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1、目录1说明书正文 11.1 任务分析、方案确定 11.2 开伞器的用途 11.3 工作原理 21.3.1 时控机构原理 21.3.2 高控机构原理 31.4 开伞器时控机构设计 41.4.1 已知条件 41.4.2 三级升速齿轮设计 41.4.3 擒纵调速器工作原理及扇形齿轮转角的计算 71.4.4 制动块设计 81.5 开伞器高控机构设计 91.5.1 已知条件 91.5.2 膜盒组件设计 101.5.3 杆机构设计111.6 机构调整方法 122改进意见 123心得体会 13参考文献 141说明书正文1.1 任务分析、方案确定整个课程设计安排 12 个设计日，进度如下：1. 任务分析、理论
2、计算、草图 2.5 日2. 总装配图、展开图设计 7 日3. 部件图、零件图设计 1.5 日4. 编写说明书 1 日5. 答辩 1 日故安排具体实施步骤如下：1. 结合机械学基础所学知识对航空开伞器对基本原理进行了解 和分析；2. 进行初步理论计算，包括时控机构设计和高控机构设计，主要 是齿轮设计、膜盒设计和制动块设计；3. 绘制装配图草图，主要绘制各级齿轮、轴和膜盒，注意其相对 关系和投影关系；4. 根据绘制的草图的相对位置和投影关系，绘制总装配图、展开 图；5. 由总装配图、展开图绘制部件图和零件图；6. 完成所有图纸绘制之后，进行检查和修改；7. 进行总结，撰写说明书。1.2 开伞器的用
3、途开伞器是一种机械式短时间延时控制机构，也可实现高度控 制，被广泛地应用于空投、救生等领域。将开伞器装在空投的人 或物体上，跳离飞机后，开伞器可以控制在一定时间和达到一定 高度时自动将降落伞打开，以保证安全着落。除此以外，开伞器 也可以用来延时引爆，例如鱼雷的引爆。1.3 工作原理由以上功能分析可知，航空开伞器由高控结构、时控机构、能源机构三部分组成。工作原理见图 1-1：1213321图 1-1 航空开伞器工作原理图654航空开伞器工作原理图中各个部件分别为：1.钢索 2.弹簧 3.滑轮 4.制动块 5.扇形齿轮 6.柱销7.杠杆 1 8.杠杆 2 9.膜盒组件 10.中心轮组件 11.过轮
4、组 件 12. 擒纵轮组件 13. 擒纵叉 14. 惯性轮 15. 软锁针1.3.1 时控机构原理开伞器使用前，先将钢索 1 拉出，使圆柱弹簧2 压缩。弹簧 顶部的滑轮3与扇形齿轮 5上的制动块4相接处，制动块 4被滑 轮压迫，绕O 点逆时针转动，当滑轮移至制动块下方时，制动块 在扭转弹簧恢复力的作用下弹回原位，停止继续压缩圆柱弹簧 2， 在弹簧恢复力的作用下，滑轮压紧制动块下端面。由于此时止动 软锁针 15阻止了擒纵叉 13 和惯性轮 14 的摆动，机构不能工作， 零件间将保持相对静止。将钢索末端的环扣在需要开伞的对象（如 降落伞）的锁针上。至此，即完成了航空开伞器的预设工作。需要开伞器工作
5、时，将止动软锁针拔出，在弹簧的恢复力的 作用下，机构开始工作：滑轮推动制动块，使扇形齿轮绕O点顺 时针转动，通过三级升速齿轮传动将力矩传至擒纵轮组件 12，擒 纵轮组件12 与擒纵叉13组成的无固有周期擒纵调速器控制机构 的延时时间，并使机构匀速运动。由于扇形齿轮与它上面的制动 块一起顺时针转动，当制动块的最外端转过滑轮 3 圆周右侧边界 点后，滑轮被释放，钢索将弹簧的恢复力传出。以空投开伞应用 为例，此力就可以将伞包上的锁针拔出，使降落伞开启。开伞器 的工作到此结束。开伞器工作结束后，扇形齿轮轴上的扭簧恢复力矩将使它恢 复到工作之前的位置（图示的位置）。由于过轮组件 11 上装有棘 轮式单向
6、离合器，而擒纵轮不能反转，所以扇形齿轮在工作结束 后反转时，不损伤擒纵调速器。在准备工作阶段，制动块可以绕O1 点逆时针转动以让开下移的滑轮，然后在扭簧的作用下立即恢复 到图示的位置，并且不能再绕O点做顺时针转动。11.3.2 高控机构原理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，其上的销6 与主动杆 7 接触，扇形齿轮继续转动时，销 6推动杠杆 7带动杆 8 转动， 当杆 8 与膜盒中心杆下降到上平板一下。杆 8 可以继续转动，时 控机构继续工作，直至弹簧被释放把伞包打开。1.4
7、开伞器时控机构设计时控机构由三级升速齿轮和擒纵调速器组成。1.4.1 已知条件(1)延时时间：5s( 2 )擒纵调速器周期： 0.032s( 3 )擒纵轮齿数： 20( 4 )传动比： 1381.4.2 三级升速齿轮设计(1)传动比设计 由于圆柱齿轮的单级传动比不宜过大，一般小于10，所以传 动级数选为三级。按照误差最小原则以及体积最小原则分配各级 传动比。从精度看，应按照“先大后小”的原则，各级传动比可 定为 6，5.75，以及4。( 2 )模数及齿数的设计 在开伞器中，齿轮传递的力矩较小，可按结构工艺条件确定， 不必按强度计算。根据开伞器的外廓尺寸可大致确定齿轮的中心 距a。由于空间大小所
