第一篇：機械創(chuàng)新設計大賽—消防救生帶設計說明書

救援救生帶產(chǎn)品設計說明書

設計者：潘源健

韋守寧

姚群偉

王兵劍

指導老師：張棟梁

杜春平

目錄

一.研制的背景及意義.......................................................................................................................3

二.設計思路........................................................................................................................................3

三.理論設計計算.................................................................................................................................4

四.創(chuàng)新點及應用.................................................................................................................................7

五.結(jié)束語.............................................................................................................................................7

六.參考文獻.........................................................................................................................................8

一．研制的背景及意義

在每一次救援行動中，我們有可能看到一些受難者沒有得到及時的救援，因窒息而失去了寶貴的生命。同時，我們也有看到救援人員因攜帶的氧氣不足，縮短了連續(xù)救援時間，甚至在救援的行動中因缺氧而出現(xiàn)頭暈、嘔吐，嚴重時可能會失去救援者的生命。哮喘、支氣管炎患者、冠心病、肺心病、腦血栓、心功能不全（心力衰弱）、心肌梗塞、井下作業(yè)、高寒值勤、旅游、煤氣等氣體中毒、窒息、高空作業(yè)、高原作業(yè)、吸氧保健等病理性缺氧、環(huán)境性缺氧、生理性缺氧都需要及時的進行吸入氧氣，保證生命各項機理的正常運行。

氧氣是人類生理活動所必需的物質(zhì)，現(xiàn)在所使用的救援供氧裝置，氧氣的存儲量存在一些不足，攜帶不便。對在一定時間內(nèi)的持續(xù)救援有一定程度上的局限。所以人們要有一種能夠長時間供氧并攜帶方便的裝置。基于這個需要和理念我們設計了一個產(chǎn)品——供氧救生帶。這對于中國的救援行動具有一定的實際意義。

二、設計思路

救生帶整體結(jié)構(gòu)圖

<1>、腰帶內(nèi)圈最大半徑：200mm，適用于腰圍小于1.26米（約3尺3）的人群。<2>、腰帶主要尺寸：最大外徑500mm，寬50mm，高150mm 3

<3>、結(jié)構(gòu)：有外層到內(nèi)層分為三層：第一層為軟質(zhì)皮革層，厚度為2mm，中間層為處理過后的高壓碳纖維，厚度為2mm，最內(nèi)層為高強度軟質(zhì)塑料，厚度為1mm，腰帶內(nèi)側(cè)長度為1260mm，外側(cè)

救生帶中間層 救生帶最最內(nèi)層

長度為1540mm，充完氣體后總重1.5kg 總體具有一定的生理曲線，聯(lián)接處采用螺栓連接，保證聯(lián)接密閉要求。<4>、其他的輔助結(jié)構(gòu)

救生帶最外層

（1）、腰帶尾部有一氣閥，用于補充高壓救援氣體。

氣閥（2）、腰帶頭部的腰扣為一折疊簡易呼吸器。（3）、呼吸器的加濕型吸氧管與球形氣壓閥聯(lián)接，不使用的時候以U字形折疊與呼吸扣共同密封。

簡易呼吸器 加濕型吸氧管（4）、出氣口與球形氣壓閥聯(lián)接，閥門可控制氣流的大小。

球形氣壓閥 4

三、理論設計計算

1、以專業(yè)的力學分析軟件Analysis分析本裝置結(jié)果如下： 1>等效應力分析在十個大氣壓和八個大氣壓圖形如下：

10個大氣壓等效應力圖形

8個大氣壓等效應力圖形

由此得出10個大氣壓和8個大氣壓的等效應力分別為3625MPa和3385MPa。2>徑向應力分析：

10個大氣壓徑向應力圖形

8個大氣壓徑向應力圖形 由此得出10個大氣壓和8個大氣壓的徑向應力分別為3004MPa和2403MPa 5

3>SY_環(huán)圓周方向應力分析：

10大氣壓SY_環(huán)圓周方向應力

8個大氣壓SY_環(huán)圓周方向應力

由此得出10個大氣壓和8個大氣壓的SY_環(huán)圓周方向應力分別為3785MPa和3828MPa 4>軸向應力分析：

10個大氣壓軸向應力

8個大氣壓軸向應力

由此得出10個大氣壓和8個大氣壓的軸向應力分別為1503MPa和1203MPa 由以上結(jié)果分析，并綜合各方面考慮，此裝置的大氣壓為8個大氣壓。

通過計算此裝置氣室的容積為0.44568m3，由機械設計資料查得空氣的壓 6

縮比為8，所以能夠充入的氣體容積為0.44568x8約等于3.57m3，人每次呼吸的氣體量是10ml/公斤體重,也就是說如果你是50公斤,那么你每次呼氣或吸氣的量是500ml.，一個正常人一分鐘呼吸次數(shù)約為24~40次，通過計算，（3.57X1000X1000）/（60X40X500）等于2.975小時，能夠維持一個成年人大約3個小時

