【毕业设计】高楼火灾逃生器设计

另外，再利用手控装置，进步调节下降速度的快慢。

间歇冲击式间歇冲击式逃生器是通过间歇撞击能来消耗能量，如利用钟表中的擒纵叉和擒纵轮原理来消耗能量。

液体流动阻尼式液体流动阻尼式是利用液体流动阻尼把人体势能转化成液体热能，以达降低速度的目的。

其主要特点是由于液体阻尼的大小取决于外负载，所以不论人体质量的大小均能以比较恒定的速度下降。

另外据新科学家杂志报道，美国国防部高级研究计划署正在研究炮射飞人。

此项研究将有特殊的现实用途，诸如在紧急情况下将警员或者消防队员送入高楼的屋顶。

具斜轨将以与地面呈的姿态安放于目标地点附近，执行任务的人员则坐在椅子中类似于飞机驾驶员的弹射座椅。

压缩空气从背负的钢瓶中迅速喷出，座椅即沿滑轨弹射，到达顶端时戛然停住，人体由于惯性飞离并到达屋顶边，安全着陆。

方案的关键在于正确计算抛物线轨迹，在国防部高级研究计划署的专利方案中有台计算机精准控制发射的角度及速度，可在秒内把人安全送抵层楼的高度。

高楼火灾逃生器的实例内凸轮式高楼火灾逃生器为了保证机械运动的安全可靠，常常需要对机械运动的速度进行限制，例如对索道滑车逃生器等进行紧急制动。

目前，国内的自动限速器的种类主要包括离心式间歇冲击式和液体阻尼式。

该实用新型的目的是要提供种内凸轮式自动限速器，该装置不仅结构简单体积小无噪声而且生产成本低。

该实用新型是这样实现的见图它包括固定内凸轮外径，其特征在于所述的内凸轮型腔内设置有导轨支架，所述的导轨支架的中部横向设置有滑动芯阀，所述的内凸轮型腔的内周壁由若干个依次连续并沿同圆周均匀分布的拱形曲面组成，两相邻拱形曲面的交接处至内凸轮中心连线的延长线恰好通过延长方向所对的拱形曲面的顶点，所述的内凸轮型腔内过内凸轮中心点的径向线的长度与滑动芯阀的长度相等，所述的导轨支架体内设置有油腔，所述的滑动芯阀上下侧固定联接有位于油腔内的阻尼片。

图凸轮验证仿真模型当内凸轮驱动滑动芯阀作往复横向移动时，使得油脂从油腔的侧自缝隙翻越阻尼片流到油腔的另侧，再从另侧翻越阻尼片流回油腔的原侧端，在此过程中产生很大的阻尼，以此来限制内凸轮的速度。

将该内凸轮与任何需要限速的回转件联接，即可达到自动限制该回转件转速的目的。

优点体积小，无噪声，成本低，生产安装及维修方便，持久耐用，实用性高。

缺点结构复杂，部件多，制造费工费时，下降速度不稳定，安全系数低。

涡轮蜗杆式高楼火灾逃生器原理利用蜗轮蜗杆的自锁性，蜗杆能带动蜗轮，但蜗轮不能带动蜗杆，使逃生人员在逃生过程中，控制自己的下落优势结构简单具有自锁性，安全性高，制造成本不高缺点摩擦磨损大，材料要求高，操作复杂，普通人不易操作。

钢丝绳防滑逃生装置图钢丝绳防滑机构钢丝绳缠绕在回转轴上的楔形槽内。

有两个摆架，摆架可分别绕上端固定轴摆动，每个摆架上均转有个形滚压轮架，形滚压轮架可相对于摆架绕小轴摆动，每个形滚压轮架上均装有两个滚压轮，滚压轮压在钢丝绳的外缘。