8、限制，齿轮尺寸不宜过大，因此应适当选 取各级模数，可以在 0.51.0 之间适当选取。综上，三级齿轮的模数及齿数选择如下：第一级：m = 0.8，z = 90，1z = 15 ；2第二级：m 0.5 ，z = 69，3z = 12 ；4第三级：m 0.5 ，z = 48，5z = 12。63)变位系数的选取由于部分齿轮齿数小于 17，为了保证加工时不发生根切现象，需采用高度变位齿轮，即C 二0。并且由于小齿轮齿数大小少，容易发生根切，因此小齿轮应当取正变位而大齿轮应当取负 变位。根据变位系数X的计算公式:12min17-z1717-1517沁 0.1176X56 .min仝=17-12 0.2
9、941。171717-zX 34min= 17 417-1217沁 0.2941根据上面的计算，实际采用的变位系数X如下:第一级第二级第三级X =0.15， / = 0.15 ；12X = 0.30， X = 0.30；34X = 0.30， X =0.30。564）各级齿轮的详细参数如下:第一级:传动比i = 6，模数m = 0.8 ；21齿顶高系数h = 1,顶隙系数c* = 0.35 ；a变位系数：大齿轮X =0.15，小齿轮X = 0.15；12齿数：大齿轮z = 90，小齿轮z = 15 ；12中心距： a = 42 mm 。分度圆直径 d ：大齿轮d = 72mm，小齿轮d = 1
10、2mm ； 12齿根圆直径df：大齿轮 d = d 2m(h* + c* x ) = 69.6，f 11a1小齿轮 d = d 2m(h* + c* x ) = 10.08；f 22a2齿顶圆直径d:a大齿轮 d = d + 2m(h* + x ) = 73.36，a11 a 1小齿轮 d = d + 2m(h* + x ) = 13.84 ；a 22 a 2第二级：传动比i43 = 5.75，模数m = 0.5 ；齿顶高系数h* = 1,顶隙系数c * = 0.35；a变位系数：大齿轮X =-0.30，小齿轮X = 0.30 ；34齿数：大齿轮z = 69，小齿轮z4 = 12 ； 34中心
11、距： a = 20.25 mm 。分度圆直径 d ：大齿轮d = 34.5mm，小齿轮d = 6mm ；34齿根圆直径d f：大齿轮 d = d 一 2m(h* + c* -x ) = 32.85,f 33a3小齿轮 d = d 2m(h* + c* x ) = 4.95 ；f 44a4齿顶圆直径d:a大齿轮 d = d + 2m(h* + x ) = 35.2 ,a 33a3小齿轮 d = d + 2m(h* + X ) = 7.3 ；a 44a4第三级：传动比i = 4，模数m = 0.5 ；65齿顶高系数h* = 1,顶隙系数c* = 0.35 ;a变位系数：大齿轮X = 0.30，小齿
12、轮X = 0.30；56齿数：大齿轮z = 48，小齿轮z = 12 ；56中心距： a = 15mm 。分度圆直径d :大齿轮d = 24mm，小齿轮d = 6mm ； 56齿根圆直径df :大齿轮 d = d 2m(h* + c* x ) = 22.35，f 55a5小齿轮 d = d 2m(h* + c* x ) = 4.95 ；f 66a6齿顶圆直径d:a大齿轮 d = d + 2m(h* + x ) = 24.7，a 55a5小齿轮 d = d + 2m(h* + X ) = 7.3 ；a 66a61.4.3 擒纵调速器工作原理及扇形齿轮转角的计算擒纵调速器的作用是使弹簧的能量均匀释
13、放，轮系保持近似 等速转动，从而达到延时功能。擒纵调速器由擒纵叉和擒纵轮两部分组成。1J进瓦图 1-2 擒纵调速器工作原理在弹簧 2 的恢复力的作用下，擒纵轮上将产生作用力矩 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 P ，沿进瓦的法线方向，偏离擒纵轮齿的回转中 1心。P力产生使擒纵叉逆时针转动的力矩M ,擒纵叉逆时针转过11角0后，擒纵轮齿与进瓦脱开。在M作用下擒纵轮转过一定角度11 后，另一个擒纵轮齿与擒纵叉出瓦接触。此时，齿轮作用于出瓦 的力为P，力产生使擒纵叉顺时针转动的力矩M。当擒纵叉顺22时针转过角 0 后，轮齿与出瓦脱开，在力矩 M 的作用下
14、，擒纵22轮又转过一定的角度。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，所需的时间为一个周期。周期的 近似计算公式如下：T 二 T + T15 + J12 M V M1 2式中：T 周期J 擒纵叉上所有零件的的转动惯量M 1 擒纵轮齿与进瓦接触时，对叉轴作用的力矩M 2 擒纵轮齿与出瓦接触时，对叉轴作用的力矩0 进瓦与擒纵轮接触到脱离，擒纵叉轴转过的角度10 出瓦与擒纵轮接触到脱离，擒纵叉轴转过的角度2控制的时间为：Aat 二一 i Z T360。对于本航空开伞器，式中：总传动比i = i i i = 138 ；123擒纵轮齿数z二20 ；擒纵调速器周期T = 0.032 s ；延时的时间t = 5s。由已知条件控制时间秒可得扇形齿轮的工作角度Aa二20。30。 擒纵调速器没有固定的周期，要调节擒纵调速器的周期，可 以通过改变惯性轮的质量来实现。1.4.4 制动块设计时控机构工作对应的弹簧行程为4.3mm，即装在弹簧上的滑 轮推动固定在扇形齿轮上的制动块绕扇形齿轮轴旋转，当弹簧的 行程为 4.3mm 时，滑轮与制动块相切，扇形齿轮刚好转过了20。30 。由此条件，可根据