四、創(chuàng)新點及應用

該產(chǎn)品體積小、質(zhì)量輕、氧氣足、純度高、構(gòu)造簡單、制作方便、用料便宜、使用時操作簡單、便于攜帶，便于快速急救，存儲、運輸都很方便！

適用情況：主要用于家庭、救生搶險（礦難、火災等）、哮喘、支氣管炎患者、冠心病、肺心病、腦血栓、心功能不全（心力衰弱）、心肌梗塞、井下作業(yè)、高寒值勤、旅游、煤氣等氣體中毒、窒息、高空作業(yè)、高原作業(yè)、吸氧保健等病理性缺氧、環(huán)境性缺氧、生理性缺氧及其它相關行業(yè)或領域。

其創(chuàng)新點在于：解決了傳統(tǒng)的氧氣袋重量大，體積大，攜帶不方便等缺點。不使用時可套在腰間，可隨身攜帶外出，其輸氧環(huán)境無任何限制的優(yōu)點！

使用時通過球形氣壓閥控制氧氣流量的大小，氣室自動供氧！

該裝置能向外排氣供氧，也能向氣室內(nèi)充入氧氣或發(fā)生劑，循環(huán)使用。由于使用時操作極其簡單，為搶救贏取了極其寶貴的時間。

其體積小，構(gòu)造簡單，造價低，可以普及使用，如這次四川大地震中的傷員，礦難救援、井下挖煤等作業(yè)的人員，戰(zhàn)場上作戰(zhàn)的士兵都可以使用，在受傷或連續(xù)熬夜犯困時可以用于救治或提神！

五、結(jié)束語

由于時間有限，經(jīng)驗不足，我們還未能把實物做出來，希望大家諒解，賽后，我們將竭盡所能，克服困難，把實物做出來，為中國的救援行動做出我們的貢獻，謝謝！

六、參考文獻

1.劉孝民

機械設計基礎

廣州：華南理工出版社

2.盛裴軒、毛節(jié)泰、李建國、張靄琛、桑建國、潘乃先編著，《大氣物理學》，北京大學出版社，2003年５月第一版，北京

3.《液壓與氣壓傳動》 劉延俊主編 機械工業(yè)出版社 4.《機械設計手冊 氣壓傳動》單行本 成大先 化學工業(yè)出版社 5.《液壓與氣壓設計手冊》 張利平主編 機械工業(yè)出版社

第二篇：機械創(chuàng)新設計大賽

第十屆遼寧省普通高等學校大學生機械創(chuàng)新設計大賽 第十屆遼寧省普通高等大學生機械設計大賽，將于2011年10月28~30日在東北大學舉行，本次大賽由遼寧省教育廳主辦，遼寧省普通高等學校大學生機械創(chuàng)新設計競賽組委會承辦，現(xiàn)場決賽由東北大學承辦。參賽對象為遼寧省普通高等學校本科生，可以由輔導教師輔導。參賽作品為2010年5月以來課外科技創(chuàng)新或社會實踐活動完成的成果。本屆比賽的評委由各高校專家組成，更具權(quán)威性和公平性。屆時，將從本屆競賽的作品中選擇優(yōu)秀作品推薦參加全國大學生機械創(chuàng)新設計大賽決賽。

該大賽旨在推動普通高等學校機械學科教學內(nèi)容和課程體系改革，探索機械基礎課程教學的新形式，引導高等學校在教學中注重培養(yǎng)大學生的創(chuàng)新設計意識、綜合設計能力和團隊協(xié)作精神，加強大學生動手能力的培養(yǎng)和工程實踐的訓練，培養(yǎng)大學生根據(jù)實際需求進行創(chuàng)新思維、機械設計和工藝制作等實際工作的能力，并以此為契機促進大學生課外科技創(chuàng)新活動的蓬勃開展，發(fā)現(xiàn)和培養(yǎng)一批在科技創(chuàng)新上有潛力、有作為的優(yōu)秀人才。

