机械创新课程设计范例..docVIP

机械创新设计课程设计 　　　　　　　院　　系：机械工程学院 　　　　　　　班　　级：08 创新班 　　　　　　　成　　员：吴龙（0810111722） 闫浩（0810111723） 陈曦（0810111706） 　　　　　　　指导老师：刘小鹏 　　　　　　　设计题目：鱼式水下搜救器 　　　　　　　　　　 　　　　　　　　　　　　　　　　　2011年3月19日 鱼式水下搜救器 一、设计任务简述 日常生活或突发灾难中，经常要进行水下搜救、监视、打捞工作。现已有的方法主要有三种：一种是救援人员潜水进行打捞，潜水打捞危险，且不易深水打捞，成本高，适应性差；另一种是采用水下监视打捞器打捞，由于杆的长度及人的控制能力有限，局限性大，也不易在稍深水域打捞；还有一种是救援人员利用各种打捞装置进行深水打捞，这种装置设备高档齐全、装置操作复杂、救助功能不全、整套装置成本高；有的只具救生功能没有打捞功能，有的只适用于救生，功能单一。鉴于此，我们设计了一种集各功能于一体的简易救生器，其应用前景广泛。 系统设计流程： 　　　　　　　　　　　 　　　　　　　　 二、设计分析 鱼式水下搜救器的功能与设计要求 功能 本搜救器适于水下十米处对溺水人员进行搜救或物体进行探位，从而帮助潜水搜救人员对营救目标进行定位进而施救。 本搜救器自带摄像头，工作人员可随时监控其工作情况。可测量目标深度. 方便潜水搜救人员装备适宜的抗压工作服。 基于TRIZ理论进行设计分析 　问题解决过程 实现功能的物理效应 控制物体位移 ；液体动力；振动；惯性力 传递能量（机械能、热能、辐射能、电能） 形变；气囊安装在上两个隔舱中，三通管与气囊相连，气囊分前后两舱安装， 图一 气囊图 ２﹑定位装置 本装置的水平定位是利用浮漂式气管实现的，而深度定位是利用固定在下箱体中的压力传感器实现的。浮漂式气管浮在水面上，肉眼就可清楚的知道其在水面的位置，而压力传感器通过压力传感器控制电路、主控制器与电源相连，数据信号可以通过无线传输传到LCD显示屏上。压力传感器的精确度可达5cm，能提供精准的水下位置深度。 如图所示： 图二 图三 浮漂式气管 图四 压力传感器 ３﹑救生装置工作原理 救生装置包括电磁铁和救生钩，安装在下箱体的电磁铁通过电磁铁操控电路、主控制器与电源相连，电磁铁的通、断电由控制面板无线控制。救生钩通过300~400mm短线固定在下箱体的腹部。 图五 救生钩 图六 电磁阀 4﹑无线电路控制原理 水下搜救器的船舱体中所包含的压力传感器、红外摄像头、电机的驱动、电池阀以及电磁铁的控制部分电路经通过与漂浮在水面的浮球里的无线发射板相连，利用其与控制面板的信号收发器接收和输出进行传输。各个部分的控制都将通过控制面板进行操控。操控面板如图所示： 图七 无线电路控制面板 总控制电路如图所示： 图八 总控制电路示意图 四、设计方案 (1)船体的设计 图九 上盖板 图十下箱体 船体分为上下两个舱，上舱安放气囊，与外界相通的，下舱是完全密封的，里面安装有蓄电池，气泵，电磁阀，控制电路板，摄像头，电机等，是完全密封的。 为了尽可能减少船体的阻力，我们设计了鱼式船体，整个船体成圆柱形，其水下阻力为 ……………（1） （为流体阻力系数，经查经验数据表的=1.2，s为船体的横截面积，为流体密度，v为船体速度，这里按照船体全速前进的速度0.5m/s计算） （2）动力装置及密封设计 动力装置包括安装在下箱体尾部的左、右电机，电机轴上安装的左、右螺旋桨，电机轴通过防水密封套件固定在下箱体后板上，电机通过电机驱动电路、主控制器与电源相连,由控制面板无线独立控制，可实现前进，后退，左右转弯功能。如图所示： 具体计算如下： 由式（1）可知，船体的阻力为4.68N。 推进器的推力应该大于等于4.68N,则一个推进器的推力则为T