1、精選優質文檔-傾情為你奉上課程設計論文題 目： 氣墊式伸縮救生船 專 業： 班 級：姓 名：指導教師： 完成時間： 2010-12-12 專心-專注-專業 氣墊式伸縮救生船的設計摘 要 氣墊式伸縮救生船是在水災發生后，為保證受災人員能安全逃生而設計的逃生裝置。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，發生水災時進行逃生。本文對氣墊式伸縮救生船從機構設計、機構間的受力分析、以及船的浮力等方面進行了詳細的研究計算。首先，為了減小船身的體積，占的位置少，該船采用了伸縮機構。遇到水災時，利用伸縮機構就可以很快的把船身打開，快捷而且方便。結構簡單、抗風浪能力強、

2、可折疊、便于攜帶。其次，該船采用了氣墊裝置，在發生水災時，利用充氣泵給氣墊充氣完成后，船就可以用了。我們在研究過程中給出了相關機構詳細的計算設計過程和圖紙的詳細標注。再次，該船上的所有機構連接用螺栓或鉚釘進行連接。最后，本船實用新型體積小、成本低、使用方便，與救生圈相比，是一種既實用、又能提高求救者生存率的小型水上救生設備。根據以上的理論計算，對氣墊式伸縮救生船進行了模擬實驗，取得了比較滿意的結果。關鍵詞 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設計背景71.2 水災逃生發展概況81.3設計的目的及基本原理81.3

8、.1設計的目的91.3.2基本原理9第二章 整體方案設計102.1整體方案的設計102.2作品原理簡介112.3裝置的優點與不足152.3.1裝置的優點152.3.2裝置的不足15第三章 裝置零部件設計163.1桿件的基本變形及其特點163.2軸向拉伸和壓縮桿件的內力分析173.3軸向拉伸和壓縮桿件橫截面上的應力183.4拉(壓)桿的強度計算183.5連接件的實用計算20結束語22參考文獻23致謝24第一章 緒論1.1設計背景 自古以來，水災就一直困擾著人類的生活，古時候就有大禹治水的神話，可見水災自古就嚴重的危害著人類的正常生活。近年來我國更是水災連連，大家應該都還記得我國1998年洪災的影

9、響。1998年中國的“世紀洪水”，在中國大地到處肆虐，29個省受災，農田受災面積3.18億畝，成災面積1.96億畝，受災人口2.23億人，死亡3千多人，房屋倒塌497萬間，經濟損失達1666億元。1998年長江洪水是本世紀第二位的全流域型大洪水,僅次于1954年 。還有就是今年，我國南方多省遭遇誰在襲擊，造成嚴重的人員傷亡和經濟損失。來自國家減災委、民政部的統計，截至2010年8月6日，今年洪澇災害造成全國2億人(次)受災，1454人死亡，669人失蹤，1214.8萬人(次)緊急轉移安置，1347.1萬公頃農作物受災，其中209萬公頃絕收，136.4萬間房屋倒塌，358.1萬間房屋損壞，因災直

10、接經濟損失2751.6億元。基于以上史實，為了使更多的受災人群能夠逃生，我們設計出了這個簡易方便存放的氣墊式伸縮救生船。 1.2 水災逃生發展概況 由于我們天天都在與水打交道，隨時都有發生水災的可能，于是各種水災逃生裝置被設計發明出來。比如說，為了拯救溺水人員，人們發明了救生圈；為了在水災中逃生，人們設計了救生船。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，使更多的受災人群能夠逃生，人類急需發明一種結構簡單、體積小、成本低、使用方便、容易存放的救生船。于是我們設計出了具有以上優點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，發生水災時進行逃生。1.3設計的目的及基本原理1.3.1設計的目的：我們旨在設計一種結構簡單、體積小、成本低、使用方便、容易存放的救生船，使更多的受災人員能夠在危急情況下乘該船進行逃難，從而減少受災人員的傷亡。為了使大部分家庭家里都有救生船，我們設計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同胞脫離災難。1.3.2基本原理：本救生船主要利用簡單的伸縮機構，遇到水災時，利用伸縮機構就可以很快的把船身打開，而平常不用時又可以把它收起存放起來，非常快捷方便。它結構簡單、抗風浪能力強、可折疊、便于攜帶。本船的核心部分是氣墊裝置，在發生水災時，利用充氣

