救生船設(shè)計(jì)報(bào)告

1、精選優(yōu)質(zhì)文檔-傾情為你奉上課程設(shè)計(jì)論文題 目： 氣墊式伸縮救生船 專(zhuān) 業(yè)： 班 級(jí)：姓 名：指導(dǎo)教師： 完成時(shí)間： 2010-12-12 專(zhuān)心-專(zhuān)注-專(zhuān)業(yè) 氣墊式伸縮救生船的設(shè)計(jì)摘 要 氣墊式伸縮救生船是在水災(zāi)發(fā)生后，為保證受災(zāi)人員能安全逃生而設(shè)計(jì)的逃生裝置。它可以放在普通救生船上，在普通救生船載不完人的情況下，用于危急逃生；也可以放在家里，發(fā)生水災(zāi)時(shí)進(jìn)行逃生。本文對(duì)氣墊式伸縮救生船從機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)、機(jī)構(gòu)間的受力分析、以及船的浮力等方面進(jìn)行了詳細(xì)的研究計(jì)算。首先，為了減小船身的體積，占的位置少，該船采用了伸縮機(jī)構(gòu)。遇到水災(zāi)時(shí)，利用伸縮機(jī)構(gòu)就可以很快的把船身打開(kāi)，快捷而且方便。結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、抗風(fēng)浪能力強(qiáng)、

2、可折疊、便于攜帶。其次，該船采用了氣墊裝置，在發(fā)生水災(zāi)時(shí)，利用充氣泵給氣墊充氣完成后，船就可以用了。我們?cè)谘芯窟^(guò)程中給出了相關(guān)機(jī)構(gòu)詳細(xì)的計(jì)算設(shè)計(jì)過(guò)程和圖紙的詳細(xì)標(biāo)注。再次，該船上的所有機(jī)構(gòu)連接用螺栓或鉚釘進(jìn)行連接。最后，本船實(shí)用新型體積小、成本低、使用方便，與救生圈相比，是一種既實(shí)用、又能提高求救者生存率的小型水上救生設(shè)備。根據(jù)以上的理論計(jì)算，對(duì)氣墊式伸縮救生船進(jìn)行了模擬實(shí)驗(yàn)，取得了比較滿意的結(jié)果。關(guān)鍵詞 逃生 充氣 伸縮 救生船AbstractAir cushion type telescopic lifeboat is in a flood occurs, to ensure the af

3、fected people can safely and design of escape device. It can be placed in ordinary lifeboats, in the ordinary lifeboat years don't perfect conditions, used for emergency escape; Can also be put in the home, when a flood, escape. In this paper, air cushion type telescopic lifeboat from mechanism

4、design, between organizations force analysis, and the ship's buoyancy and other aspects of the detailed study of calculation. First, in order to reduce the volume of the hull, accounting for position less, the ship was adopted telescopic institutions measures. Meet flood, using telescopic instit

5、utions will soon open the hull, very convenient. Simple structure, resisting waves ability strong, but fold, easy to carry. Secondly, the ship adopts the mattress device, occurred in flood, using aerating pump to mattress inflated after finishing, ship can use it. We are in the process of research p

6、resented related institutions detailed calculation of detailed drawings design process and labeling. Again, the ship all institutions are connected with bolt connection. Finally, this ship utility model small volume, low cost, easy to use, compared with life buoy, is a practical, and can enhance the

7、 survival rate for small water rescue equipment. According to above the theoretical calculation of air cushion type telescopic lifeboat simulated experiment, and achieved satisfactory results. Keywords: escape telescopic inflatable lifeboat目 錄摘要2Abstract3第一章 緒論71.1設(shè)計(jì)背景71.2 水災(zāi)逃生發(fā)展概況81.3設(shè)計(jì)的目的及基本原理81.3

