航空開傘器設(shè)計說明書

目錄TOC\o"1-5"\h\z\o"CurrentDocument"概述 -1-\o"CurrentDocument"原理 -1-能源 -2-2)時間控制機(jī)構(gòu) -2-3)高度控制機(jī)構(gòu) -3-\o"CurrentDocument"3用途 -3-\o"CurrentDocument"4設(shè)計過程 -3-1)理論計算部分 -3-\o"CurrentDocument"動力彈簧的設(shè)計 -3-\o"CurrentDocument"齒輪的設(shè)計 -7-\o"CurrentDocument"3.高控機(jī)構(gòu)設(shè)計 10實體設(shè)計部分 10繪圖部分(包括手繪及電腦繪圖) 10\o"CurrentDocument"機(jī)構(gòu)調(diào)整方法 11\o"CurrentDocument"改進(jìn)意見 11\o"CurrentDocument"心得 11\o"CurrentDocument"參考資料 12航空開傘器設(shè)計說明書1概述開傘器是一種機(jī)械式短時段延時機(jī)構(gòu)。實驗通過對開傘器原理及結(jié)構(gòu)的分析，引導(dǎo)學(xué)生設(shè)計航空開傘器，并對其中的重要結(jié)構(gòu)進(jìn)行具體分析，提高學(xué)生的設(shè)計能力和理論分析的能力。原理開傘器使用前，先將鋼索1拉緊，使圓柱彈簧2壓縮。彈簧頂部的滑輪3被扇形齒輪5上的制動塊4鎖住。此時，機(jī)構(gòu)由于止動軟鎖針15的阻擋而不能工作（它阻止擒縱叉13和制動塊4的擺動），并將鋼索末端的環(huán)扣在需要開鎖的對象（如降落傘）的鎖針上。至此，開傘器做好了全部的準(zhǔn)備工作。若需要開傘器工作，可將止動軟鎖針拔出，由于彈簧的恢復(fù)力作用，機(jī)構(gòu)開始工作：滑輪推動制動塊，使扇形齒輪繞0點順時針轉(zhuǎn)動，通過三級升速齒輪傳動將力矩傳至擒縱輪組件12，擒縱輪組件12與擒縱叉13組成的無固有周期擒縱調(diào)速器控制機(jī)構(gòu)的延時時間，并使機(jī)構(gòu)勻速運動。由于扇形齒輪與它上面的制動塊一起順時針轉(zhuǎn)動，當(dāng)制動塊的最外端轉(zhuǎn)過滑輪3圓周右側(cè)邊界點后，滑輪被釋放，鋼索將彈簧的恢復(fù)力傳出。若用于開傘，此力就可以將傘包上的鎖針拔出，使降落傘開啟。開傘器的工作到此結(jié)束。開傘器的傳動原理如下圖所示：

