【正文】 全系數(shù)為：滿足工作要求。根據(jù)公式，計算45鋼的。BC桿的最小橫截面積慣性矩：BC桿的慣性半徑：BC桿的柔度為：計算45鋼的，查表可得：45鋼：。此時，BC桿所受的最大壓力即為CD桿的最大水平阻力。將BC桿做成矩形截面，根據(jù)常規(guī)設(shè)計方法，C點處為與壓緊桿配合，將BC桿的尺寸初步定為，再按照壓桿穩(wěn)定性和擠壓強度校核該尺寸是否符合動力要求。其抗彎截面模量為因為導(dǎo)向座的長度較大，DE可以看做懸臂梁，端部在垂直方向的合力為。該曲柄滑塊機構(gòu)滿足主艙門的運動動力條件，可以作為主艙門的鎖緊機構(gòu)。此時，壓緊桿的受力分析圖如下：分別就和時的兩種情況進行受力分析：當時，圖中機構(gòu)的各幾何尺寸如下：LABLBC80120此時手輪提供的驅(qū)動力為：當時，圖中機構(gòu)的各幾何尺寸如下：LABLBC80120可提供最大驅(qū)動力:根據(jù)上述計算，當壓緊桿鎖緊時所提供的驅(qū)動力大于其壓緊時的最大水平方向阻力。其受力分析如下圖所示，圖中A點距離軸的支撐處為50mm，支撐的寬度b=50mm：列力的平衡方程：解得：主動力：摩擦阻力：主動力遠大于摩擦阻力，啟動性能良好。1 、啟動性能（1）由手輪和曲柄的受力平衡式，人的正常扭力取=600（N），手輪直徑。根據(jù)對該機構(gòu)進行Pro/E方針演示在機構(gòu)剛開始運動時，由于壓縮量小，所受阻力非常小，人通過手輪所能提供的驅(qū)動力足以克服壓緊時所需的阻力，因此，該機構(gòu)啟動性能良好，當機構(gòu)運行到一定角度時，壓縮量逐漸增大，所需克服的阻力也隨之增大，因此需要手輪提供更大的驅(qū)動力才能鎖緊門框，以達到密封要求，根據(jù)機構(gòu)進行的運動仿真，以 時開始為啟動時校核驅(qū)動力是否能提供所需壓緊力的位置。主艙門在即將開啟位置時的示意圖。則。鎖緊裝置所需提供壓力：由公式得，對于4點密封門，為達到密封要求每個著力點所需的力為:（3）、計算驅(qū)動特性在屈曲狀態(tài)下的輸出力為600N。鎖緊機構(gòu)主要材料選取45鋼， 所選密封橡膠的彈性模量為2MPa，尺寸為寬10mm，厚20mm。艙門鎖緊機構(gòu)采用四點鎖緊，為了使艙門在壓縮密封材料時，整個凸緣部分所受的力均勻分布，因此在艙門上安裝軸承座的位置加裝肋板，以達到使載荷均勻分布的效果，同時又增強了艙門的剛度，肋板截面尺寸根據(jù)其上面安裝的軸承座尺寸確定，取為艙門門板需要與鎖緊裝置裝配，因此在艙門的中間位置必須設(shè)計安裝鎖緊裝置軸的軸承座，初步確定軸承座孔的直徑為。相應(yīng)的在艙體壁上與艙門配合部位，也制作成同樣尺寸的凸緣。但同時又避免因為艙門面積過大而造成密封困難，剛度不符合要求等原因，根據(jù)人機工程學(xué)和材料力學(xué)知識，初步確定救生艙門的結(jié)構(gòu)尺寸為，門板厚度為20mm。由于在礦下工作的都為男性，并且根據(jù)手輪高度，人在操作各種艙門時，都處于屈曲或彎腰狀態(tài)，因此，選擇人所能提供的扭力為600N。其中身體直立雙手扭轉(zhuǎn)較長把手時男人的扭力為，女子的扭力為；身體屈曲雙手扭轉(zhuǎn)時男子的扭力為，女子的扭力為。選在門的中間，手輪離底部高度650mm。實際艙門高度1250mm，結(jié)構(gòu)強度明顯提高，又不影響進出。