該大賽活動始于2001年，首屆比賽在東北大學舉辦，以后每一年舉辦一屆。遼寧省各大高校積極重視該項活動，在校內(nèi)積極開展活動宣傳等前期準備。歷年參賽學校及參賽隊伍呈現(xiàn)出穩(wěn)步增長的趨勢，據(jù)了解，在第九屆來自遼寧省20所大學142代表隊參加了本次競賽。時隔十載，機械創(chuàng)新設計大賽又將在東北大學舉行，機械創(chuàng)新設計大賽已逐步發(fā)展為大學生知識與實踐相結(jié)合的新舞臺。

作為現(xiàn)場決賽的承辦單位，東北大學積極準備機械創(chuàng)新設計競賽的籌備工作。成立第十屆遼寧省普通高等學校大學生機械設計競賽組委會。選拔志愿者從事該項競賽的志愿服務，接待參賽隊伍，在學校附近統(tǒng)一安排住宿，在學校食堂統(tǒng)一安排便利的餐飲，使參賽者在每時每刻都能得到更加人性化的服務。及時收集參賽隊及參賽作品信息，做好競賽場地的布置及安保工作并及時發(fā)布競賽相關信息。

東北大學1#樓是該項競賽的決賽場地，屆時，參賽作品將以實物或?qū)嵨锬Ｐ鸵约罢拱宓男问皆谝粯谴髲d展示。參賽作品將有作品名稱、高校名稱、設計者、指導教師、作品內(nèi)容、創(chuàng)新點及作品推廣應用價值等詳細信息公示。在答辯環(huán)節(jié)中，評審專家將在統(tǒng)一時間分組參觀展區(qū)相應作品，并現(xiàn)場觀看作品演示并提問。參觀結(jié)束后，每項作品答辯環(huán)節(jié)7分鐘，5分鐘以內(nèi)的powerpoint作品介紹，使評委及觀眾對參賽作品有更深入的了解，最后2分鐘專家提問及點評。東北大學作為活動的東道主，為東大學子親臨比賽現(xiàn)場提供了便利，學生可以到1#樓參觀實物模型，積累創(chuàng)新設計的寶貴經(jīng)驗。

第三篇：機械創(chuàng)新設計大賽

關于于舉辦浙江大學寧波理工學院第七屆機械設計大賽暨第五屆全國大學生機械創(chuàng)新設計大賽預賽的通知

為了培養(yǎng)大學生的創(chuàng)新設計能力、綜合設計能力與團隊協(xié)作精神,加強學生動手能力的培養(yǎng)和工程實踐的訓練，提高學生針對實際需求進行創(chuàng)新思維、機械設計和工藝制作等實際工作能力。按照全國大學生機械創(chuàng)新設計大賽組委會《第五屆全國大學生機械創(chuàng)新設計大賽主題與內(nèi)容的通知》（第1號通知）決定在全校范圍內(nèi)舉辦舉辦浙江大學寧波理工學院第七屆機械設計大賽及全國賽預賽，擇優(yōu)選拔參加2012年第五屆全國大學生機械創(chuàng)新設計大賽浙江賽區(qū)比賽并同時參加浙江大學舉辦的競賽，具體通知如下：

一、參賽對象：浙江大學寧波理工學院全日制本科生（含2012屆畢業(yè)生）

二、競賽主題、內(nèi)容及要求

1．競賽主題：“幸福生活——今天和明天”。

2．競賽內(nèi)容：休閑娛樂機械和家庭用機械的設計和制作。

學生們可根據(jù)對日常生活的觀察，或根據(jù)對未來若干年以后人們的生活環(huán)境和狀態(tài)的設想，設計并制作出能夠使人們的生活更加豐富、便利的機械裝置。

家庭用機械指“對家庭或宿舍內(nèi)物品進行清潔、整理、儲存和維護用機械”。休閑娛樂機械指“機械玩具或在家庭、校園、社區(qū)內(nèi)設置的健康益智的生活、娛樂機械”。凡參加過本賽事以前比賽的作品原則上不得再參加本屆比賽；如果作品在功能或原理上確有新的突破和創(chuàng)新，參賽時須對突破和創(chuàng)新之處做出說明。3．競賽作品要求：

