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南京理工大學
畢業(yè)設計(論文)開題報告
學 生 姓 名:
學 號:
專 業(yè):
機械工程及自動化
設計(論文)題目:
高層建筑消防救生裝置
指 導 教 師:
——總體設計及圓錐齒輪減速器設計
2010 年 4 月 4 日
開題報告填寫要求
1.開題報告(含“文獻綜述”)作為畢業(yè)設計(論文)答辯委員會對學生答辯資格審查的依據(jù)材料之一。此報告應在指導教師指導下,由學生在畢業(yè)設計(論文)工作前期內(nèi)完成,經(jīng)指導教師簽署意見及所在專業(yè)審查后生效;
2.開題報告內(nèi)容必須用黑墨水筆工整書寫或按教務處統(tǒng)一設計的電子文檔標準格式(可從教務處網(wǎng)頁上下載)打印,禁止打印在其它紙上后剪貼,完成后應及時交給指導教師簽署意見;
3.“文獻綜述”應按論文的格式成文,并直接書寫(或打?。┰诒鹃_題報告第一欄目內(nèi),學生寫文獻綜述的參考文獻應不少于15篇科技論文的信息量,一般一本參考書最多相當于三篇科技論文的信息量(不包括辭典、手冊);
4.有關年月日等日期的填寫,應當按照國標GB/T 7408—94《數(shù)據(jù)元和交換格式、信息交換、日期和時間表示法》規(guī)定的要求,一律用阿拉伯數(shù)字書寫。如“2010年3月15日”或“2010-03-15”。
畢 業(yè) 設 計(論 文)開 題 報 告
1.結(jié)合畢業(yè)設計(論文)課題情況,根據(jù)所查閱的文獻資料,每人撰寫
2000字左右的文獻綜述:
文 獻 綜 述
摘要 在簡要敘述了現(xiàn)階段高層建筑消防的存在的主要問題及國內(nèi)外現(xiàn)有消防裝置后,詳細敘述了現(xiàn)有總體設計中存在的技術問題。提出一種新的高層建筑消防救援方法及其總體設計方案,即利用動力傘的機動性,用電機帶動減速器,牽引鋼索將消防救援裝備及人員以較快的速度由地面運送到指定高度供給消防隊員開展滅火救生行動。另外對本裝置中所需要使用的減速器等部件進行設計研究。
關鍵詞 高層救生 機器人 減速器
1 引言
高層建筑直接救生滅火的火場特殊性,尤其是20層以上的消防救生實施非常困難[1],雖然伴隨著高層建筑的發(fā)展國內(nèi)外一直競相研制開發(fā),但直接用于高層消防救生、滅火且實用、能商品化的產(chǎn)品近乎沒有[2]。
2 國內(nèi)外高層建筑救生
由于高層建筑直接救生滅火的困難性,目前國內(nèi)外高層建筑救生與滅火設備的最新發(fā)展有以下趨勢:繼續(xù)研發(fā)更高高度的云梯消防車以及開發(fā)性能更好、適合救火的直升機,但目前依然實際困難很大。性能更好的設備并商品化的目前尚未見到相關報道。目前多數(shù)公司或機構(gòu)轉(zhuǎn)而集中致力于創(chuàng)新、開發(fā)能輔助高層建筑消防救生與滅火的外圍相關產(chǎn)品,但一般不能直接進行救生滅火,主要有以下進展趨勢[3,14]:
(1)火場機器人。把帶有視頻頭的機器人送到著火地區(qū),特別是可能有毒氣等條件惡劣的地方代替消防人員搜索被困者。美國一個叫“安娜·肯達”的搜索機器人,像一條大蛇,它有三米長,共有22個節(jié),頂部的攝像頭能轉(zhuǎn)動33個角度,全方位觀察特定區(qū)域內(nèi)情景。主要適于火場搜索,能輔助救生,但造價昂貴,不能直接用于高層救生、滅火[6]。
