2014 年 1 月8 日填写
填 表 需 知
一、填写本表前，学生应根据本表各部分要求写出初稿，由指导老师审查通过。
二、参照指导教师意见修改初稿后正式填写本表，所填内容一经确定，一般不随意变动。
三、本表各部分如不够填写，可自行加页。
四、本表一式两份，指导教师一份（可以电子稿），所在专业一份（打印稿）。
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一、课题来源 指导老师给定课题 5
二、选题的国内外研究现状及水平、研究目标及意义（包括应用前景、科学意义、理论价值）以及主要参考文献 2.1国内外研究现状及水平 在我们国家，主要的救生设备是缓降逃生器和空气救生垫。 缓降逃生器主要用于普通家庭和个人，它是由调速器，安全带，安全钩，绳索等组成。可携带100公斤左右个人自由单向滑动，以每秒1.5米左右的速度下降。从建筑物的30楼逃生，需要花费超过60秒的时间，根据体重的不同，稍微有所差异。虽然平时60秒看似不起眼，但在分秒必争的灾难逃生的现场下或稍显较长。现在使用这种逃生缓降器的情况并不理想，除了家庭消防意识弱，经济因素的原因。还因为这种逃生缓降器适用范围不高，老年儿童及病残都不能有效操作使用，可能还会出现多家庭同时使用产生交织安装问题，而且需要定期维护。以上种种因素导致它难以进入普通人们的家庭。 空气救生垫是利用充气膨胀而产生缓冲效果的高空救生设备。大部分都是由高强度纤维材料缝纫、粘合制成。使用时用高压气瓶充气即可，但救生气垫的安全性随着楼层的高度增加而降低。在3-4层建筑物使用效果还是非常可观的，但是随着高度的增加，其缓冲效果和逃生人员落地的准确性都得不到保障。因此空气救生垫应用范围非常有限，对于楼层过高的高楼下跳是非常危险的。本来可能还有生路，这样纵身一跃把唯一的生路都无意间放弃了，如果跳下来没有落在救生垫上，结果肯定会很惨。 目前，国外高楼逃生装置有以下几种形式。 间歇冲击：间歇性冲击式逃生装置是由间歇性的撞击消耗能源。就和一个时钟的擒纵叉和擒纵轮的道理一样，达到消耗能量的目的。 液体流动阻尼：液体流阻尼逃生装置是根据液体流经小孔时会产生稳定阻尼来降低速度的原理。其主要特点是由于液体阻尼器的尺寸依赖于外部负载，所以不管体重大小都能使用，而且效果良好。 2.2研究目标及意义 随着世界经济的发展，各个城市高楼林立。而高楼火灾、爆炸、地震等事故时有发生，高楼逃生自救就成为了迫切需要解决的问题。一般多功能的高层建筑，内部通道错综复杂，一旦发生火灾，楼内通风口会迅速扩大火势和烟雾，很快就会扩散到各个角落，一旦浓烟覆盖就会寸步难行。进而困在楼上无法脱身。当突如其来的灾难来临时，电梯会因为电力中断而不能用，楼梯又被人群堵死，一般的地面救援装备在高度上可能不够，而且还会因为装备的笨重而不能迅速 6
快捷的实施救援。从而延误抢救时机，有很多人都因此而丢掉了宝贵的生命或则留下终身残疾。因此如何快速而有效的逃离起火大楼成了一个生死攸关的问题。高楼逃生装置就在这样的环境应运而生。 2.3主要参考文献 [1] 濮良贵,纪名刚.机械设计（第八版）[M].北京:高等教育出版社,2006. [2] 孙训方.材料力学[M].北京:高等教育出版社,2010. [3] 孙恒,陈作模,葛文杰.机械原理（第七版）[M].北京:高等教育出版社,2006. [4] 王铎.理论力学[M].北京:高等教育出版社,2009. [5] 任家隆,李菊丽.机械制造基础[M].北京:高等教育出版社,2009. 三、研究的主要内容、研究方案及准备采取的技术路线、拟解决的关键问题（注：本部分内容必须详细填写） 3.1研究的主要内容 不需要任何能源的纯机械装置利用负反馈闭环系统原理实现自减速功能,使得在高楼发生火灾、地震等灾难时能够紧急逃生。 3.2研究方案及准备采取的技术路线 该装置绳索的一端固定在主动轴上，并且顺时针缠绕，另一端在从动轴的上方通过后用于逃生。在逃生人员安装好逃生座椅（或则其他辅助逃生设备）并与绳索固定后，逃生人员坐在逃生座椅上会自由下降。因为绳索顺时针缠绕在主动轴上，所以在下落的同时会带动主动轴顺时针转动，主动轴的顺时针转动会产生一个顺时针的转矩，然后再传递到主动轴侧边的齿轮上。又因为绳索在从动轴上方通过，在下降过程中，绳索对从动轴会因为压力而产生摩擦力。摩擦力则会对从动轴产生一个顺时针转矩，再传递从动轴侧边的齿轮上。经过偶数对外啮合齿轮的传递，绳索与从动轴之间的摩擦力产生的顺时针转矩将会阻碍主动轮的顺时针快速转动，也就阻碍了逃生人员的下降。之后随着逃生人员的下落，绳索的伸长，绳索厚度的减小。使得绳索与从动轴的包角越来越大，接触面积增大，摩擦力增大，从动轴的顺时针转矩也越大。就这样，逃生人员的加速度经过正数→零→负数的过程。逃生人员也相应的经过了加速，均匀、减速过程，最后至安全速度下降到地面。此外，还可以调整仰角来合适不同高度的逃生。 3.3拟解决的关键问题 关键问题在于该装置主要零部件主动轴、从动轴、齿轮的设计及其下校核，以及对于该装置是否能实现安全逃生功能的验证和计算以及其不足的分析。
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四、已进行的科研工作基础和已具备的科学研究条件（包括已经取得的科研成果、已经完成的科学实验及调查研究、具备的主要仪器设备及资料与数据等），以及可行性分析 通过查阅资料，对高楼逃生装置也有更深的了解，高楼逃生装置有很多类型，各种类型都应用了不同的原理。其主要有：电机转速控制高楼逃生器；离心摩擦式逃生装置；反向力矩式逃生装置；杠杆原理逃生器；阻尼式高楼逃生装置等。 文中首先确定方案原理，本次设计的高楼逃生装置是利用负反馈闭环系统原理实现自减速功能,是一种不需要使用任何能源的纯机械装置。 然后是对该装置的重要的零部件设计和校核。根据经验和实际情况初取轴的半径，通过弯扭矩合成条件对轴进行校核；再根据齿根弯曲强度和齿面接触疲劳强度对齿轮进行设计计算和校核。 最后是通过计算验证该装置功能的可行性和实用范围。经过计算分析可知该逃生装置的自减速功能可以实现，但是通用性不足。
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