8、.1設(shè)計(jì)的目的91.3.2基本原理9第二章 整體方案設(shè)計(jì)102.1整體方案的設(shè)計(jì)102.2作品原理簡(jiǎn)介112.3裝置的優(yōu)點(diǎn)與不足152.3.1裝置的優(yōu)點(diǎn)152.3.2裝置的不足15第三章 裝置零部件設(shè)計(jì)163.1桿件的基本變形及其特點(diǎn)163.2軸向拉伸和壓縮桿件的內(nèi)力分析173.3軸向拉伸和壓縮桿件橫截面上的應(yīng)力183.4拉(壓)桿的強(qiáng)度計(jì)算183.5連接件的實(shí)用計(jì)算20結(jié)束語(yǔ)22參考文獻(xiàn)23致謝24第一章 緒論1.1設(shè)計(jì)背景 自古以來(lái)，水災(zāi)就一直困擾著人類(lèi)的生活，古時(shí)候就有大禹治水的神話，可見(jiàn)水災(zāi)自古就嚴(yán)重的危害著人類(lèi)的正常生活。近年來(lái)我國(guó)更是水災(zāi)連連，大家應(yīng)該都還記得我國(guó)1998年洪災(zāi)的影

9、響。1998年中國(guó)的“世紀(jì)洪水”，在中國(guó)大地到處肆虐，29個(gè)省受災(zāi)，農(nóng)田受災(zāi)面積3.18億畝，成災(zāi)面積1.96億畝，受災(zāi)人口2.23億人，死亡3千多人，房屋倒塌497萬(wàn)間，經(jīng)濟(jì)損失達(dá)1666億元。1998年長(zhǎng)江洪水是本世紀(jì)第二位的全流域型大洪水,僅次于1954年 。還有就是今年，我國(guó)南方多省遭遇誰(shuí)在襲擊，造成嚴(yán)重的人員傷亡和經(jīng)濟(jì)損失。來(lái)自國(guó)家減災(zāi)委、民政部的統(tǒng)計(jì)，截至2010年8月6日，今年洪澇災(zāi)害造成全國(guó)2億人(次)受災(zāi)，1454人死亡，669人失蹤，1214.8萬(wàn)人(次)緊急轉(zhuǎn)移安置，1347.1萬(wàn)公頃農(nóng)作物受災(zāi)，其中209萬(wàn)公頃絕收，136.4萬(wàn)間房屋倒塌，358.1萬(wàn)間房屋損壞，因?yàn)?zāi)直

10、接經(jīng)濟(jì)損失2751.6億元?；谝陨鲜穼?shí)，為了使更多的受災(zāi)人群能夠逃生，我們?cè)O(shè)計(jì)出了這個(gè)簡(jiǎn)易方便存放的氣墊式伸縮救生船。 1.2 水災(zāi)逃生發(fā)展概況 由于我們天天都在與水打交道，隨時(shí)都有發(fā)生水災(zāi)的可能，于是各種水災(zāi)逃生裝置被設(shè)計(jì)發(fā)明出來(lái)。比如說(shuō)，為了拯救溺水人員，人們發(fā)明了救生圈；為了在水災(zāi)中逃生，人們?cè)O(shè)計(jì)了救生船。但是，普通救生船成本較高，體積較大，因此不是大部分家庭都能擁有。為了使大部分家庭家里都有救生船，使更多的受災(zāi)人群能夠逃生，人類(lèi)急需發(fā)明一種結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、體積小、成本低、使用方便、容易存放的救生船。于是我們?cè)O(shè)計(jì)出了具有以上優(yōu)點(diǎn)的氣墊式伸縮救生船。它既可以放在普通救生船上，在普通救生船載不完

11、人的情況下，用于危急逃生；也可以放在家里，發(fā)生水災(zāi)時(shí)進(jìn)行逃生。1.3設(shè)計(jì)的目的及基本原理1.3.1設(shè)計(jì)的目的：我們旨在設(shè)計(jì)一種結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、體積小、成本低、使用方便、容易存放的救生船，使更多的受災(zāi)人員能夠在危急情況下乘該船進(jìn)行逃難，從而減少受災(zāi)人員的傷亡。為了使大部分家庭家里都有救生船，我們?cè)O(shè)計(jì)出了這種可以伸縮的氣墊式救生船。希望能幫助更多的受災(zāi)同胞脫離災(zāi)難。1.3.2基本原理：本救生船主要利用簡(jiǎn)單的伸縮機(jī)構(gòu)，遇到水災(zāi)時(shí)，利用伸縮機(jī)構(gòu)就可以很快的把船身打開(kāi)，而平常不用時(shí)又可以把它收起存放起來(lái)，非?？旖莘奖恪ＫY(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、抗風(fēng)浪能力強(qiáng)、可折疊、便于攜帶。本船的核心部分是氣墊裝置，在發(fā)生水災(zāi)時(shí)，利用充氣