所有參加決賽的作品必須與本屆大賽的主題和內(nèi)容相符，與主題和內(nèi)容不符的作品不能參賽。參賽作品必須以機械設計為主，提倡采用先進理論和先進技術，如機電一體化技術等。對作品的評價不以機械結(jié)構(gòu)為單一標準，而是對作品的功能、設計、結(jié)構(gòu)、工藝制作、性能價格比、先進性、創(chuàng)新性等多方面進行綜合評價。在實現(xiàn)功能相同的條件下，機械結(jié)構(gòu)越簡單越好。

作品的選評采用綜合評價，一般從以下幾個方面進行評價：(1)選題評價①新穎性 ②實用性 ③意義或前景

(2)設計評價①創(chuàng)新性 ②結(jié)構(gòu)合理性 ③工藝性 ④先進理論和技術的應用 ⑤設計圖紙質(zhì)量

(3)制作評價①功能實現(xiàn) ②制作水平與完整性 ③作品性價比(4)現(xiàn)場評價①介紹及演示 ②答辯與質(zhì)疑

三、競賽日程安排

1、競賽報名：各參賽隊將參賽隊員名單及聯(lián)系方式于2011年10月28日11:30之前報至機能分院教務辦公室（NA410）章斌老師處。

2、開幕式：要求所有參賽學生必須參加開幕式。時間地點另行通知。內(nèi)容：

（1）開幕式上布置競賽任務，并邀請命題老師對競賽題目進行講解，接受同學的提問；（2）介紹往屆全國、浙江省和浙江大學大學生機械設計競賽概況。

3、理論方案設計：2011年10月24日～2011年11月17日。參賽學生必須在2011年11月16日12:00前將理論設計方案書（封面見附件）一式二份送交機能分院教務辦公室（NA410）,逾期不與受理。

4、理論方案評審：2011年11月18日～2011年11月27日。

5、實物（模型）制作：2011年11月28日～2012年3月31日（各參賽隊自行安排）。

6、實物（模型）評審：2011年3月25日～2011年4月5日(具體時間地點另定)，優(yōu)秀作品推薦參加浙江大學第十七屆機械設計競賽決賽（2012年4月中旬）及2012年第五屆全國大學生機械創(chuàng)新設計大賽浙江賽區(qū)比賽（2012年5月中旬）。

四、獎勵

1、獎項：

一、二等獎，三等獎，參賽獎。單項獎：最佳創(chuàng)意獎、最佳造型獎。

2、根據(jù)《浙江大學寧波理工學院大學生學科競賽工作管理辦法》文件精神進行獎勵。

五、模型制作經(jīng)費

學院給與進入實物（模型）制作的隊提供一定的經(jīng)費資助。未得到學校經(jīng)費資助的參賽隊，自行完成作品制作的也可參加決賽，獲競賽等級獎的隊，可獲得一定的經(jīng)費補助。

機電與能源工程分院 2011年10月24日

第四篇：機械創(chuàng)新設計大賽全國一等獎說明書

第四屆全國大學生機械創(chuàng)新設計大賽決賽參賽作品

多功能救災背包設計說明書

設計者：楊凱，徐超，張恩，吳剛亮，楊飛

指導教師：朱育權(quán)，萬宏強 西安工業(yè)大學機電學院

2010年10月

第四屆全國大學生機械創(chuàng)新設計大賽作品設計說明書

多功能救災背包

設計者：楊凱，徐超，張恩，吳剛亮，楊飛

指導教師：朱育權(quán)，萬宏強

（西安工業(yè)大學 機電工程學院，西安710032）

摘要：以便捷、實用、高效的解決救災過程中的運輸、醫(yī)療救治、住宿、飲食問題的設備為研究對象。提出了一種可分離的四折疊框架結(jié)構(gòu)，再巧妙地配以折疊帆布和帳篷，便制成了一種可運輸物資又可變?yōu)閾?、帳篷的背包。實驗結(jié)果表明，該設備工作穩(wěn)定，性能可靠，功能實現(xiàn)效果良好。關鍵詞：背包；擔架；帳篷；多功能；救援避難