12、泵給氣墊充氣完成后，船就可以用了。而平時氣墊里沒有充氣，加上伸縮機構，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，從而達到載人的目的。本船的船身上的伸縮機構所有的連桿，我們選用了鐵素體不銹鋼材料。鐵素體不銹鋼含鉻1230。不銹鋼不會產生腐蝕、點蝕、銹蝕或磨損。不銹鋼還是建筑用金屬材料中強度最高的材料之一。由于不銹鋼具有良好的耐腐蝕性，所以它能使結構部件永久地保持工程設計的完整性。含鉻不銹鋼還集機械強度和高延伸性于一身，易于部件的加工制造。于是選這個材料，船身耐磨，不易被腐蝕，強度高，可以保證船的安全性，使得船上的人能夠安全的離開。第二章 整體方案設計

13、機械系統是由原動機、傳動系統、執行系統、控制系統和其它輔助系統組成的，所以，機械系統總體方案設計的內容應是這幾部分的方案設計及其各部分間的協調設計。即執行系統的方案設計、原動機類型的選擇、傳動系統的方案設計、控制系統的方案設計和其它輔助系統的方案設計。 機械系統整體方案設計的特點：1協調性：整體系統由各個子系統組成，雖然各子系統的功能不同、性能各異，但它們在組合時必須按照整體功能的需要。2相關性：構成系統的各要素之間也是互相關聯的，它們之間有著相互作用、相互制約的特定關系。某個要素性能的變化將影響對相關要素的作用，從而對整個系統產生影響。3內外結合性：任何系統必定存在于一定的社會和物質環境中，

14、機械系統也不例外。環境的變化必將引起系統輸入的變化，從而也將導致其輸出的變化。2.1整體方案的設計本設計主要是依靠充氣泵進行充氣，使氣墊里面充滿氣體，從而膨脹是船身打開。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）組成的伸縮機構構成，以達到船身能進行伸縮的效果，從而使船的體積較小，易于存放。在船身打開后，在伸縮機構的每個連桿之間加上一個由磁鐵做成的固定機構，從而使船身固定起來，當取掉固定機構以后，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，從而達到載人的目的。整個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.伸縮機構，它由連桿和鉚釘組成，船打開以后，連桿端上套一個磁鐵做的固定塊，如圖：伸縮機構 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，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，這個市場上有賣。如圖：2.3裝置的優點與不足2.3.1裝置的優點: 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，在發生水災時，利用充氣泵給氣

16、墊充氣完成后，氣墊膨脹起來船就可以用了。而在平時氣墊里并沒有充氣，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構，使得船身能夠自由伸縮。從而在船身收起來時使船的體積較小，易于存放。 2.其他優點本裝置最大的優點就是不需要利用太多的能源，只需要充氣泵對氣墊進行充氣使氣墊膨脹，利用氣墊的浮力即可載人。又由于本船只是利用簡單的伸縮機構和氣墊裝置，從而使成本較低，價格比較便宜，普通的家庭也能擁有本船，從而能使更多的受災同胞脫離災難。還有就是本船是純機械結構，結構簡單，操作簡單，正常人都會操作。而其本船的抗風浪能力強、可折疊、便于攜帶、使用起來快捷方便，可實現

17、多人逃生。2.3.2裝置的不足1.本船對機構的制作材料要求較高（材料強度要高，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.本船沒有動力，需要人工控制船的方向和速度。3.本船沒有設計扶手，小孩和老人不宜單獨乘坐。第三章 裝置零部件設計 3.1桿件的基本變形及其特點1軸向拉伸與壓縮(1)受力特點：桿件受到與桿軸線重合的外力作用。(2)變形特點：桿軸沿外力方向伸長或縮短。產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：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：二力之間的橫截面產生相對錯動變形。產生剪切變形的桿件通常為拉壓桿的

18、聯接件。3扭轉(1)受力特點：桿件受到垂直桿軸平面內的力偶作用。(2)變形特點：相鄰橫截面繞桿軸產生相對扭轉變形。產生扭轉變形的桿件稱為軸。4平面彎曲(1)彎曲變形的受力特點：桿件受到垂直桿軸方向的外力，或桿軸所在平面內作用的外力偶。(2)彎曲變形的變形特點：桿軸由直變彎。產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對稱平面內，梁才產生平面彎曲。縱向對稱平面：梁橫截面的對稱軸與軸線構成的平面。(4)單跨靜定梁三種基本形式：(a)懸臂梁，(b)簡支梁，(c)外伸梁。3.2軸向拉伸和壓縮桿件的內力分析1

