目前緊急疏散門已擁有較長的歷史和相當?shù)氖袌觯瑫r也存在很大的不足，如不夠隱蔽帶來視覺上的不美感，價格昂貴，結構復雜。為了解決這些矛盾，我們對門做了細致的觀察和認真的研究，設計了一款結構簡單，便于操作的智能型緊急疏散門。

1 設計方案

1.1 設計思想

雖然目前社會上擁有各種各樣的智能門，它們也有很完善的功能。可是就現(xiàn)在來說，智能門還是高-檔門的代名詞。并且其主要是由電力作為動力的來源，這在某種程度上來講在緊急時刻會有很大的弊端，因為地震火災等災害都容易致使電力系統(tǒng)癱瘓。基于這樣的思考我們產(chǎn)生了設計一套可以將普通門改裝成緊急疏散門，主要是在緊急時刻能夠不受前面所講因素的影響順利打開門的裝置。

1.2 控制系統(tǒng)組成

系統(tǒng)由信號采集處理系統(tǒng)、電力系統(tǒng)、執(zhí)行機構三大部分組成。

我們設計時電源由一節(jié)9v蓄電池供電，以確保在緊急時刻不會因為斷電而造成裝置不能工作。同時我們也考慮到了在實際應用中如何能夠有效保證供電，所以我們這款裝置的寬電壓是4.5v-30v，可與目前市場上用的應急照明燈連接；也可以獨立安裝一塊9v疊成電池，只是要注意定期更換電池。傳感器安裝在家里比較敏感的地方，如天花板上。整個信號的傳輸都是通過有線連接，確保其抗干擾能力。開鎖機構和開門機構分別是對鎖槽和門框進行改裝而成，都是由機械結構構成。開門機構的動力由彈簧儲存的彈性勢能提供。

1.3 系統(tǒng)工作原理

1.4 開門機構

（1）開門機構的機械結構。我們的宗旨是通過簡單的機構實現(xiàn)開門的功能，同時還不能影響到緊急疏散門的正常使用。怎樣的機構才能實現(xiàn)這樣的要求呢，請看圖3所示。

我們通過對經(jīng)常見到的平開門的上梁部分融入發(fā)明原理中的拆分法思想進行改裝，一般來講我們是條件反射式的會將這兩個部分歸為一類，事實上這也正常。但經(jīng)過我們仔細觀察和研究以及結合我們的目的得出將上梁柱1和定位橫梁2分開處理的創(chuàng)意式的想法。試想一下，如果讓定位橫梁1動起來，不就可以成為一旋轉臂把門推開么。而且還能很好的滿足我們的設計理念。

旋轉臂2在動力機構4的旋轉扭力下能以旋轉的運動方式把門板推開，動力機構4主要有一個定位軸上套一個扭轉彈簧構成，平時儲存著彈性勢能。啟動機構3的設計是模仿碰鎖的原理，由直流電機提供瞬間的軸向拉力。這樣設計的好處是操作簡便，反應迅速，且可以重復使用。

緊急疏散門自鎖的實施基于兩點原理1門板5為被動受力物，2材料在受力后會發(fā)生形變使它們的接觸部分產(chǎn)生壓力。從而使搖桿2，門板5以及門框上梁1三者形成了三角形結構，并且各節(jié)點鎖死，由于三角形的穩(wěn)定性原理進而完成了開門后的自鎖功能。

（2）開門機構的設計要求。①設門框的長度和門板的寬度都是L，門框的旋轉點距外端的距離為X，則要求X>(L-X)，這樣以確保門框的旋轉角度小于180°，也就是讓門框始終能支撐著門板而不會脫離與門板的接觸，為了自鎖功能的進一步完成。②為了以如上所述的方式完成自鎖功能，要求旋轉機構材料的剛性要大于門板的剛性。否則要在門板的適當位置上加以劈形結構的裝置。③門框的旋轉部與門板是線接觸，此線段s≥5mm。

（3）對此機構的反應時間如下計算。設：仍然設門框和門的長度以及旋轉點的位置如上，而設彈簧的勁度系數(shù)為k，彈簧的旋轉半徑為r（為了便于計算，假設彈簧只有一圈），門的旋轉角度為120°，門板的質(zhì)量為M，旋轉門框的質(zhì)量為m，彈簧儲存的彈性勢能為E（假設門板和門框的質(zhì)量是均勻分布的，忽略系統(tǒng)的摩擦）。

根據(jù)胡克定律：，可求的此時的彈力為F。（對這個機構我們可以把受力點看成是彈簧在門板上的投影點）轉動慣量J=J（門板）+J（門框），J（門板）（門框）對開啟120°這個過程利用守恒定律可得可求得轉到120°時的角速度

通過以上公式即可較準確地求出開門的反應時間t.經(jīng)對作品的測試可知t1s（輸入相關的參數(shù)就能計算出利用此裝置的開門時間）這就能充分說明此裝置的反應相當迅速。

1.5 開鎖機構

要強調(diào)的是，我們這里的開鎖方式不是對鎖經(jīng)行破壞開啟也不是改裝鎖芯。此二者一是讓鎖破壞造成鎖不能再次使用，另一個則是太過于復雜（目前社會上擁有的鎖不計其數(shù)，鎖的構造也是千奇百怪）。為了避其鋒芒，也為了簡單實用，更加覺得沒有必要給自己找麻煩。前面介紹過平開門的開啟原理，通過對這一原理仔細推敲和結合具體情況我們選擇對平時不太引人注意的鎖槽經(jīng)行改裝。

對這一改裝做具體說明：一般我們都是把鎖槽固定，而通過鎖舌的橫向移動來實現(xiàn)門鎖的開與鎖。而鎖舌尤其是防盜門的鎖舌沒有鑰匙是移動不了的。這個問題就只有通過具有創(chuàng)新的想法能夠有效的解決。

開鎖機構通過旋轉板6繞定位軸7的旋轉實現(xiàn)了鎖槽8的橫向移動，進而使防盜鎖在鎖舍并未移動的條件下完成了解鎖過程，解鎖過程的命令來自于啟動機構9（類似于前面的機構3）。

設計說明如下。

（1）旋轉軸的強度和軸直徑須要達到要求，經(jīng)計算旋轉軸至少要直徑>=8mm強度不低于45號鋼的強度才能承受兩個體重約80kg的人的撞擊。

（2）設計要求是有上下兩個鎖點以保證能夠承受足夠大的力。由于我們制作時很難加工細小的部位，所以我們的作品只有一個鎖點。

（3）L2≥ L，4這樣才能保證能夠旋轉過90°旋轉軸的左端加有兩根加強桿（這也是可以利用防盜鎖的兩級伸縮功能達到兩級保險）。

（4）L3≥ 鎖舌的長度，且只能稍大于。

（5）決定了鎖點的受力小大。

本設計開鎖方式新穎、實用，并且不會破壞鎖。開門結構簡單易行，方式獨特，充分結合了緊急疏散門自身的結構特征，能夠適應所有內(nèi)開和外開門。幾乎所有的機構都是隱藏在門內(nèi)部的，整潔美觀。可利用現(xiàn)在的各種消防應急設備采集信號。

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