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1、Harbin Institute of Technology课程设计说明书（论文）课程名称： 机械学基础课程设计 设计题目： 航空开伞器结构设计 院 系： 英才学院 班 级： 设 计 者： 学 号： 指导教师： 设计时间： 2012.7.9-2012.7.20 哈尔滨工业大学哈尔滨工业大学课程设计任务书 姓 名： 院 （系）： 专 业：电气工程及其自动化 班 号： 任务起至日期： 2012 年 7月9 日 至 2012 年 7 月20日 课程设计题目： 航空开伞器结构设计 已知主要技术参数： 1高度控制范围： 500m- 7000m 。 2延迟时间： s 。 3弹簧释放力： 264.6N 。
2、4大小弹簧力比： 2:1 。 5弹簧端部冲程： 70mm 。 6弹簧予紧力和释放力之比： 。 7弹簧从最大压缩位置到释放前的行程为： 。 8擒纵调速器周期为： 0.032s 。 9机芯总体尺寸100mm80mm30mm 工作量：1. 总装配图一张 (1号图纸)2. 展开图一张(2号图纸)3. 零、部件图五张 (3号图纸)4. 设计说明书一份 (15页左右) 工作计划安排：整个课程设计安排10个设计日，进度如下：1. 任务分析、理论计算、草图 1.5日2. 总装配图、展开图设计 5日3. 部件图、零件图设计 日4. 编写说明书 1日5. 答辩 1日 同组设计者及分工： 指导教师签字_ 年 月 日
3、 教研室主任意见： 教研室主任签字_ 年 月 日*注：此任务书由课程设计指导教师填写。目 录一、航空开伞器简介2错误!未定义书签。开伞器工作原理和组成结构错误!未定义书签。.1能源机构错误!未定义书签。.2时间控制机构错误!未定义书签。.3高度控制机构错误!未定义书签。二、航空开伞器参数的设计错误!未定义书签。2.1时控机构中的轮系设计、制动块位置的确定错误!未定义书签。控机构膜盒组件设计、杆机构设计错误!未定义书签。错误!未定义书签。三、机构调整方法错误!未定义书签。四、改进意见错误!未定义书签。五、心得体会错误!未定义书签。六、参考资料.错误!未定义书签。一、 航空开伞器简介用途：开伞器是
4、一种短时段延时控制机构，并且可以实现高度控制可用于空投和驾驶员救生。将开伞器装在空投的人或物体上，跳离飞机后，开伞器可以控制在经过一定时间和达到一定高度时自动将伞包打开。因此保证了空投的安全；另外，开伞器也可用延时引爆，例如鱼雷的引爆。种类：自动开伞控制器的种类也很多，从结构上划分有机械式的、机电式的和电子式的等自动开伞器；从配套上划分有主伞自动开伞器和备份伞自动开伞器；从原理上划分有时间开伞器、高度时间开伞器和高度速度开伞器等。以下主要从工作原理上，介绍自动开伞器：1 . 延迟时间开伞控制器在人和物离开飞机后延迟一定时间自动打开降落伞。主要由钟表机构和动力弹簧装置两部分组成。动力弹簧产生不小
5、于275N的拉力，通过钢索拉开伞包脱离锁并打开伞包，动力弹簧的工作受到钟表机构的控制。钟表机构由动力弹簧的推力使其齿轮系转动，调节摆片由于惯性的推动下产生周期性摆动，以实现仪表经过一定时间的延时后才释放动力弹簧。2高度/时间开伞器在人和物离开飞机后，延时一定时间并判断高度，决定降落伞是否打开。时间高度开伞控制器为机械仪表，主要由钟表机构、膜盒、动力弹簧装置三部分组成动力输出和钟表机构部分与“时间开伞控制器”类似。只是动力弹簧的工作受到钟表机构以及膜盒的联合控制。开伞器预定的工作高度和工作时间是通过对高度刻度盘和时间指针的调整而实现的。1.2 S。活塞脱离制动片，弹簧迅速伸张，拉动钢索，输出工作
6、力。当在预定的工作高度以下进行工作时，由于膜盒被大气压压缩，其制动杆对钟表机构没有锁紧作用，当绳索拉脱锁住开伞器的软锁针时，钟表机构连续工作，经过预定的时间后及时地释放动力弹簧从而使伞包脱离锁启动，完成开伞控制。3 . 高度速度开伞器开伞控制器在人和物离开飞机后下降至一定高度时判断下降速度决定降落伞是否打开，为电子式。本文研究的是高度/时间开伞器图1航空开伞器结构简图 工作原理：开伞器工作时所需要的能量是由压缩弹簧2供给的。开图1航空开伞器机构简图开伞器工作前拉钢索1，将弹簧压缩从而储存能量。开伞器工作时，弹簧恢复力做功并释放能量。时间控制部分主要由一个轮系和一个无固有周期擒纵调速器组成。开伞
7、器工作前软锁针15插入惯性轮14 缺口中，将整个机械锁住。拉钢索1，将弹簧2压缩（实线位置）。当空投者或物离开飞机，软锁针被拔出。此时在弹簧恢复力P的作用下，滑轮3推动制动块4，使扇形齿轮5转动。经过三级升速齿轮传动，运动和力矩传到擒纵调速器（由擒纵轮和擒纵叉组成）它可使弹簧的力均匀释放，轮系近似等速转动。由于扇形齿轮5与其上的制动块4顺势一起转动，经过一定时间后，当制动块最外端与滑轮3圆周右侧边界点脱开时，弹簧释放，带动钢索1将伞包上的锁扣开启。高度控制部分主要由真空膜盒组件和杆机构组成。随着高度的下降，气压逐渐增大，膜盒变形增大，因此可以利用膜盒变形控制高度。当扇形齿轮5转过一定角度后，其
