机械创新设计大赛全国一等奖说明书.doc

第四届全国大学生机械创新设计大赛决赛参赛作品多功能救灾背包设计说明书设计者:杨凯,徐超,张恩,吴刚亮,杨飞指导教师:朱育权,万宏强西安工业大学机电学院2010年10月多功能救灾背包设计者:杨凯,徐超,张恩,吴刚亮,杨飞指导教师:朱育权,万宏强(西安工业大学机电工程学院,西安710032)摘要:以便捷、实用、高效得解决救灾过程中得运输、医疗救治、住宿、饮食问题得设备为研究对象。提出了一种可分离得四折叠框架结构,再巧妙地配以折叠帆布与帐篷,便制成了一种可运输物资又可变为担架、帐篷得背包。实验结果表明,该设备工作稳定,性能可靠,功能实现效果良好。关键词:背包;担架;帐篷;多功能;救援避难作品内容简介本作品跟据本届机械创新设计大赛得主旨要求而设计,属于“救援、避难类机械”。此背包主体为金属框架结构,宽50cm,厚30cm,高70cm,净重8kg。背包状态可用来运送物资。卸下物品后开启侧连接机构,展开背包变为担架,担架长200cm,宽50cm。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,底面边长2m×1、8m,高145cm,可容纳三人居住。此背包设计容量90L,内装供三人三天使用得食物,饮用水及药品。再放入轻薄得防潮垫与三个睡袋以结合帐篷使用。这样每个背包就可解决三个人灾后三天内得基本生存问题,还可用担架将受伤严重得人抬出至附近得基站救治。联系人:万宏强联系电话:EMAIL:1研制背景及意义在像玉树地震、舟曲泥石流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。没有大型设备得帮助,到达灾区外围得士兵往往没有高效得救援方法,而就是以人力一次又一次得向灾区运送单一物资,很难满足灾民短期生存得多种需求。对于这类自然灾害救援过程中存在得问题我们应当考虑如下几点:1)运送得物资应当具有集成性,以便于之前得统一生产、调配与运输;2)送入灾区得设备应当尽可能多得解决灾民所面临得各种基本困难,如温饱、住宿以及医疗救治问题;3)送入灾区得设备除了消耗品外可以反复再利用。此多功能救灾背包旨在解决灾难刚过,大型救援设备到来前得几天内灾民面临得各种基本困难。它平时可大批量库存,当灾难发生,有民众被困且短时间无法解救时,可将食物与饮用水、医药用品、三个睡袋及防潮垫分别打包,把她们全部装进背包。此背包由救援部队士兵徒步背入灾区(特殊情况可加装降落伞采用空投方式),卸下物品后可将背包变形为三人帐篷,每个背包内得物品则就是供给这三人使用得。这样每个背包就可解决三个人灾后两三天内得基本生存问题。如果有需要,还可将背包变形为担架将受伤严重得人抬出至附近得基站救治。2 设计方案2、1总体设计构想为了实现背包得容纳功能与担架得承载功能,背包与担架共用同一金属框架。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。为了使帐篷便于与各种地面固定,担架采用了两端可开合得结构,可将帐篷折叠杆固定在分开得担架框架得四个角上,这样借助担架框架得重量,即使不用地钉帐篷也不会被风吹走。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。再根据成年人得负重能力及美观角度考虑,背包厚度取30cm。背包得宽度即担架得宽度,故综合较大得背包宽度尺寸、较小得担架宽度尺寸,定为50cm。根据市场主流担架尺寸,担架得长度取200~210cm。由此产生以下两种方案:方案一(图1)采用了三对限位铰链来实现担架得折叠,采用了一对30cm得伸缩机构来降低担架变为背包时得高度。此结构担架长度较长,为210厘米,便于躺人。背包高度较低,易于背运。但结构较复杂,不以制造与使用。方案二(图2)采用了三对限位铰链来实现担架得折叠,这样背包状态得高度有所增加变为70cm,担架得长度也有所减小,变为200cm,基本不影响背包与担架得使用。结构大大简化,制造容易,使用方便。综合考虑,采用方案二。图1方案一图2方案二2、3背包侧连接机构方案比较担架折叠为背包后需要一装置将前后框架连接,如图3红圈处,由此我们设计了侧连接机构。图3前后框架连接位置方案一(图4)中,左右框架采用扁钢折成得矩形框加装可转动得U型弹簧销连接,借助框架管上带卡槽得套管,矩形框便可绕框架径向转动。这样变为帐篷时转动矩形框与地面平行,帐篷便可稳定置于地面。此方案结构较为简单,制造容易,但实验发现背包倾斜时U型弹簧销会脱出,结构不够可靠。方案二(图5)与方案一类似,但上下都加装了U型弹簧销,中间采用拉簧连接。此方案制造稍费时间,但结构可靠。综合考虑,采用方案二。图4 方案一图5 方案二2、4背包与担架布体方案比较背包与担架共用同一布体,由于担架变形为帐篷时需要拉伸担架,这样