每个摆架下端还有个槽滚轮。

钢丝绳缠绕方式如图所示。

钢丝绳从左侧槽滚轮的左边向上穿，向右拐，沿逆时针方向缠绕在回转轴上，然后从右侧槽滚轮的右边向下穿。

假设重物挂在钢丝绳左端。

缠绕在回转轴上的钢丝绳在重物的拉动下，对左侧槽滚轮产生向右的压力，该压力使左侧摆架绕上端固定轴作逆时针摆动，从而使左侧形滚压轮架上的两个滚压轮紧紧地压在钢丝绳左侧自由端的外缘，使得钢丝绳左侧自由端与回转轴间的压力增大，摩擦力矩也因此增大。

重物的重量越大，则钢丝绳左侧自由端与回转轴间的压力也越大，摩擦力矩也越大。

从而避免了钢丝绳与回转轴之间的打滑。

当重物挂在钢丝绳右端时，受力情况与上述对称。

优点防打滑，安全系数高缺点装置复杂，成本较高，不能快速把人能降落到地面。

心摩擦式高楼火灾安全逃生器原理重力带动卷轴转动，使得卷轴上的活动快由于离心力产生正压力，摩擦片与外壳产生摩擦力，在下降速度达到定值，摩擦力矩与人体重力力矩平衡，匀速下滑优势逃生人员下降过程中不需要人来控制缺点局限性大重力越大下落到地面速度越大安全系数低且最小使用重量为整体方案设计机械系统是由原动机传动系统执行系统控制系统和其它辅助系统组成的，所以，机械系统总体方案设计的内容应是这几部分的方案设计及其各部分间的协调设计。

即执行系统的方案设计原动机类型的选择传动系统的方案设计控制系统的方案设计和其它辅助系统的方案设计。

机械系统整体方案设计的特点协调性整体系统由各个子系统组成，虽然各子系统的功能不同性能各异，但它们在组合时必须按照整体功能的需要。

相关性构成系统的各要素之间也是互相关联的，它们之间有着相互作用相互制约的特定关系。

个要素性能的变化将影响对相关要素的作用，从而对整个系统产生影响。

内外结合性任何系统必定存在于定的社会和物质环境中，机械系统也不例外。

环境的变化必将引起系统输入的变化，从而也将导致其输出的变化。

方案构设方案方案的原理方案利用摩擦力控制满足棘齿对棘爪的法向反作用力对轴的力矩大于摩擦力沿齿面对轴的力矩，即则因为所以即式中和分别为棘爪与棘轮齿面间的摩擦系数和摩擦角，般取。

取，取行程和动停比的调节方法采用棘轮罩通过改变棘轮罩的位置，使部分行程棘爪沿棘轮罩表面滑过，从而实现棘轮转角大小的调整。

改变摆杆摆角通过调节曲柄摇杆机构中曲柄的长度，改变摇杆摆角的大小，从而实现棘轮机构转角大小的调整。

采用多爪棘轮机构要使棘轮每次转动的角度小于个轮齿所对应的中心角时，可采用棘爪数为的多爪棘轮机构。

如的棘轮机构，三棘爪位置依次错开，当摆杆转角在范围内变化时，三棘爪依次落入齿槽，推动棘轮转动相应角度为范围内整数倍。

其他零部件的设计选择标准件的选择轴承的选用考虑到本装置的工作特性结构特点及工作效果，不需要选用轴承。

其具体原因如下从结构上分析，不选用轴承不会对装置的可靠性安全性稳定性造成不良的影响。

本装置的使用具有次性的特点，不需要长时间连续工作工作，而且也没有太大的工作负载。

考虑到可能长时间放置的问题，只需在主轴与滑轮内部做简单的防锈及润滑处理即可从成本上分析，不选用轴承可以最大程度的降低本装置的成本，利于本装置的推广普及。

从功能上分析，本装置的工作目的在于对人的下降过程进行减速，而不选用轴承恰好使主轴与滑轮之间的摩擦力大大增加，从而有利于本装置功能的实现。

另外选用的标准件如下螺栓，螺母垫圈。

安全座椅的选择安全座椅的作用是实现下降过程中人员的安全保护，在下降的过程中将逃生人员固定在安全座椅上，同时安全座椅上的的扶手等固定装置能减轻使用者在下降过程中的恐惧感使其比在利用其他工具时拥有更大的安全感，同时安全座椅在下降过程中减小了安全带等其他逃生工具给逃生人员带来的不舒适的感觉，对于老年人和小孩也有定的保护作用，从而更加符合不同人群的使用要求。