、各艙門結(jié)構(gòu)參數(shù)計算：、主艙門結(jié)構(gòu)計算：（1）、艙門人機工程學(xué)設(shè)計設(shè)計艙門尺寸是時，應(yīng)充分考慮人機工程學(xué)的要求，使人能夠方便快捷的開門關(guān)門，并提供適當?shù)尿?qū)動力。受力合理，能較好地滿足鎖緊要求。存在死點，設(shè)計時應(yīng)注意避免。b：艙門方案比較：現(xiàn)在市場上出現(xiàn)的救生艙應(yīng)急艙門都要求面積合適，密封嚴格，因此艙門都采用多點鎖合結(jié)構(gòu)，其中多為四點鎖緊。、應(yīng)急門方案a：應(yīng)急門的基本要求：要求：密封、隔熱、耐沖擊性能強，可靠性高，開啟方便，在透水深度不高于1m的情況下能方便進出， m2(248。（2）雙點鎖緊優(yōu)點：結(jié)構(gòu)簡單，加工和安裝方便，效率高，可靠性高。我們也設(shè)計了兩個方案備選：(1)、普通單點鎖緊優(yōu)點：結(jié)構(gòu)簡單，工作可靠性高。要求：密封性中等，可靠性高，開關(guān)方便。綜合上述多種艙門方案比較,由于曲柄滑塊機構(gòu)結(jié)構(gòu)簡單,動作靈活可靠,可以達到主艙門關(guān)于氣密和水密的要求,因此最終確定曲柄滑塊機構(gòu)作為主艙門的結(jié)構(gòu)方案。2）連桿機構(gòu)(六點鎖緊)優(yōu)點：接觸點較多，密封均勻。我們認為設(shè)計了以下兩種方案備選： 1)曲柄滑塊機構(gòu)(四點鎖緊)優(yōu)點：結(jié)構(gòu)簡單，工作可靠性高；由于導(dǎo)軌的約束強化作用，增強了立桿的高度。雖然在理論上鎖緊點多能增加密封效果，但由于加工精度的原因，可能各個鎖緊點并不能都能起到好的作用。3）十點和十二點聯(lián)動鎖緊優(yōu)點：理論上門的受力均勻，密封性較好。缺點：上下邊的密封性較差。十字架不在正確的位置時，不便于開啟。缺點：豎桿太長，鎖緊力大時可能導(dǎo)致其變形大，時間長了密封性會下降。b:艙門結(jié)構(gòu)方案比較:目前,市場上生產(chǎn)的救生艙采用的艙門結(jié)構(gòu)設(shè)計方案從四點到十二點的都有,傳動和鎖緊裝置也有很多,下面就經(jīng)常所見到的幾種方案進行比較,并確定主艙門的結(jié)構(gòu)方案。、主艙門方案:a:主艙門的基本要求: 向外開啟。圖56 艙體橫向截面圖該側(cè)面所受的均布載荷大小為：根據(jù)上圖所示的簡直梁截面，計算其各部分面積對中性軸的慣性矩：第一部分為矩形，其慣性矩為：第一部分面積為：第二部分與第三第四第五部分同為槽鋼，根據(jù)槽鋼主要結(jié)構(gòu)尺寸表，查得：第二、第三、第四、第五部分的面積為：上述計算為各面積對其自身形心軸的慣性矩，需要通過平行位移公式計算出其對彎矩梁本身中性軸的慣性矩：第一部分矩形的慣性軸距離中性軸的距離為：第二部分槽鋼的形心軸距離慣性軸的距離為：則該橫截面對中性軸總的慣性矩為 根據(jù)簡支梁在受均布載荷時的彎曲變形公式計算其頂端最大變形量：其中：，艙體材料選用45鋼，其彈性模量，將上述數(shù)據(jù)代入公式可得艙體的最大變形量為：變形量小于總長度的，故其剛度滿足使用要求。橫向受載時，其受力模型相當于簡支梁受均布載荷。