(2)超大型超高壓滅火噴槍。基德消防公司是美國聯(lián)合技術公司旗下的分公司,他們的超大口徑高壓泵,能夠在極短時間內(nèi),噴射非常大的滅火水流,或是將滅火泡沫噴至約140米的高空。但較難射中室內(nèi)指定地點,更不能直接救生。
(3)未來型滅火機器人。德國一公司設計了一外形很像是甲殼蟲的未來型滅火機器人,配備全球定位系統(tǒng)導航,并攜帶一到數(shù)個水箱,在遙控中心的指揮下,“自行”前往火區(qū)滅火,使消防人員遠離危險。可以爬樓,但對于樓層過高而樓內(nèi)通道受阻的情況卻束手無策,難以直接救生。造價昂貴[7],
(4)遙控搜尋飛機。這種小飛機上的攝像系統(tǒng),能夠透過濃煙和黑夜及高溫烈焰,拍攝到現(xiàn)場情況并將信息傳到消防指揮中心。但不能直接救生和滅火。
3 本項目的方案和思路
采用載人直升飛機等高端設備需要大量的資金,從安全性和經(jīng)濟性、普及性等角度考慮則也都不易實現(xiàn),因為當直升機飛抵火場上空高度,火場特殊氣旋以及大風條件下,鋼索及消防器材、人員的重量會給直升機的飛行帶來較大影響,飛機還要克服鋼索、消防水管的糾結(jié)、纏繞以及勾掛在建筑物突出物上等特殊情況,對飛機自身的安全也有較大威脅[8]。因此實際應用時直升機救生問題非常復雜且難以實用[9]。實際上,多少年來人們主要還是靠消防人員直接冒險沖進樓內(nèi)或人力攀爬(有的建筑一定高度上可以)來實施,但少慢差費、事倍功半也不安全。如何能“更高”、“更強”、“更省”“更普及”地解決高層建筑消防救生與滅火顯而易見將具有重大的經(jīng)濟與社會效益。而本項目提出的通過動力傘,最終使帶滑輪的繩索反扣騎跨住整個高樓,把該整個高樓作為救援索道在高樓高處空中的另一“掛靠物”和“支撐點”,然后進行救援裝備的運送和人員的救生。這種全新、而奇特的高層建筑消防救生裝置,可以基本不受建筑高度限制,較好地解決高層建筑消防救生(也可適當附帶滅火)的難題。加之該設備結(jié)構(gòu)特別簡單,生產(chǎn)成本低,產(chǎn)品實施非常簡便易行,廉價、快捷,特別易于普及使用。
4 減速器
減速器是本裝置中牽引繩索的重要組成部分,它是原動機和工作機之間的獨立的閉式傳動裝置,用來降低轉(zhuǎn)速和增大轉(zhuǎn)矩,以滿足工作需要,在某些場合也用來增速,稱為增速器。減速機一般用于低轉(zhuǎn)速大扭矩的傳動設備,把電動機、內(nèi)燃機或其它高速運轉(zhuǎn)的動力通過減速機上的齒數(shù)少的齒輪嚙合大齒輪來達到減速的目的。
隨著現(xiàn)代化工業(yè)技術的高速發(fā)展,機械化水平的不斷提高,對齒輪傳動裝置的技術及經(jīng)濟性能也提出了越來越高的要求。齒輪傳動由于具有傳動比較大、傳動穩(wěn)定、結(jié)構(gòu)緊湊等優(yōu)點,而得到廣泛的應用[1]。齒輪傳動在我國已有了許多年的發(fā)展史, 從60年代開始,隨著我國科學技術水平的進步和發(fā)展,我國從世界上許多工業(yè)發(fā)達國家引進了大量先進的傳動機械設備和技術,經(jīng)過我國機械科技人員不斷積極的吸收和消化,與時俱進,開拓創(chuàng)新地努力奮進,我國的齒輪傳動技術得到了迅速的發(fā)展[10] 。我國對齒輪傳動進行了較深入、系統(tǒng)的研究和試制工作。無論是在設計理論方面,還是在試制和應用實踐方面,均取得了較大的成就,并獲得了許多的研究成果[3]。
