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1、13湖北省高校大学生机械创新设计大赛暨第四届 全国大学生机械创新设计大赛湖北分区预赛 可升降多功能逃生梯子设计说明书 参 赛 者：指导教师： 长江大学二零一零年三月目 录一 设计背景.3二 基本组成.4三 梯子总体设计.5 1设想思路.5 2总体设计规划. .6 3.设计方案及工作原理.8四 梯子的校核 . 9五 图纸中重要部件的尺寸设计.10六 设计总结.11 （一）创新点与作品特色.11 （二） 成本估价. . .11 （三）推广应用前景.11参考文献.12一: 设计背景 (上图为：上海商学院女生宿舍楼火灾现场)2008年11月17日上海商学院四名女生丧生火灾。直到如今，我们依然对该情景历
2、历在目。这一事件让很多人扼腕叹息，也让很多人伤感。人们不由得反思; “倘若当时她们有一款专门的逃生工具那该有多好啊！， 也许，现在她们的生命之花开得依旧炫丽烂漫！”随着科技的不断进步，各种各样的家用电器如电饭锅、吹风机，热得快等，还有生活用品如煤气罐，天然气瓶等设备给人们的生活带来了很大的方便。但是，在给人们方便的同时也给人们带来了各种各样的安全隐患，火灾就是其中最具威胁的一种！据资料显示每年我国死于火灾的人数就达几千人，火灾给人类的生命财产带来了极大的威胁，因此如何从火灾中逃生已经是一个刻不容缓的话题。为此，我们团队设计了一款专门的火灾逃生装置-可升降多功 能逃生梯子。此款梯子专门用于火灾高
3、楼逃生，它有一般梯子的所有性能，也融入了许多新鲜元素。普通云梯只能进行单一的爬高作业而不能把人从高处送往地面，所以在火灾发生时如何利用梯子逃生成了一个难题。因此我们思考能否在普通梯子的基础上进行了改造创新，从而使它能够从高楼层逐渐下降到地面，使人能安全逃离火海。因此，可升降多功能逃生梯子诞生了！二，基本组成（上图为：梯子的完全展开图）梯子整体分为两部分内侧梯子和外侧梯子。内侧梯子可折叠成两小段梯子，展开后总长约3米，宽50厘米；外侧梯子长约1.5米，宽约60厘米，为铺助上部分梯子升降而设计。两部分梯子采用的是滑槽结构连接在一起，因此可以实现交错上升和下降的目的。另外，上部分梯子采用了折叠的形式
4、，使它在不用时折叠起来，减小它的长度，便于存放和运输。两部分梯子前头都装有挂钩机构，在人的作用下可以实现自动挂在窗子上或者是阳台上，它还有自动取下，收缩折叠的功能。此款梯子上配套有安全绳，长度可变换调节，更加增强了人在危险应急时操作的安全性。三，梯子的总体设计1. 设计思路.一般的家用梯子只能进行单层的攀爬登高动作，当火灾发生时，它不能帮助人从火灾地点下降以逃生。 因此我们想在高楼发生火灾的时候，利用梯子的交替滑动以及钩子的挂住作用，逐层下降，以最终到达地面，实现逃生。为了实现这个功能，我们小组成员设计了一款新型的高楼逃生装置可升降多功能逃生专用梯子。此款云梯综合了一般梯子的性能，也融入了许多
5、梯子所没有的新型元素，特别是在挂钩上面，更是突破前人所没有的地方。因此实用价值高，外形美观，结构轻巧，用途广泛。它是家庭火灾应急备用和日常使用，或者是消防队员攀登高楼作业的非常不错的一款工具。 2.总体设计规划 （1）滑槽机构;外侧梯子与内侧梯子的配合原理利用了如下图所示的滑槽机构，外侧梯子在此沟槽的作用下便完成了上下滑动。 （ 如下图一;内外侧梯子配合图） （如图二，滑槽的使用情况图） （如下图三：为内外两侧梯子的另一视图） （2）挂钩原理： 如下图: 梯子的挂钩机构 为了实现方便快速地挂起与翻开此挂钩，我们设计了如图的机构（里头装有扭转弹簧），这样，我们通过往上推梯子，就会带动扭转弹簧收缩