作品內(nèi)容簡介

本作品跟據(jù)本屆機械創(chuàng)新設計大賽的主旨要求而設計，屬于“救援、避難類機械”。此背包主體為金屬框架結(jié)構(gòu)，寬50cm，厚30cm，高70cm，凈重8kg。背包狀態(tài)可用來運送物資。卸下物品后開啟側(cè)連接機構(gòu)，展開背包變?yōu)閾?，擔架長200cm，寬50cm。翻轉(zhuǎn)擔架并開啟開合裝置，揭開粘扣，向兩側(cè)拉開擔架，拉出帳篷與擔架布面結(jié)合，再由折疊桿撐起即變?yōu)閹づ?，底面邊長2m×1.8m，高145cm，可容納三人居住。

此背包設計容量90L，內(nèi)裝供三人三天使用的食物，飲用水及藥品。再放入輕薄的防潮墊和三個睡袋以結(jié)合帳篷使用。這樣每個背包就可解決三個人災后三天內(nèi)的基本生存問題，還可用擔架將受傷嚴重的人抬出至附近的基站救治。

聯(lián)系人：萬宏強

聯(lián)系電話：*** EMAIL：413162931@qq.com 研制背景及意義

在像玉樹地震、舟曲泥石流等這類自然災害發(fā)生時，由于道路損毀、大型救援設備數(shù)量不足，都會造成很多民眾被困重災區(qū)。短期內(nèi)面臨沒有食物、飲用水、藥品以及住所等問題。沒有大型設備的幫助，到達災區(qū)外圍的士兵往往沒有高效的救援方法，而是以人力一次又一次的向災區(qū)運送單一物資，很難滿足災民短期生存的多種需求。對于這類自然災害救援過程中存在的問題我們應當考慮如下幾點：

1）運送的物資應當具有集成性，以便于之前的統(tǒng)一生產(chǎn)、調(diào)配與運輸；

2）送入災區(qū)的設備應當盡可能多的解決災民所面臨的各種基本困難，如溫飽、住宿以及醫(yī)療救治問題；

3）送入災區(qū)的設備除了消耗品外可以反復再利用。

此多功能救災背包旨在解決災難剛過，大型救援設備到來前的幾天內(nèi)災民面臨的各種基 第四屆全國大學生機械創(chuàng)新設計大賽作品設計說明書

本困難。它平時可大批量庫存，當災難發(fā)生，有民眾被困且短時間無法解救時，可將食物和飲用水、醫(yī)藥用品、三個睡袋及防潮墊分別打包，把他們?nèi)垦b進背包。此背包由救援部隊士兵徒步背入災區(qū)（特殊情況可加裝降落傘采用空投方式），卸下物品后可將背包變形為三人帳篷，每個背包內(nèi)的物品則是供給這三人使用的。這樣每個背包就可解決三個人災后兩三天內(nèi)的基本生存問題。如果有需要，還可將背包變形為擔架將受傷嚴重的人抬出至附近的基站救治。設計方案

2.1總體設計構(gòu)想

為了實現(xiàn)背包的容納功能與擔架的承載功能，背包與擔架共用同一金屬框架。背包要求金屬框架可折疊，擔架要求金屬框架水平時只能單向折疊。為了使帳篷便于和各種地面固定，擔架采用了兩端可開合的結(jié)構(gòu)，可將帳篷折疊桿固定在分開的擔架框架的四個角上，這樣借助擔架框架的重量，即使不用地釘帳篷也不會被風吹走。2.2金屬框架方案比較

為了使人背負舒適，背包應上不過頸、下不過臀，故背包高度取60~70cm。再根據(jù)成年人的負重能力及美觀角度考慮，背包厚度取30cm。背包的寬度即擔架的寬度，故綜合較大的背包寬度尺寸、較小的擔架寬度尺寸，定為50cm。根據(jù)市場主流擔架尺寸，擔架的長度取200~210cm。由此產(chǎn)生以下兩種方案：

方案一（圖1）采用了三對限位鉸鏈來實現(xiàn)擔架的折疊，采用了一對30cm的伸縮機構(gòu)來降低擔架變?yōu)楸嘲鼤r的高度。此結(jié)構(gòu)擔架長度較長，為210厘米，便于躺人。背包高度較低，易于背運。但結(jié)構(gòu)較復雜，不以制造和使用。

方案二（圖2）采用了三對限位鉸鏈來實現(xiàn)擔架的折疊，這樣背包狀態(tài)的高度有所增加變?yōu)?0cm，擔架的長度也有所減小，變?yōu)?00cm，基本不影響背包和擔架的使用。結(jié)構(gòu)大大簡化，制造容易，使用方便。