12、泵給氣墊充氣完成后，船就可以用了。而平時(shí)氣墊里沒(méi)有充氣，加上伸縮機(jī)構(gòu)，使得船身體積較小，容易存放。本船的基本原理就是利用充氣后的氣墊的浮力使船身漂浮在水面上，從而達(dá)到載人的目的。本船的船身上的伸縮機(jī)構(gòu)所有的連桿，我們選用了鐵素體不銹鋼材料。鐵素體不銹鋼含鉻1230。不銹鋼不會(huì)產(chǎn)生腐蝕、點(diǎn)蝕、銹蝕或磨損。不銹鋼還是建筑用金屬材料中強(qiáng)度最高的材料之一。由于不銹鋼具有良好的耐腐蝕性，所以它能使結(jié)構(gòu)部件永久地保持工程設(shè)計(jì)的完整性。含鉻不銹鋼還集機(jī)械強(qiáng)度和高延伸性于一身，易于部件的加工制造。于是選這個(gè)材料，船身耐磨，不易被腐蝕，強(qiáng)度高，可以保證船的安全性，使得船上的人能夠安全的離開(kāi)。第二章 整體方案設(shè)計(jì)

13、機(jī)械系統(tǒng)是由原動(dòng)機(jī)、傳動(dòng)系統(tǒng)、執(zhí)行系統(tǒng)、控制系統(tǒng)和其它輔助系統(tǒng)組成的，所以，機(jī)械系統(tǒng)總體方案設(shè)計(jì)的內(nèi)容應(yīng)是這幾部分的方案設(shè)計(jì)及其各部分間的協(xié)調(diào)設(shè)計(jì)。即執(zhí)行系統(tǒng)的方案設(shè)計(jì)、原動(dòng)機(jī)類(lèi)型的選擇、傳動(dòng)系統(tǒng)的方案設(shè)計(jì)、控制系統(tǒng)的方案設(shè)計(jì)和其它輔助系統(tǒng)的方案設(shè)計(jì)。 機(jī)械系統(tǒng)整體方案設(shè)計(jì)的特點(diǎn)：1協(xié)調(diào)性：整體系統(tǒng)由各個(gè)子系統(tǒng)組成，雖然各子系統(tǒng)的功能不同、性能各異，但它們?cè)诮M合時(shí)必須按照整體功能的需要。2相關(guān)性：構(gòu)成系統(tǒng)的各要素之間也是互相關(guān)聯(lián)的，它們之間有著相互作用、相互制約的特定關(guān)系。某個(gè)要素性能的變化將影響對(duì)相關(guān)要素的作用，從而對(duì)整個(gè)系統(tǒng)產(chǎn)生影響。3內(nèi)外結(jié)合性：任何系統(tǒng)必定存在于一定的社會(huì)和物質(zhì)環(huán)境中，

14、機(jī)械系統(tǒng)也不例外。環(huán)境的變化必將引起系統(tǒng)輸入的變化，從而也將導(dǎo)致其輸出的變化。2.1整體方案的設(shè)計(jì)本設(shè)計(jì)主要是依靠充氣泵進(jìn)行充氣，使氣墊里面充滿氣體，從而膨脹是船身打開(kāi)。本船的船身是由四根大鋼板和連接鋼板的一些連桿（材料為鐵素體不銹鋼）組成的伸縮機(jī)構(gòu)構(gòu)成，以達(dá)到船身能進(jìn)行伸縮的效果，從而使船的體積較小，易于存放。在船身打開(kāi)后，在伸縮機(jī)構(gòu)的每個(gè)連桿之間加上一個(gè)由磁鐵做成的固定機(jī)構(gòu)，從而使船身固定起來(lái)，當(dāng)取掉固定機(jī)構(gòu)以后，船身又可以縮回去了。本船的基本原理就是利用充氣后的氣墊的浮力使船身漂浮在水面上，從而達(dá)到載人的目的。整個(gè)救生船的立體圖如圖2-1。 圖2-1 氣墊式伸縮救生船整體效果圖2.2作品