6、，从而实现挂钩脱离窗台并且合在梯架上。由于此机构原理，我们以一个比较小的推力的作用，便让整个钩子顺利牢固地为钩紧墙壁和松开墙壁。 (3) 内侧梯子的折叠原理:如图所示，内侧梯子主要由两段组成，每段约2米长，第一二段的整合原理利用了如图所示的合页机构。 4.梯子的折叠情况; (上图为：梯子完全折叠)四. 逃生方案及使用方法。 楼层失火了，逃生不能盲目。（1），当火源在楼下比较远时，我们可以搬着梯子往下跑，当接近火源时，用梯子快速地逃生。（2）当火源比较近时，就直接用此梯子逃生。方法如下：先把上层的挂钩展开，将挂钩挂在窗户或阳台上，然后将梯子展开，上云梯，脚踩着梯子到下一层，如果下一层己经脱离了火
7、源，便完成了逃生。如若到了下一层未脱离火源，则可以继续沿着梯子下降再下一层。这样交替重复，就可以实现一层一层往下走，直至安全到达地面。如果每一层的人都用此梯子从窗台逃生（一层一个就可以了），我们就可以不用去交替移动梯子，直接顺着梯子，借助别人搭好的云梯，一层一层实现快速脱离楼层，方便逃生。五梯子的校核。由于此梯子的所有受力几乎全部在挂钩上，因此需要对挂钩进行强度校核，而挂钩上最危险的部件为连接螺钉，所以要对螺栓进行强度校核，梯子上其他连接螺栓的强度校核均与此相同。螺栓的强度校核：设定：人的重量m=200kg 螺栓直径=10mm 螺栓采用45钢，由机械设计手册查得45钢的屈服强度=355Mpa
8、取安全系数=1.5 因此求得45钢的许用切应力=236.667MPa 每个螺栓所受的力F=mg2=2009.82980（N）螺栓主要受剪应力：因此=F/A= 12.484Mpa 故，满足强度要求。五、图纸中重要部件的尺寸设计外侧梯子支架：52621700mm 厚度为2mm 内侧梯子：52624100mm厚度为2mm （内侧梯子间距为400mm，内侧梯子分成上下两段，上端与下端尺寸都为52622050mm） 内侧梯子踏脚：4850440mm 厚度为3mm 外侧梯子踏脚：厚度为3mm，人脚上面可活动空间为170mm 挂钩：挂钩由两部分组成，应保证挂钩与梯子支架之间的水平间距为300mm，即墙厚以3
9、00mm为标准设计。六、设计总结 1：创新点与作品特色 （1）应用广泛专门为火灾逃生而设计，也可以代替一般的梯子作为家用，又可以用于消防人员的爬高作业（只需更换扭转弹簧）。 （2）钩子及滑槽机构它不仅能帮我们牢固地挂住墙壁，增加安全性，而且它自身也能自动地回转和收缩并且特殊的滑槽能让梯子上下相对滑动。 （3）折叠性设计梯子在闲置时，可以折叠成总长度的三分之一，因此。大大地方便了它的存放与搬运工作。（4） 想法独特依靠内外侧梯子交替配合，逐层下降的思路，打破了依靠绳子下降这一传统。并且它的操作性强，质量轻便，容易使用。2：成本估价 此款梯子主要材料是铝合金型材，另外再加上少量螺栓，弹簧，合页等。
10、因此，如果批量生产，它的总成本每款在 150元左右。3：推广应用前景 此款梯子功能独特而且强大，它专门用来在发生火灾时，作为逃生工具使用，也可以代替普通梯子在家庭日常中使用，同时，它又是一款适合消防人员在攀高救灾时不可缺少的工具。因而，它的实用性强，安全性好，造价低廉，很值得宾馆，学校，普通家庭以及各种相关机构大力推广！参考文献1 联合编写组编. 机械设计手册. 北京：化学工业出版社 ,2 成大先主编. 机械设计手册第3卷 北京：化学出版社 ,3廖念钊主编. 互换性与技术测量 北京：中国计量出版社 ,4 孙恒 陈作模主编. 机械原理. 北京：高等教育出版社5阮宝湘 邵祥华编. 工业设计人机工程. 北京机械工业出版社 6W 中国模具CAD论坛7 http:/ 中国机械设计三维论坛8 机械设计期刊 中国机械工程学会;9 人机工程学 中国机械工业出版社