綜合考慮，采用方案二。

圖1 方案一

圖2 方案二 第四屆全國大學生機械創(chuàng)新設計大賽作品設計說明書

2.3背包側(cè)連接機構(gòu)方案比較

擔架折疊為背包后需要一裝置將前后框架連接，如圖3紅圈處，由此我們設計了側(cè)連接機構(gòu)。

圖3 前后框架連接位置

方案一（圖4）中，左右框架采用扁鋼折成的矩形框加裝可轉(zhuǎn)動的U型彈簧銷連接，借助框架管上帶卡槽的套管，矩形框便可繞框架徑向轉(zhuǎn)動。這樣變?yōu)閹づ駮r轉(zhuǎn)動矩形框與地面平行，帳篷便可穩(wěn)定置于地面。此方案結(jié)構(gòu)較為簡單，制造容易，但實驗發(fā)現(xiàn)背包傾斜時U型彈簧銷會脫出，結(jié)構(gòu)不夠可靠。

方案二（圖5）與方案一類似，但上下都加裝了U型彈簧銷，中間采用拉簧連接。此方案制造稍費時間，但結(jié)構(gòu)可靠。

綜合考慮，采用方案二。

圖4 方案一

圖5 方案二 第四屆全國大學生機械創(chuàng)新設計大賽作品設計說明書

2.4背包與擔架布體方案比較

背包與擔架共用同一布體，由于擔架變形為帳篷時需要拉伸擔架，這樣就產(chǎn)生了兩種布體的設計，可拆卸式和折疊式。

方案一（圖6）布體采用可拆卸式，周圍伸出的布塊帶有粘扣。背包與擔架狀態(tài)布體用粘扣與框架連接，變形帳篷時需卸下布體。其優(yōu)點在于布體結(jié)構(gòu)簡單，輕便。缺點是用粘扣連接承載強度低，由于要拆卸，一體化程度差，不方便攜帶。

方案二（圖7）布體采用折疊式，周圍伸出的布塊繞過框架管與自身相逢合。背包與擔架布體為折疊狀態(tài)，變形帳篷時展開布體，與帳篷底面相連。其優(yōu)點在于將所有布整合為一體連接在框架上，易于操作，便于攜帶，并且為帳篷加厚了底面，使其更加舒適。缺點是結(jié)構(gòu)較為復雜。

綜合考慮，采用方案二。

圖6 方案一

左圖紅圈中布體折疊方法示意圖

圖7 方案二 第四屆全國大學生機械創(chuàng)新設計大賽作品設計說明書 理論設計計算

3.1總體尺寸設計

此作品最大特點在于背包、擔架、帳篷三種狀態(tài)之間的轉(zhuǎn)換，因此只有設計好各狀態(tài)的結(jié)構(gòu)尺寸才能合理、協(xié)調(diào)的實現(xiàn)其功能。

（1）背包外形尺寸：

為了使人背負舒適，背包應上不過頸、下不過臀，故背包高度取70cm。再根據(jù)成年人的負重能力及美觀角度考慮，背包厚度取30cm。背包的寬度即擔架的寬度，故綜合較大的背包寬度尺寸、較小的擔架寬度尺寸，定為50cm。

（2）擔架外形尺寸：

根據(jù)市場主流擔架尺寸，擔架的長度取200cm，兩端各留出10cm的距離供人手抓握，因而擔架實際承載布面長度為180cm。

（3）帳篷外形尺寸：

根據(jù)市場主流三人帳篷尺寸，帳篷底面邊長取2m×1.8m，高145cm。（4）結(jié)構(gòu)協(xié)調(diào)尺寸：

為了滿足三種狀態(tài)之間的轉(zhuǎn)換，各部分的尺寸取值如圖８所示。

圖8 金屬框架結(jié)構(gòu)尺寸示意圖

3.2強度與剛度校核

此作品對背包與帳篷的強度設計沒有特別要求，必然滿足使用條件。擔架設計載重120kg，我們參考了市場上性能類似擔架的選材，并結(jié)合此作品的結(jié)構(gòu)及設計要求對承重管件進行了校核（圖9）。第四屆全國大學生機械創(chuàng)新設計大賽作品設計說明書

