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多功能救援担架.rar

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    编号:20180915103714930    类型:共享资源    大小:88.73MB    格式:RAR    上传时间:2018-09-15
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    多功能 救援 担架
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    第十一届全国大学生机械创新设计大赛决赛参赛作品多功能救援担架产品说明书设计制作:张 辉、 梁开拓、 李亚楠、 武晓祺、 陈 飞 指导教师:谢立秋、王兴涛 2014 年 6 月第十一届山东省大学生机电产品创新设计竞赛说明书 1目 录摘要(关键词).......................................................1作品内容简介 .......................................................1研究背景及意义......................................................2理论设计计算........................................................6工作原理及性能.....................................................14实物照片...........................................................15创新点击应用.......................................................18市场前景...........................................................18参考文献...........................................................19第十一届山东省大学生机电产品创新设计竞赛说明书22多功能救援担架设计者:张辉、 梁开拓、 李亚楠、 武晓祺、 陈飞 指导老师: 谢立秋、王兴涛(山东劳动职业技术学院 机制工艺系,济南 250300)摘要:以便捷、实用、高效的解决地震、洪水、泥石流等自然灾害救灾过程中的运输、医疗救治、住宿、饮食问题的设备为研究对象。我们提出了一种可分离的四折叠框架结构,再巧妙地配以折叠帆布、折叠帐篷和水上充气垫,便制成了一种可抬人救人又可变为背包、帐篷、水上救生筏的多功能于一体的救援担架。实验结果表明,该多功能救援担架工作稳定,性能可靠,功能实现效果良好。但因其具有部分局限性,需要我们继续改进。关键词:担架;多功能;救援避难作品内容简介本作品适用于地震、洪水、泥石流等自然灾害的救援工作,具有占用空间小,功能多样化,携带方便等优点。担架主体为金属框架结构,铝合金管外径为 25mm,内径 21mm,布面采用帆布,布面厚度为 1.5mm。在担架状态下长2100mm,宽 600mm,布面长 1800mm,重量约为 8kg,最大载荷为 120kg。由担架状态下横向折叠可以变成行为背包,折叠成的背包长 600mm,宽350mm,高 700mm,容量约为 158L,可用于携带大量医疗用品和食物、水等物资。在担架的两个铝合金钢管上有开合装置,翻转担架并开启开合装置,揭开粘扣,向两侧拉开担架,拉出帐篷与担架布面结合,再由折叠杆撑起即变为帐篷,变成帐篷后长为 1800mm,宽 1100mm,高度在一定范围下可调,最高可达到 1000mm,可容纳下两人居住。在担架状态下直接使底部的气垫充气,在水中最大的载荷为 100kg,可用于洪灾水上救援工作。第十一届山东省大学生机电产品创新设计竞赛说明书331 研制背景及意义1.1 研究背景“自然灾害”是人类依赖的自然界中所发生的异常现象,自然灾害对人类社会所造成的危害往往是触目惊心的。近些年由于人类无尽的对大自然的“索取” ,导致自然灾害发生的越来越频繁。而发生最严重的就是地震、洪水、泥石流,然自然灾害发生后必然导致数以万计的人受伤受困,而救援就成了一大问题。像玉树地震、舟曲泥石流、南方洪灾等这类自然灾害发生时,由于道路损毁、大型救援设备数量不足,都会造成很多民众被困重灾区。短期内面临没有食物、饮用水、药品以及住所等问题。没有大型设备的帮助,到达灾区外围的士兵往往没有高效的救援方法,而是以人力一次又一次的向灾区运送单一物资,很难满足灾民短期生存的多种需求。对于这类自然灾害救援过程中存在的问题我们应当考虑如下几点:1)运送的物资应当具有集成性,以便于之前的统一生产、调配与运输;2)送入灾区的设备应当尽可能多的解决灾民所面临的各种基本困难,如温饱、住宿以及医疗救治问题;3)送入灾区的设备除了消耗品外可以实现多功能化且能够反复再利用。1.2 研究意义此多功能救灾担架旨在解决灾难刚过,大型救援设备不能及时到来且无法使用灾民面临的各种基本困难。