8、上的销6与主动杆7接触，扇形齿轮继续转动时，销6推动扛杆7带动杆8转动，当杆8 与膜盒中心杆O4相接触时，时控机构被卡住从而停止工作。当下降到所调高度时，中心杆下降到上平板以下。杆8可继续转动，时控机构继续工作，直至弹簧被释放把伞包打开。开伞器工作时所需要的能量是由压缩弹簧2供给的。开伞器不工作时弹簧处于放松状态(虚线位置)。开伞器工作前拉钢索1，将弹簧压缩(实线位置)。开伞器工作时、弹簧恢复力做功、释放能量。1.22 时间控制机构时间控制部分主要由一个轮系和一个无固有周期擒纵调速器组成。擒纵轮12 和擒纵叉 13 组成无固有周期擒纵调速器,开伞器工作前软锁针 15 插入惯性轮14 缺口中将整
9、个机构锁住。压缩弹簧的动作是在空投前事先作好的；当空投者跳出飞机。软锁针被拔出。此时在弹簧恢复力P的作用下，滑轮 3 推动制动块4，使扇形齿轮 5 转动。经过三级升速齿轮传动，运动和力矩传到擒纵轮，使擒纵调速器工作。 图2擒纵调速器工作原理由于弹簧 2 恢复力的作用，在擒纵轮上作用力矩M，使其逆时针转动。当擒纵轮齿与擒纵轮叉进瓦接触时，在接触点上擒纵叉的力为P1，P1沿进瓦的法线方向，偏离擒纵轮齿的回转中心。P1力产生使擒纵叉逆时针转动的力矩Ml擒纵叉逆时针转过1角后，擒纵轮齿与进瓦脱开。在Ml作用下擒纵轮转过一定角度后，另一个擒纵轮齿与擒纵叉出瓦相接触。此时，轮齿作用于出瓦的力为P2，P2力
10、产生使擒纵叉顺时针转动的力矩M2。当擒纵叉顺时针转过2角后，轮齿与出瓦脱开，在力矩M2作用下，擒纵轮又转过一定角度。直到下一个齿与进瓦接触，就这样擒纵叉摆动一次，擒纵轮转过一个齿。所需要的时间为一个周期。周期近似计算公式如下： 其中：T周期 J擒纵叉上所有零件的的转动惯量 擒纵轮齿与进瓦接触时，对叉轴作用的力矩 擒纵轮齿与出瓦接触时，对叉轴作用的力矩 进瓦与擒纵轮接触到脱离，擒纵叉轴转过的角度 出瓦与擒纵轮接触到脱离，擒纵叉轴转过的角度控制时间为：对于本航空开伞器式中： =扇形齿轮的工作角度i =138 总传动比 Z=20擒纵轮齿数 秒 擒纵调速器周期由此，控制时间t=5.5秒。擒纵调速器可使
11、弹簧的能量均匀释放，轮系保持近似等速转动，从而达到延时的功能。 高度控制部分主要由真空膜盒组件和杆机构组成。随着高度的下降、气压逐渐增大，膜盒变形增大，由于变形与高度有这样的关系，所以可以利用膜盒变形控制高度。当扇形齿轮转过一定角度后，销 6 与主动杆 7 接触，扇形齿轮继续转动时，销 6 推动扛杆 7 带动杆 8 转动，当杆8 与膜盒中心轴O4相接触时，时控机构被卡住，停止了工作。当下降到所调高度时，中心杆下降到上平板以下。杆 8 可继续转动，时控机构继续工作，直至制动块转到图 3 虚线所示位置。此时滑轮 3 和弹簧恢复力作用下，在一瞬间将弹簧力释放，把伞包打开实现开伞动作。图3高度控制的调
12、整，从开伞器侧面的窗口中、可以看到控制高度的示值。将钥匙插入开器后面方孔中，转动钥匙，可以调整高度。高度刻盘上的示值是海拔高度，调整高度的刻度值，应该等于空投地区的海拔高度加开伞时人或物与地面的距离。二、 航空开伞器参数的设计2.1时空机构中的轮系设计、制动块位置的确定三、机构调整方法3.1.机构调整方法 3.1.1.高度控制结构的调整方法 装配时，膜盒在航空开伞器中的位置应处于膜盒工作范围的两个极限位置之间，对于高度控制范围处于500m7000m的膜盒组件，为了与装配图所画的极限位置相匹配，以膜盒处于7000m环境下的调整方式为例作说明。在实验室中，将膜盒处于与7000m高度的气压条件下（p
13、7000=0.4094105Pa），转动膜盒下方的调整齿轮，使膜盒上方中心杆的端面与上夹板的配合孔平齐。检验示数窗口直至其指向7000m的高度，并保证当膜盒向上运动时，窗口的读数逐渐减小。 3.1.2.时间控制机构的调整方法 刻度盘指针的初始位置指向5.5s处，扇形齿轮初始时与中心轮上的小轮恰恰啮合。保证机构正常的工作状态，打开上夹板，拔出软锁针，用精确计时器开始计时，当制动块长销与杠杆2上端的螺钉刚好接触时，停止计时，若这段时间长度为4.2秒，一上内侧的螺钉，若实际的时间小于4.2秒，则旋出，反之，则旋进。四、改进意见课程建议首先，课设应该选在其他课程已经完全结束的时候。这样才不至于两边都难以顾全，以致出现很多抱怨和不安。另外如果条件允许，可以给每一位同学发一个实物图。这样大家便于直接观察其结构，从而准确的绘图。由于开伞器有实际体积的限制，很多零部件无法测量其实际的参数。很多的微小零件参数基