擔架桿

120kg

圖9 擔架承重模擬示意圖

3.2.1擔架桿強度校核

擔架框架上，限位鉸鏈和伸縮管的選材強度遠大于擔架的管材，就承重而言，擔架框架可簡化為兩根1976mm的長直管，擔架承載布面受力可視為受均布載荷。

擔架桿的受力可以簡化為如下簡支梁模型，其中L?1760mm。

已知：擔架桿的材料為鋁合金6070，屈服強度?s?276Mpa，彈性模量E?70Gpa，取安全系數(shù)s?1.2，擔架桿的外徑為?28mm，內(nèi)徑為?24mm，設計承受最大重量為120kg，受力如圖10所示。

圖10 擔架桿受力圖

（１）計算最大工作載荷 擔架承受最大的載荷

G?mg?120?10N?1200N

單根擔架桿承受的最大載荷 G1200F??N?600N

22均布載荷 F600NNq??m?340.91m

L1.76（２）計算支座反力 由載荷的對稱性可知：

F600FRA?FRB??N?300Ｎ 第四屆全國大學生機械創(chuàng)新設計大賽作品設計說明書

（３）計算剪力F和彎矩M（（sx）sx）剪力Fs(x)?FRA?qx

1彎矩Ms(x)?FRAx?qx2

2（４）畫出剪力圖和彎矩圖如圖11所示。

圖11 擔架桿剪力、彎矩圖

（５）計算最大彎曲正應力 對Z軸的慣性矩

d4?28424Iz?[1?()]?[1?()4]?1.39?104mm4

64D6428?D4抗彎界面系數(shù)

Iz1.39?104W??mm3?992.86mm3

ymax14最大彎曲正應力 M132?max?max?pa?132.94Mpa

W992.86?10?9（６）校核擔架桿的強度 許用彎曲應力

?????s?276Mpa?230Mpa

s1.2顯然?max?[?]，滿足強度要求。

3.2.2擔架桿的剛度計算

由以上簡化模型可知，在擔架承受最大載荷狀態(tài)下的最大變形量（撓度）為：

5qL45?340.91?1.76?max??????0.044m??4.4cm 3?2384EIz384?70?10?1.39?10由此，擔架的最大彎曲變形為4.4cm，并且出現(xiàn)在擔架桿的中心位置，完全滿足使用要求。第四屆全國大學生機械創(chuàng)新設計大賽作品設計說明書

3.3部分工程圖

圖12 開和裝置外套

圖14 卡環(huán)

圖13 開和裝置內(nèi)套

圖15 擋圈

第四屆全國大學生機械創(chuàng)新設計大賽作品設計說明書 工作原理及性能

4.1工作原理

下面對背包變?yōu)閾?，再變?yōu)閹づ竦倪^程予以說明。

（1）如圖16為背包狀態(tài)。黑色的帶子為固定帶，背包狀態(tài)時可約束包體，擔架狀態(tài)可固定傷員。

（2）揭開背包蓋，打開側(cè)連接機構(gòu)(圖17)，揭開背包兩側(cè)的粘扣，展開背包，變?yōu)閾埽▓D18）。這時側(cè)連接機構(gòu)為擔架的四個支座，如圖19所示。

圖16 背包

圖17 側(cè)連接機構(gòu)

圖18 擔架

圖19 擔架支座 第四屆全國大學生機械創(chuàng)新設計大賽作品設計說明書

（3）翻轉(zhuǎn)擔架，將側(cè)連接機構(gòu)扭轉(zhuǎn)90°與地面平行，用于帳篷和地面的固定。（4）取出折疊干，翻起帳篷包（圖20），打開兩端的螺紋開合裝置（圖21），將擔架分為兩部分，揭開粘扣，向兩側(cè)拉開擔架，如圖22所示。

圖20 帳篷包

圖21 開合裝置

圖22 拉開擔架 第四屆全國大學生機械創(chuàng)新設計大賽作品設計說明書

（5）鋪開帳篷，與擔架地面用拉鏈拉合。接好兩根折疊桿，插入四個角框架上的圓孔中，如圖23所示。

圖23 帳篷折疊桿安裝圖

（6）拉起帳篷布體，與折疊桿綁定，及變?yōu)閹づ瘢鐖D24所示。

圖24 帳篷

4.2性能

（1）背包寬50cm，高70cm，厚30cm，自重約8kg，設計容量90L。（2）擔架長200cm，承載布面長180cm，寬50cm，設計承重120kg。（3）帳篷底面邊長為2m×1.8m，高145cm，可容納三人居住。第四屆全國大學生機械創(chuàng)新設計大賽作品設計說明書 實物照片