它平时可大批量库存,当灾难发生,可以用来抬伤人,如有民众被困且短时间无法解救时,可将食物和饮用水、医药用品分别打包,把他们全部装进背包,以供多人使用。如发生洪灾,可在担架状态下直接使底部的气垫充气,充当水上救生筏,起到水上救援功能。2 设计方案2.1 总体设计构想第十一届山东省大学生机电产品创新设计竞赛说明书44为了实现担架的承载功能与背包的容纳功能,担架与背包共用同一金属框架。背包要求金属框架可折叠,担架要求金属框架水平时只能单向折叠。 为了使帐篷高度足够,在金属框架上有加了伸缩杆。2.2 金属框架方案比较为了使人背负舒适,背包应上不过颈、下不过臀,故背包高度取60~70cm。再根据成年人的负重能力及美观角度考虑,背包厚度取 35cm。背包的宽度即担架的宽度,故综合较大的背包宽度尺寸、较小的担架宽度尺寸,定为 60cm。根据市场主流担架尺寸,担架的长度取 200~210cm。由此选材产生以下三种方案:方案一担架管架采用铝合金材料,折弯采用贴喷塑型材(图 1) 。方案二担架管架采用不锈钢材料,折弯采用不锈钢型材。方案三担架管架采用铁喷塑材料,折弯采用铝合金型材。综合考虑,因需要担架抬杠需材质较轻特此采用方案一。图 12.3 担架与背包布体方案比较担架与背包共用同一布体,由于担架变形为帐篷时需要拉伸担架,这样就产生了两种布体的设计,可拆卸式和折叠式。第十一届山东省大学生机电产品创新设计竞赛说明书55方案一布体采用可拆卸式,周围伸出的布块带有粘扣。背包与担架状态布体用粘扣与框架连接,变形帐篷时需卸下布体。其优点在于布体结构简单,轻便。缺点是用粘扣连接承载强度低,由于要拆卸,一体化程度差,不方便携带(图 2) 。 方案二布体采用折叠式,周围伸出的布块绕过框架管与自身相逢合。背包与担架布体为折叠状态,变形帐篷时展开布体,与帐篷底面相连。其优点在于将所有布整合为一体连接在框架上,易于操作,便于携带,并且为帐篷加厚了底面,使其更加舒适。缺点是结构较为复杂(图 3) 。综合考虑,采用方案二。图 2 方案一第十一届山东省大学生机电产品创新设计竞赛说明书66图 3 方案二2.4 担架与充气垫方案比较担架与充气垫需要一个整体,保证一体化。且要保证担架整体较轻,外观美观,实用性强。这样就产生了以下两种两种救生筏的设计方案:方案一采用简式皮筏艇,在担架基础上,再上层添加一层帆布,令其做成中空袋子,把未充气简式皮筏艇固定到袋子里面,用时拿出来冲上气(皮筏艇在上,担架在下) 。此方案简式皮筏艇体积较大、重量较沉且担架在下,担架泡在水里,使用不方便(图 4) 。方案二采用充气垫,在担架基础上,将未充气充气垫折叠好固定到担架下面,担架抬人时,可以把下面充气垫放上面充当枕头。当充当救生阀时,充气垫既可以自动充气又可以手动充气,且担架在上充气垫在下,担架不泡在水里,使用更加方便(图 5) 。综合考虑,采用方案二。图4 方案一 图5 方案二2.5 担架与帐篷方案比较帐篷不管在野营还是在救援方面,都具有显著作用。为保证帐篷与担架结合实现一体化且简单方便实用。就产生两种方案:方案一在担架背面缝制一个帐篷包,将帐篷放置到帐篷包里,且加上支撑杆,用的时候从帐篷包里面取出安置在担架上,担架帆布作为帐篷底。此方案第十一届山东省大学生机电产品创新设计竞赛说明书77较为简单,具有可行性,但因帐篷、支撑杆与担架不是一体化,且担架帆布做底,容易损坏。方案二在担架的基础上,按照折弯处将担架对折 70°~80°,从担架上添加一块帆布拉伸做底,形成一个三角形帐篷。次方案简单易行,保证一体化,缺点是层加了帆布层数。综合考虑,采用方案二。3 理论设计计算3.1 总体尺寸设计此作品最大特点在于背包、担架、帐篷三种状态之间的转换,因此只有设计好各状态的结构尺寸才能合理、协调的实现其功能。(1)背包外形尺寸:为了使人背负舒适,背包应上不过颈、下不过臀,故背包高度取 70cm。再根据成年人的负重能力及美观角度考虑,背包厚度取 35cm。背包的宽度即担架的宽度,故综合较大的背包宽度尺寸、较小的担架宽度尺寸,定为 60cm。(2)担架外形尺寸:根据市场主流担架尺寸,担架的长度取 210cm,两端各留出 15cm 的距离供人手抓握,因而担架实际承载布面长度为 180cm。(3)帐篷外形尺寸:根据市场主流三人帐篷尺寸,帐篷底面边长取 1.05m×1.8m,高 87cm。(4)救生筏外形尺寸: 在担架下面加上气垫。未充气时折叠起来固定担架下面,冲上气就是就成为救生筏。 未充气 185x70cm,充气后约 180x50x7cm。(5)结构协调尺寸:(如图 6)第十一届山东省大学生机电产品创新设计竞赛说明书88图 6 金属框架结构尺寸示意图 3.2 强度与刚度校核此作品对背包与帐篷的强度设计没有特别要求,必然满足使用条件。担架设计载重 100kg,我们参考了市场上性能类似担架的选材,并结合此作品的结构及设计要求对承重管件进行了校核(图 7) 、有限元分析(图 8、9) 。图 7 担架承重模拟示意图第十一届山东省大学生机电产品创新设计竞赛说明书99图 8 有限元分析(1)图 9 有限元分析(2)3.2.1 担架杆强度校核担架框架上,限位铰链和伸缩管的选材强度远大于担架的管材,就承重而言,担架框架可简化为两根 1976mm 的长直管,担架承载布面受力可视为受均布载荷。
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