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1、全国机械设计创新大赛 慧鱼组,北京理工大学作品：森林消防车设计者：吴静弦，侯程伟，肖清，蒋忠林，王嬿舒指导教师：苏伟，陈亚琴,主要内容,作品背景介绍作品总体介绍创新结构介绍设计理念介绍可行性及应用前景分析,一、作品背景介绍,随着全球气候的持续变暖，干旱问题日益加剧。森林火灾已经成为了一个不可忽视的问题。,一、作品背景介绍,通过查阅大量的资料和到消防队的考察座谈，我们从森林火灾救援的实际情况出发，设计了我们的作品：“森林消防车”。,二、作品总体介绍,该作品由越野越障系统、隔离带开设系统、灭火系统三部分组成。,在模拟试验中，消防车出色地完成了越野、越障、定位、夹持、伐木、搬运、除草、翻土、开沟、化
2、学灭火、水灭火等预期功能，展现出较好的野外生存能力和森林火灾救援能力。,三、创新结构介绍,越野越障系统的设计针对森林复杂的地形特点，通过对底盘结构、悬挂结构和履带结构的改良和创新，车辆在过障、爬坡、跨越壕沟等测试中展现出良好的性能。,（1）越野越障系统,越野越障系统创新点：,1、保持良好的抗弯曲强度 2、增加车内可利用空间 3、减轻车重，提高越野性能 4、节约材料，降低成本 5、缩短制造工期，方便保养和维护,1）框架式底盘结构：,长约8.5m的消防车，其底盘距地高可达90cm，是传统履带车辆底盘距地高的2倍,2）曲线悬挂：双向避震，增加车辆的平稳性,越野越障系统创新点：,3）复合型履带：结构上
3、采用“凹凸交替”和变摩擦系数的设计，为车辆提供更大的抓地力,通过曲线悬挂与复合型履带的组合，我们设计出自适应路面悬挂系统，可以实现变仰角式爬坡。,越野越障系统创新点：,三、创新结构介绍,该系统由机械臂、伐木机构、破土机构、开沟机构四个部分组成，采用流水式的联合作业模式，大幅提高了救援效率。,（2）隔离带开设系统,1）机械臂：采用局部关节型设计，在实现4个自由度的同时保持较好的负重能力。,隔离带开设系统创新点：,双层丝杠-螺母传动,三角形构架,等腰梯形四连杆机构,隔离带开设系统创新点：,2）伐木机构：对称式的传动机构、组装式伐木锯,隔离带开设系统创新点：,对称式的传动机构可以实现3个自由度的运动
4、。,纵向双电机齿轮-齿条传动,横向双滑块齿轮-齿条传动,对称的曲柄-滑块机构实现锯的90度翻转,隔离带开设系统创新点：,伐木锯模块采用组装式设计，这种设计可以根据作业需要对伐木锯进行更换，增加救援过程中伐木工具的多样性。,通过曲柄-滑块机构设计而成，利用了机构的急回特性,采用齿轮传动和链传动相结合的方式，通过变速齿轮组的加速，实现锯条的高速转动。,3）破土机构,对恒压气缸和曲柄-连杆-滑块机构进行了灵活应用。实现了自保护功能，破土强度、深度可调节。,隔离带开设系统创新点：,隔离带开设系统创新点：,3）开沟机构：由左右两侧的两台相互独立的开沟机斜向位加装而成。,开沟机斜向位加装的方式，在开沟机的
5、刀片与车辆前进的方向间形成了一个切入角度，有利于开沟机的刀片切入土壤。,隔离带开设系统创新点：,开沟机的另一个特点就是开沟的同时能筑起防火墙。由开沟机旋转产生的离心力会将开沟挖出的土抛向沟的两边，充分利用了现有资源，提高隔离带隔火效果,隔离带开设系统创新点：,三、创新结构介绍,（3）灭火系统,通过一个变速比为8:1的慧鱼电机，经变速齿轮组的运动传递，由偏心轴带动4个气缸产生气体。气缸冲程互补，不仅增加了产气量和气压，还保证了气流的平稳。,水灭火系统,灭火系统创新点：,二氧化碳灭火系统,灭火系统创新点：,1、化学反应速度和程度可控，系统关闭后反应物分离；2、灭火材料性质温和，不会对环境造成二次破
6、坏3、实现远距离灭火,四、设计理念介绍,模块化 模块化的设计具有提高生产效率、降低成本、便于管理等优点，它不仅给予了产品灵活的配件选择空间、还便于进行配件的维护。组合化 将具有相同或相异功能的模块化单元组合起来，形成新的产品，实现新的目的。,四、设计理念介绍,流水线化 让不同工程对象的施工工序依次在各个作业面上完成指定的操作，可以大幅缩短作业周期，提高工作效率。多用途化 赋予一个模块多种的用途和功能，从而减少了车辆的模块数量，优化车体的结构空间，提高车辆各个模块单元的利用率，达到更好的救援效果。绿色、环保等,五、可行性及应用前景分析,“森林消防车”的设计贴近实际。在模拟试验中该车出色地实现了越
7、野越障、隔离带开设、林火扑灭等预期功能，展现出优秀的森林火灾救援能力，验证了它的可行性。相较于遏止森林火灾所能挽救的生命和上百万元乃至上亿元的经济损失，该车的投入相对较低，能以较低的成本实现较高的回报。,五、可行性及应用前景分析,目前在森林火灾救援过程中还没有出现类似我们作品的车辆，我们的设计属于首创，具有广阔的市场空间。此外，该车还适用于日常的野外巡防、林业维护、伐木场伐木等，通过机械化、流水式的作业，既节省人力，又安全高效。不仅实现森林火灾时的有效救援，还可以在日常进行各种林业工作，实现经济创收。综上可知，我们设计的森林火灾消防车应该具有良好的应用前景。,致 谢！,最后，向各位尊敬的评委老师、比赛组委会、以及在我们备赛过程中给予我们指导和帮助的朋友致以最真挚的感谢！,展 示,