安全座椅如下图所示图座椅结构示意图市场上已有相对成熟的安全座椅厂商，且安全座椅仅为本设计配件，限于篇幅，其工作原理及相关信息在此不做进步阐述。

挂钩的设计为了适应不同结构窗户的逃生需要，本设计采用可调式挂钩，挂钩采用较长的螺纹旋合式连接来达到可调的目地，另外根据当前的主流窗台宽度可设两种尺寸的旋合挂钩，能够是使用者根据自己的实际居住环境选择是否需要通过二次旋合来进步加大可调长度，从而使本设计更能适应不同的建筑结构。

其具体结构参见零件图。

计算和验证由于前文没有设计到绳索的计算和下降的时间，不能确定人能在安全的时间内下落到地面，以及下落的速度大小未知，所以须对其进行计算。

静力学平衡计算为绳与轴的正压力，角为包角的微元静力学平衡方程如下式式式中式中当趋近无穷小则由式得得到公式式式假设逃生人员重力为，轴与轴二之间绳的拉力为，为绳与轴二的包角。

齿轮的的分度圆直径相同。

得到关系式式式得到静力平衡的模型式式由式我们可以看出逃生人员的下降仅与轴轴二和摩擦因数有关，而与逃生人员自身重力无关。

绕绳的计算设第四圈为平衡点，为绳子与轴的包角，为摩擦因素为，绳子的直径为，重力加速度为。

忽略轴承的摩擦力和速度突变损失的能量。

绳长的计算公式式式包角计算公式式式式中表示轴半径表示轴二半径。

则第四层包角将数据代入式得仰角计算公式式式带入数据得即当仰角为时第四层达到平衡。

速度计算合力公式式式加速度公式式式具体数据如表表加速度的计算层数包角加速度第层第二层第三层第四层第五层第六层第七层第八层当楼层高度为米时，设计每层为圈表下降的瞬时速度层数绳长下降完该长度瞬时速度为耗时第八层第七层第六层第五层第四层第三层第二层第层落地速度为为安全落地速度，总下降需要时间为设计二每层为圈表下降的瞬时速度层数绳长下降完该长度瞬时速度消耗的时间第八层第七层第六层第五层第四层第三层第二层第层落地速度为为安全落地速度，总下降需要时间为下落过程中速度与时间关系图如图所示图速度时间关系图从上所述可以看出，人的落地速度在左右，小于般要求的，人相当于从半米的高度跳下，因此由此逃生器逃生时下落速度是安全的。

因此，通过此高楼逃生器，人可以从米高的楼层降落，下降速度小于，而且下落时间也只要几秒钟，为其他逃生人员逃生争取了很多的时间，实现了快速安全逃生的目的。

由此可知本设计完全符合设计要求，能够实现高楼逃生。

另外，对于更高的楼层可以都将仰角调制左右，如果火情严重要求进步缩短落地所需的时间则可将角度调制低于，但不得低于。

因为在将角度调至低于后，落地速度将大于般的安全速度，且刚开始的下落速度很大，般人难以承受。

另外由式，式计算得，当楼层高于层事需将仰角调制不小于，另外由于本设计是高楼火灾逃生器设计，高楼即高层建筑，按传统来说，般层以上，带电梯的楼宇被称为高楼。

但在现代社会，由于高层建筑数量越来越多，高度也越来越高，对高楼又增加了新的定义，般层以上被称为高层建筑，所以按照此定义八层及以下的楼层以不在本设计讨论范围内，但为了使本设计适应面更宽，将讨论范围扩展到层。

具体角度调节只要旋转装配图中中连杆上的