19、軸力的計算軸向拉壓桿的內力軸向拉壓桿在橫截面上只有一種內力，即軸力F。它通過截面形心，與橫截面相垂直。規定：拉力為正，壓力為負。計算軸力的方法是截面法。用截面法求軸力分為三個步驟：截開、代替和平衡。直接法計算指定截面軸力：根據軸力與外力的平衡關系，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，在數值上等于該截面一側桿上所有軸向外力的代數和；即由外力直接判斷為：離開截面的外力(拉力)產生正軸力；指向截面的外力(壓力)產生負軸力。仍可記為軸力“拉為正，壓為負”。軸力的物理意義為：軸力是桿受軸向拉伸和壓縮時橫截面上的內力，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z表示各截面位置，取與桿軸垂直的縱坐標FN表示各截面軸力的大小，規定正的軸力畫在橫坐標軸的上方，負的畫在下方，并標明正負符號，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力橫截面上任一點處正應力的計算公式如式(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，計算橫截面上正應力的公式。正應力的正負號與軸力的正負號相對應，即拉應力為正，壓應力為負。3.4拉(壓)桿的強度計算1許用應力和安全系數工程上將極限正應力 除以一個大于1的安全系數k作為材料的容許正應力，如式(2-3.

21、3)     (2-3.3)對脆性材料，；對塑性材料， (或)。安全系數的數值恒大于1，由上式可見，對許用應力數值的規定，實質上是如何選擇安全系數問題。選擇安全系數時，應該是在滿足安全要求的情況下，盡量滿足經濟要求。安全系數的確定取決于以下幾方面的因素：(1)材料的性質。(2)荷載情況。(3)構件在使用期內可能遇到的意外事故或其他不利的工作條件等。(4)計算時所作的簡化不完全符合實際情況，即計算簡圖和計算方法的精確程度。(5)構件的重要性。安全系數咒的選取，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，對靜荷載問題，塑性材料一般

22、取k=1.52.0，脆性材料一般取k=2.02.5。安全系數和許用應力的具體數據，一般由國家在有關規范中規定。2拉(壓)桿的強度計算軸向拉(壓)桿的強度條件，如式(23.4)：    (23.4) F<=A=410*54*100=2214KN應用該條件可以解決有關強度計算的三類問題。(1)強度校核。當已知桿的材料許用應力、截面尺寸A和承受的荷載 FNmax。，可用(23.4)式校核桿的強度是否滿足要求。(2)設計截面尺寸。已知荷載與材料的許用應力時，可將式(23.4)改寫成 以確定截面尺寸。(3)確定許可荷載。已知構件截面尺寸和材料的許用應力時，可將式(51

23、0)改寫成，再由內力與外力關系確定許可荷載。35連接件的實用計算1剪切的實用計算剪切面上的剪力FQ可用截面法求得，橫截面上的剪力是沿截面作用的。剪切面上的切應力分布情況較為復雜，實用計算中假設切應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。剪切強度條件，如式(23.13)     (23.13)式中為鉚釘的容許切應力。如將鉚釘按上述實際受力情況進行剪切破壞試驗，量測出鉚釘在剪斷時的極限荷載Fu，并由(512)式計算出鉚釘剪切破壞的極限切應力，再除以安全系數n，

24、就可得到。對于鋼材，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按剪切強度計算：F<=A= 3.14*36*25*256=723KN按擠壓強度計算：F<=A= /4*(60*60-36*36)*533=964KN3.鉚釘校核(1) 按鉚釘的剪切強度計算P<=A= /4*36*36*256=260KN(2) 按鉚釘的擠壓強度計算擠壓面面積為 P<=A =36*13*533=249KN (3) 鋼板的拉伸強度F=P/4=62KN所以整個接頭是安全的4.氣墊浮力計算每個氣墊的體積為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，得出該船能同時乘坐4人。 結束語本次課程設計過程中，設計范圍較廣，在設計的過程中，充分利用了以前所學習得東西，用到了機械原理，機械設計中的很多知識，也查閱了很多課外的資料。對豐富自己的知識有很大的作用。本次設計也是大學