15、原理簡(jiǎn)介 氣墊式伸縮救生船各部分介紹：1.和氣墊連接的兩塊鋼板。鋼板上有孔，是用于放螺栓的，如圖：2.船身中間的兩塊鋼板。鋼板上也有用于放螺栓的孔，如圖：3.伸縮機(jī)構(gòu)，它由連桿和鉚釘組成，船打開(kāi)以后，連桿端上套一個(gè)磁鐵做的固定塊，如圖：伸縮機(jī)構(gòu) 固定塊4.氣墊裝置。利用充氣泵給氣墊充氣完成后，氣墊膨脹起來(lái)，利用氣墊的浮力即可載人。如圖：5.氣嘴和鉚釘。氣嘴用于連接充氣泵和氣墊，鉚釘用于連接連桿。如圖： 氣嘴 鉚釘6.充氣泵，這個(gè)市場(chǎng)上有賣(mài)。如圖：2.3裝置的優(yōu)點(diǎn)與不足2.3.1裝置的優(yōu)點(diǎn): 1. 體積小、使用方便、容易存放原因如下：其一，本船的核心部分就是氣墊裝置，在發(fā)生水災(zāi)時(shí)，利用充氣泵給氣

16、墊充氣完成后，氣墊膨脹起來(lái)船就可以用了。而在平時(shí)氣墊里并沒(méi)有充氣，氣墊是萎縮的，體積很小，使得船身體積較小，很容易存放。其二，本船利用了由連桿組成的伸縮機(jī)構(gòu)，使得船身能夠自由伸縮。從而在船身收起來(lái)時(shí)使船的體積較小，易于存放。 2.其他優(yōu)點(diǎn)本裝置最大的優(yōu)點(diǎn)就是不需要利用太多的能源，只需要充氣泵對(duì)氣墊進(jìn)行充氣使氣墊膨脹，利用氣墊的浮力即可載人。又由于本船只是利用簡(jiǎn)單的伸縮機(jī)構(gòu)和氣墊裝置，從而使成本較低，價(jià)格比較便宜，普通的家庭也能擁有本船，從而能使更多的受災(zāi)同胞脫離災(zāi)難。還有就是本船是純機(jī)械結(jié)構(gòu)，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，操作簡(jiǎn)單，正常人都會(huì)操作。而其本船的抗風(fēng)浪能力強(qiáng)、可折疊、便于攜帶、使用起來(lái)快捷方便，可實(shí)現(xiàn)

17、多人逃生。2.3.2裝置的不足1.本船對(duì)機(jī)構(gòu)的制作材料要求較高（材料強(qiáng)度要高，耐磨性好，不易腐蝕），要求各部件的鏈接緊密，以保證船的安全性。2.本船沒(méi)有動(dòng)力，需要人工控制船的方向和速度。3.本船沒(méi)有設(shè)計(jì)扶手，小孩和老人不宜單獨(dú)乘坐。第三章 裝置零部件設(shè)計(jì) 3.1桿件的基本變形及其特點(diǎn)1軸向拉伸與壓縮(1)受力特點(diǎn)：桿件受到與桿軸線重合的外力作用。(2)變形特點(diǎn)：桿軸沿外力方向伸長(zhǎng)或縮短。產(chǎn)生軸向拉伸與壓縮變形的桿件稱為拉壓桿。2剪切(1)受力特點(diǎn)：桿件受到垂直桿軸方向的一組等值、反向、作用線相距極近的平行力作用。(2)變形特點(diǎn)：二力之間的橫截面產(chǎn)生相對(duì)錯(cuò)動(dòng)變形。產(chǎn)生剪切變形的桿件通常為拉壓桿的

