曲柄在旋轉到極限位置時的速度波動。而加速部分的多級傳遞使輕微的速度波動大大化解，勻速效果更加完善。 獨特設計1：多人循環(huán)部分設計 多人循環(huán)部分結構如圖25所示： 圖25 多人循環(huán)環(huán)節(jié) 按鍵由齒輪支架和彈簧組成，按鍵類似于啟動按鈕。齒輪7起連接齒輪的作用。按一下，按鍵開啟，齒輪7分別與齒輪8和齒輪9嚙合，線軸1和線軸2的旋轉聯(lián)通。再按一下，由于彈簧的作用，按鍵彈起，齒輪7分別與齒輪8和齒輪9分離，齒輪8和齒輪9斷開連接，線軸1和線軸2的旋轉互不干擾。 轉軸部分由兩個同心線軸組成，分別為線軸1和線軸2，線軸1和齒輪8通過軸固定在一起，線軸2和齒輪9通過軸固定在一起，齒輪8和齒輪9中間有齒輪7連接，齒輪7由按鍵控制。兩線軸既可以同時轉也可以不同時轉。若按鍵按下，線軸1和線軸2同時旋轉。若按鍵彈起，線軸1和線軸2的轉動互不干擾。裝置一端還有個搖柄，便于收放繩子。 此部分的設計，既可做到多人循環(huán)使用，也使此救生裝置更加實際化。使用方便，同時也便于存放。繩子可通過搖柄收起或放開。使用方法請參照產(chǎn)品簡介部分。 ：速度控制器的設計 速度調節(jié)器是此裝置的關鍵環(huán)節(jié)，這部分結構簡單，亦相當實用，能自動將速度控制在4m/s。主要由帶槽圓盤、離心塊、彈簧以及摩擦導槽構成，其結構如下圖所示： 圖26 速度控制器側面圖 圖27 速度控制器正面圖 圓盤半徑為8cm。連桿長1cm。 。質量體質量為20g。 速度為4m/s時，F(xiàn)(r=)=，F(xiàn)(r=8cm)= ，F(xiàn)(r=)=，F(xiàn)(r=8cm)= 帶槽圓盤上有三個導槽，每個槽內有一個質量塊，質量塊只能在槽內沿半徑方向來回運動，質量塊的一端用彈簧連接在圓盤中心軸上，并用一連桿接在圓盤的a點，連桿的另一端連接在b點，質量塊可帶動連桿左右擺動。質量塊與摩擦槽的接觸端裝有梯形橡膠塊，其形狀與摩擦槽吻合，連桿機構相當于開關閥門，摩擦槽設計成梯形槽如圖所示，以增大摩擦力。速度控制器根據(jù)離心原理，圓盤靜止時，彈簧1拉力為0，彈簧2為拉伸狀態(tài)，所以質量塊不向外運動。當圓盤旋轉時，質量塊有向外飛離的趨勢，隨圓盤轉速的增加，離心力也增加，當圓盤轉速達到
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