背包、擔架和帳篷實物圖分別見圖25-27。

圖25 背包 第四屆全國大學生機械創(chuàng)新設計大賽作品設計說明書

圖26 擔架

圖27 帳篷 第四屆全國大學生機械創(chuàng)新設計大賽作品設計說明書 創(chuàng)新點及應用

6.1創(chuàng)新點

1）將與救援、避難有關的三件設備巧妙的結(jié)合了起來，獨立解決了救災過程中的一系列問題。

2）四折疊可分離框架結(jié)構(gòu)、側(cè)連接機構(gòu)、開合裝置的創(chuàng)新設計。

3）采用時間分離原理的設計及布置，實現(xiàn)了側(cè)連接機構(gòu)、帆布、固定帶在不同狀態(tài)下的不同功能。6.2應用

此多功能救災背包可大批量庫存。地震、洪水、山崩、泥石流等自然災害發(fā)生時，可集成放入臥具、食品、藥品，供救援人員使用?？梢越鉀Q災后中小規(guī)模的物資運輸、被困災民的醫(yī)療救治、傷員的轉(zhuǎn)移，以及被困災民的住宿這一系列問題。

除救災外還可用于幾個人的戶外徒步旅行。

此背包重量輕、制造容易、使用方便，單件制造成本為480元，批量化生產(chǎn)成本還可降低，有良好的市場前景。

參考文獻

[1] 濮良貴，紀名剛.機械設計.北京：高等教育出版社.2006 [2] 張占新．材料力學．西安：西北工業(yè)大學出版社．2005 [3] 于永泗，齊民．機械工程材料．大連：大連理工大學出版社．2007 [4] 機械設計手冊編委會．機械設計手冊．北京：機械工業(yè)出版社．2005 [5] 大連理工大學工程圖學教研室．機械制圖（第六版）．北京：高等教育出版社．2007

第五篇：大學生機械創(chuàng)新設計大賽

第一屆

時間：2004.9

主題：無固定主題

第三屆

時間：2008.10第二屆時間：2006.10主題：本屆大賽主題為“健康與愛心”，內(nèi)容為“助殘機械、康復機械、健身機械、運動訓練機械等四類機械產(chǎn)品的創(chuàng)新設計與制作”。

主題：第三屆全國大學生機械創(chuàng)新設計大賽（2008年）的主題為“綠色與環(huán)境”。內(nèi)容為“環(huán)保機械、環(huán)衛(wèi)機械、廚衛(wèi)機械三類機械產(chǎn)品的創(chuàng)新設計與制作”。其中“環(huán)保機械”的解釋為用于環(huán)境保護的機械；“廚衛(wèi)機械”的解釋為用于廚房、衛(wèi)生間內(nèi)所使用的機械。所有參加決賽的作品必須與本屆大賽的主題和內(nèi)容相符，與主題和內(nèi)容不符的作品不能參賽。參賽作品必須以機械設計為主，提倡采用先進理論和先進技術，如機電一體化技術等。對作品的評價不以機械結(jié)構(gòu)為單一標準，而是對作品的功能、結(jié)構(gòu)、工藝制作、性能價格比、先進性、創(chuàng)新性等多方面進行綜合評價。在實現(xiàn)功能相同的條件下，機械結(jié)構(gòu)越簡單越好。第四屆

時間： 2010.10

主題： 第四屆（2010年）全國大學生機械創(chuàng)新設計大賽的主題為“珍愛生命，奉獻社會”，內(nèi)容為“在突發(fā)災難中，用于救援、破障、逃生、避難的機械產(chǎn)品的設計與制作”。其中“用于救援、破障的機械產(chǎn)品”指在火災、水災、地震、礦難等災害發(fā)生時，為搶救人民生命和財產(chǎn)所使用的機械；“用于逃生、避難的機械產(chǎn)品”，指立足防范于未然，在突發(fā)災害發(fā)生時保護自我和他人的生命和財產(chǎn)安全的機械，也包括在災難和緊急情況發(fā)生時，房屋建筑、車船等運輸工具以及其他一些公共場合中可以緊急逃生、避難功能的門、窗、鎖的創(chuàng)新設計。