18、聯(lián)接件。3扭轉(zhuǎn)(1)受力特點(diǎn)：桿件受到垂直桿軸平面內(nèi)的力偶作用。(2)變形特點(diǎn)：相鄰橫截面繞桿軸產(chǎn)生相對(duì)扭轉(zhuǎn)變形。產(chǎn)生扭轉(zhuǎn)變形的桿件稱為軸。4平面彎曲(1)彎曲變形的受力特點(diǎn)：桿件受到垂直桿軸方向的外力，或桿軸所在平面內(nèi)作用的外力偶。(2)彎曲變形的變形特點(diǎn)：桿軸由直變彎。產(chǎn)生彎曲變形的桿件稱為梁。(3)平面彎曲概念：力的作用平面與梁的變形平面相重合的彎曲稱為平面彎曲。注意：作用于梁上的外力必須都在梁的同一縱向?qū)ΨQ平面內(nèi)，梁才產(chǎn)生平面彎曲?？v向?qū)ΨQ平面：梁橫截面的對(duì)稱軸與軸線構(gòu)成的平面。(4)單跨靜定梁三種基本形式：(a)懸臂梁，(b)簡(jiǎn)支梁，(c)外伸梁。3.2軸向拉伸和壓縮桿件的內(nèi)力分析1

19、軸力的計(jì)算軸向拉壓桿的內(nèi)力軸向拉壓桿在橫截面上只有一種內(nèi)力，即軸力F。它通過(guò)截面形心，與橫截面相垂直。規(guī)定：拉力為正，壓力為負(fù)。計(jì)算軸力的方法是截面法。用截面法求軸力分為三個(gè)步驟：截開(kāi)、代替和平衡。直接法計(jì)算指定截面軸力：根據(jù)軸力與外力的平衡關(guān)系，以及桿段受力圖上軸力與外力的方向，某一橫截面上的軸力，在數(shù)值上等于該截面一側(cè)桿上所有軸向外力的代數(shù)和；即由外力直接判斷為：離開(kāi)截面的外力(拉力)產(chǎn)生正軸力；指向截面的外力(壓力)產(chǎn)生負(fù)軸力。仍可記為軸力“拉為正，壓為負(fù)”。軸力的物理意義為：軸力是桿受軸向拉伸和壓縮時(shí)橫截面上的內(nèi)力，是抵抗軸向拉伸和壓縮變形的一種抗力。2軸力圖軸力圖是表示軸力沿桿軸方向

20、變化的圖形。取與桿軸平行的橫坐標(biāo)z表示各截面位置，取與桿軸垂直的縱坐標(biāo)FN表示各截面軸力的大小，規(guī)定正的軸力畫(huà)在橫坐標(biāo)軸的上方，負(fù)的畫(huà)在下方，并標(biāo)明正負(fù)符號(hào)，繪出的圖形即為軸力圖。3.3軸向拉伸和壓縮桿件橫截面上的應(yīng)力橫截面上任一點(diǎn)處正應(yīng)力的計(jì)算公式如式(23.2)     (23.2)式中，A為桿的橫截面面積。該式即為桿在軸向拉伸或壓縮時(shí)，計(jì)算橫截面上正應(yīng)力的公式。正應(yīng)力的正負(fù)號(hào)與軸力的正負(fù)號(hào)相對(duì)應(yīng)，即拉應(yīng)力為正，壓應(yīng)力為負(fù)。3.4拉(壓)桿的強(qiáng)度計(jì)算1許用應(yīng)力和安全系數(shù)工程上將極限正應(yīng)力 除以一個(gè)大于1的安全系數(shù)k作為材料的容許正應(yīng)力，如式(2-3.