世界上一些工業(yè)發(fā)達國家,如日本、德國、英國、美國和俄羅斯等,對齒輪傳動的應用,生產(chǎn)和研究都十分重視,在結(jié)構(gòu)優(yōu)化、傳動性能,傳動功率、轉(zhuǎn)矩和速度等方面均處于領先地位,并研制了一些新型的傳動技術,封閉行星齒輪傳動、行星齒輪變速傳動和微型行星齒輪傳動等早已在現(xiàn)代化的機械傳動設備中獲得了成功的應用。圓錐齒輪可用來實現(xiàn)兩相交軸之間的傳動,兩軸交角S稱為軸角,其值可根據(jù)傳動需要確定,一般多采用90°。錐齒輪的輪齒有直齒、斜齒和曲線齒等形式。直齒和斜齒錐齒輪設計、制造及安裝均較簡單,但噪聲較大,用于低速傳動(<5m/s);曲線齒錐齒輪具有傳動平穩(wěn)、噪聲小及承載能力大等特點,用于高速重載的場合。錐齒輪的輪齒排列在截圓錐體上,輪齒由齒輪的大端到小端逐漸收縮變小。由于這一特點,對應于圓柱齒輪中的各有關“圓柱”在錐齒輪中就變成了“圓錐”,如分度錐、節(jié)錐、基錐、齒頂錐等。
設計減速器時應根據(jù)工作機的選用條件,技術參數(shù),動力機的性能,經(jīng)濟性等因素,根據(jù)品種減速器的外廓尺寸、傳動效率、承載能力、質(zhì)量等,選擇最適合的減速器[6,8]。
7 此次設計的意義
如本項目得到實施,毋庸贅述,能帶來的各種效益。且不說本項目如何如何節(jié)約成本,僅就其可以達到其它救生滅火設備難以達到的更高樓層救生,以及其可以以極低的成本普及使用,從而把眾多生命從原本無望的高層火災死亡的邊緣拉回來,拯救許多寶貴的生命,其價值和效益是難以計量的。其它各種經(jīng)濟的社會的效益的巨大也是自明的,無需一一列舉。
參 考 文 獻
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畢 業(yè) 設 計(論 文)開 題 報 告
2.本課題要研究或解決的問題和擬采用的研究手段(途徑):
(1) 本課題要研究解決的問題
由于本項目是依據(jù)一種奇特但卻非常簡便易行的高層建筑消防的全新思路,其結(jié)構(gòu)特別簡單,故其具體研究開發(fā)內(nèi)容相對較為簡單。
鋼索、消防器材攜帶,鋼索的拖拽與投擲;
控制好消防器材、鋼索的攜帶、拖拽與投擲;
救生繩索的拋射結(jié)構(gòu)設計;
絞盤機的速度及其變速性能控制。
(2)擬采用的研究手段
1. 首先通過網(wǎng)上、圖書館等收集國內(nèi)外在高層消防方面的資料,了解這方面的基本信息,進行歸納總結(jié),特別是對其中先進的技術成果,加以學習、吸收消化,為下面的課題開展做好準備。
2. 結(jié)合已有的參考資料,按設計流程進行設計,并進行可能的實驗計算,必要時借助一些設備。
3. 在指導老師的指導下,與同班同學互相協(xié)作,循序漸進的認真完成本設計的每個環(huán)節(jié)。
4. 使用學過的軟件進行模擬仿真。
畢 業(yè) 設 計(論 文)開 題 報 告
指導教師意見:
1.對“文獻綜述”的評語:
2.對本課題的深度、廣度及工作量的意見和對設計(論文)結(jié)果的預測:
指導教師:
年 月 日
所在專業(yè)審查意見:
負責人:
年 月 日