肋板選用槽鋼，焊接在艙體外輪廓上，查閱金屬材料手冊選用10號槽鋼作為加強肋板，其主要結(jié)構(gòu)尺寸如下:型號尺寸截面面積理論重量參考數(shù)值hbd1010048198救生艙受力模型可簡化為一懸臂梁，該梁受均布載荷作用：當爆炸發(fā)生時，其瞬間壓力可達，當該壓力作用在救生艙的一側(cè)面時，相當于該側(cè)面受到均布載荷作用，該載荷大小:艙體在受彎方向的橫截面如圖所示，可分為4部分組成，分別求個部分的慣性矩：第一部分為矩形，其慣性矩為：第二部分為矩形，其慣性矩為第三部分為矩形，其慣性矩為第四部分為槽鋼，其慣性矩由上表可以查出：上述計算為各面積對其自身形心軸的慣性矩，需要通過平行位移公式計算出其對彎矩梁本身中性軸的慣性矩：第三部分的面積為第四部分面積查表可得：第三部分慣性軸距離截面中性軸距離為：第四部分槽鋼慣性軸距離截面中性軸距離為則該橫截面對y軸總的慣性矩為： 根據(jù)懸臂梁在受均布載荷時的彎曲變形公式計算其頂端最大變形量：其中：， ，艙體材料選用45鋼，其彈性模量，將上述數(shù)據(jù)代入公式可得艙體的最大變形量為：變形量小于艙體總高度的，故其剛度滿足使用要求。其中法蘭盤的尺寸為厚度，寬度，布置在艙體的四周。長度為。根據(jù)第四章中救生艙的整體尺寸設(shè)計可知。第四章 模塊化結(jié)構(gòu)設(shè)計 模塊化設(shè)計思路救生艙整體采用模塊化設(shè)計，將救生艙分為三個部分：緩沖倉、生存艙、設(shè)備艙。緊急逃生門防護段：下部安裝制冷壓縮機，上部為應(yīng)急艙門，最低點離地高度超過1m。缺點：連接面多，組裝工作量較大，密封面過多。6段=（3）方案三：每段長度900mm。（座椅的人機工程學(xué)參數(shù): ）通用段長度的三種設(shè)計方案：（1） 方案一：每段長度700mm。（5）艙體下部設(shè)置滑靴（或滾輪）進行牽引、通用段長度設(shè)計方案已知條件：（1） 人員艙凈容積≥（2）由艙內(nèi)凈寬度，凈高度，每人所需的最小凈空間為，可算出人員艙最小凈長度為， （?。Ｆ溟L度根據(jù)艙內(nèi)設(shè)備需求，確定為。、救生艙內(nèi)部尺寸設(shè)計（1）艙內(nèi)凈寬度，（2）艙內(nèi)凈高度，（3）基于模塊化設(shè)計的思想，將緩沖艙設(shè)計成一個獨立封閉結(jié)構(gòu)。（4）設(shè)備艙與人員艙的過渡艙門：開啟方向由設(shè)備艙開向人員艙。（3）緩沖艙與人員艙的過渡艙門：開啟方向由緩沖艙開向人員艙。、救生艙結(jié)構(gòu)要求：（1）由主艙門、與人員艙之間的過渡艙門和艙室構(gòu)成（2）主艙門：向外開啟。（2）艙體由緩沖艙、人員艙和設(shè)備艙三個部分構(gòu)成。：由于救生艙安置在巷道內(nèi)，并且在配置前需要做防爆試驗，因此巷道尺寸限制了救生艙的尺寸。方案二：救生艙結(jié)構(gòu)形狀如下：該方案中，艙體大體外形也采用長方體結(jié)構(gòu)，底部安裝滑靴或滾輪，以便于在巷道內(nèi)移動，不同之處在于艙體頂端由圓弧連接，其優(yōu)點是，在受到爆炸沖擊波時，其頂端圓弧可以起到緩沖作用，以減小沖擊波對艙體的破壞，缺點是，結(jié)構(gòu)較方案稍微復(fù)雜，給加工帶來一定的困難。第二章 救生艙設(shè)計參數(shù)要求救生艙在井下工作，為礦工在發(fā)生礦難時提供一個可以臨時躲避的空間，由于礦難發(fā)生后，井下條件十分惡劣，因此對救生艙的技術(shù)要求較高。只要在井下適當?shù)奈恢迷O(shè)置若干個井下救生艙，井下作業(yè)人員便可以在事故發(fā)生后最短的時間內(nèi)進入寓自己最近的救生艙內(nèi)，由此可以將被動的等待救援轉(zhuǎn)變?yōu)橹鲃拥淖跃?。也就是說，無論對于哪種井下事故，大多數(shù)井下作業(yè)人員還是有逃生的機會的，但是逃生的前提是在最短的時間內(nèi)躲避到—