21、3)     (2-3.3)對(duì)脆性材料，；對(duì)塑性材料， (或)。安全系數(shù)的數(shù)值恒大于1，由上式可見(jiàn)，對(duì)許用應(yīng)力數(shù)值的規(guī)定，實(shí)質(zhì)上是如何選擇安全系數(shù)問(wèn)題。選擇安全系數(shù)時(shí)，應(yīng)該是在滿足安全要求的情況下，盡量滿足經(jīng)濟(jì)要求。安全系數(shù)的確定取決于以下幾方面的因素：(1)材料的性質(zhì)。(2)荷載情況。(3)構(gòu)件在使用期內(nèi)可能遇到的意外事故或其他不利的工作條件等。(4)計(jì)算時(shí)所作的簡(jiǎn)化不完全符合實(shí)際情況，即計(jì)算簡(jiǎn)圖和計(jì)算方法的精確程度。(5)構(gòu)件的重要性。安全系數(shù)咒的選取，除了。需要考慮上述因素外，還要考慮其他很多因素。在通常情況下，對(duì)靜荷載問(wèn)題，塑性材料一般

22、取k=1.52.0，脆性材料一般取k=2.02.5。安全系數(shù)和許用應(yīng)力的具體數(shù)據(jù)，一般由國(guó)家在有關(guān)規(guī)范中規(guī)定。2拉(壓)桿的強(qiáng)度計(jì)算軸向拉(壓)桿的強(qiáng)度條件，如式(23.4)：    (23.4) F<=A=410*54*100=2214KN應(yīng)用該條件可以解決有關(guān)強(qiáng)度計(jì)算的三類(lèi)問(wèn)題。(1)強(qiáng)度校核。當(dāng)已知桿的材料許用應(yīng)力、截面尺寸A和承受的荷載 FNmax。，可用(23.4)式校核桿的強(qiáng)度是否滿足要求。(2)設(shè)計(jì)截面尺寸。已知荷載與材料的許用應(yīng)力時(shí)，可將式(23.4)改寫(xiě)成 以確定截面尺寸。(3)確定許可荷載。已知構(gòu)件截面尺寸和材料的許用應(yīng)力時(shí)，可將式(51

23、0)改寫(xiě)成，再由內(nèi)力與外力關(guān)系確定許可荷載。35連接件的實(shí)用計(jì)算1剪切的實(shí)用計(jì)算剪切面上的剪力FQ可用截面法求得，橫截面上的剪力是沿截面作用的。剪切面上的切應(yīng)力分布情況較為復(fù)雜，實(shí)用計(jì)算中假設(shè)切應(yīng)力在剪切面上均勻分布，如式(23.12)      (23.12)式中，AQ為剪切面面積。剪切強(qiáng)度條件，如式(23.13)     (23.13)式中為鉚釘?shù)娜菰S切應(yīng)力。如將鉚釘按上述實(shí)際受力情況進(jìn)行剪切破壞試驗(yàn)，量測(cè)出鉚釘在剪斷時(shí)的極限荷載Fu，并由(512)式計(jì)算出鉚釘剪切破壞的極限切應(yīng)力，再除以安全系數(shù)n，

24、就可得到。對(duì)于鋼材，通常取2.螺栓的校核本裝置所用螺栓如圖所示：材料選用鐵素體不銹鋼= /S=640/2.5=256MPa= /s=640/1.2=533MPa按剪切強(qiáng)度計(jì)算：F<=A= 3.14*36*25*256=723KN按擠壓強(qiáng)度計(jì)算：F<=A= /4*(60*60-36*36)*533=964KN3.鉚釘校核(1) 按鉚釘?shù)募羟袕?qiáng)度計(jì)算P<=A= /4*36*36*256=260KN(2) 按鉚釘?shù)臄D壓強(qiáng)度計(jì)算擠壓面面積為 P<=A =36*13*533=249KN (3) 鋼板的拉伸強(qiáng)度F=P/4=62KN所以整個(gè)接頭是安全的4.氣墊浮力計(jì)算每個(gè)氣墊的體積為0.4立方米，由浮力公式得，正常情況下該伸縮船的承載能力為400Kg，再考慮船身的大小，得出該船能同時(shí)乘坐4人。 結(jié)束語(yǔ)本次課程設(shè)計(jì)過(guò)程中，設(shè)計(jì)范圍較廣，在設(shè)計(jì)的過(guò)程中，充分利用了以前所學(xué)習(xí)得東西，用到了機(jī)械原理，機(jī)械設(shè)計(jì)中的很多知識(shí)，也查閱了很多課外的資料。對(duì)豐富自己的知識(shí)有很大的作用。本次設(shè)計(jì)也是大學(xué)