1?鋼索2?彈簧3?滑輪4?制動塊5?扇形齒輪6?銷子7.杠桿18.杠桿29.膜盒組件10.中心輪組件11.過輪組件12.擒縱輪組件13.擒縱叉14.慣性輪15.軟鎖針1)能源開傘器工作時的能源是由壓縮彈簧2提供的，開傘器不工作時彈簧處于預(yù)緊狀態(tài)，工作前拉鋼索1，，將彈簧壓縮，開傘器工作時，彈簧恢復(fù)力做功，釋放能量。2)時間控制機(jī)構(gòu)工作結(jié)束后，扇形齒輪軸上的扭簧恢復(fù)力矩將使它恢復(fù)到工作之前的位置(圖示的位置)。由于擒縱輪不能反轉(zhuǎn)，因而在過輪組件11上裝有棘輪式單向離合器，以保證扇形齒輪在工作結(jié)束后反轉(zhuǎn)時，不損傷擒縱調(diào)速器。在準(zhǔn)備工作階段，制動塊可以繞02點逆時針轉(zhuǎn)動以讓開下移的滑輪，然后在扭簧的作用下立即恢復(fù)到圖示的位置，并且不能再繞O2點做順時針轉(zhuǎn)動。3)高度控制機(jī)構(gòu)當(dāng)調(diào)整好指定的開傘高度后，在傘兵離開飛機(jī)降至此高度時，開傘器即自動打開傘包。它的原理如下：機(jī)構(gòu)工作時立桿02將繞0點順時針轉(zhuǎn)動，當(dāng)它運動至杠桿7并與其接觸后，推杠桿7繞O1點順時針轉(zhuǎn)動。杠桿7的末端則推動杠桿8繞03點逆時針轉(zhuǎn)動，是杠桿8的另一端向真空膜盒9的中心桿04靠攏，直至二者接觸，杠桿8停止運動，整個機(jī)構(gòu)也就停止工作。真空膜盒是感受高度的元件。由于氣壓隨高度的降低而增大，在傘兵未降至指定高度時，真空膜盒中心桿04高出杠桿8運動的平面，所以中心桿能阻擋杠桿8的運動。當(dāng)降至指定高度時，大氣壓力的增加使中心桿降至杠桿8運動平面以下，釋放了杠桿8，使整個機(jī)構(gòu)重新開始工作(時間大約持續(xù)Is)，直至滑輪被釋放為止。這樣，開傘器又實現(xiàn)了高度控制。真空膜盒下部硬心件上帶有螺紋。膜盒周邊上有高度刻度值。轉(zhuǎn)動膜盒組件，整個膜盒可沿軸向移動，能使膜盒中心桿調(diào)整至所需要的位置，以保證在指定的高度上釋放杠桿8。高度控制的調(diào)整，從開傘器的側(cè)面窗口中，可以看到控制高度的示值，將鑰匙插入開鎖器后面方孔中，轉(zhuǎn)動鑰匙，可以調(diào)整高度，高度刻盤上的示值是海拔高度，調(diào)整高度的刻度值，應(yīng)該等于空投地區(qū)的海拔高度加開傘時人或物與地面的距離。用途開傘器是一種機(jī)械式短時段延時控制機(jī)構(gòu)，并且可以實現(xiàn)高度控制可用于空投和駕駛員救生。將開傘器裝在空投的人或物體上，跳離飛機(jī)后，開傘器可以控制在經(jīng)過一段時間和達(dá)到一定高度是自動將傘包打開，因此保證了空投的安全，另外，開傘器也可以用于延時引爆，例如魚雷的引爆。設(shè)計過程1)理論計算部分1.動力彈簧的設(shè)計概述根據(jù)已知條件，先求出內(nèi)外彈簧所受的最大力Fmax外,Fmax內(nèi)。再根據(jù)max外max內(nèi)已知參數(shù)，結(jié)構(gòu)條件和強(qiáng)度條件，完成動力彈簧的設(shè)計。已知：F=264.6N；鳥=0.2；外=3；放 F F放內(nèi)S=S—S=4.3mm；S=S—S=70mm；時max放 沖放預(yù)裝載動力彈簧的套筒內(nèi)徑：①內(nèi)=18.5mm；內(nèi)彈簧載荷性質(zhì)為III類；動力彈簧在工作的各個階段所受力及對應(yīng)的形變量如下圖所示彈簧受力與位移關(guān)系示意圖12求內(nèi)外彈簧所受的最大力Fmax外，F(xiàn)max內(nèi)內(nèi)外彈簧的釋放力：F=264.6NX丄=198.45W；F=264.6NX丄=66.15W放外 13 放內(nèi) 13由圖列方程可知：F_fF-F

max放=放預(yù)

S S；時沖Fmax=277.6N。1.3.根據(jù)相關(guān)條件，確定彈簧的各項參數(shù)由題意知，所選動力彈簧為壓縮彈簧，為了避免內(nèi)外彈簧鑲嵌，內(nèi)外

彈簧的旋向應(yīng)相反，不妨設(shè)外彈簧的旋向為右旋，內(nèi)彈簧的旋向為左旋。1.3.1.外彈簧的設(shè)計因為①士=18.5mm,根據(jù)《精密機(jī)械學(xué)基礎(chǔ)》P364表15-5，初選內(nèi)D=14mm,d=2.5mm外外徑Dc=14mm+2.5mm=16.5mm＜①=18.5mm；符合結(jié)構(gòu)要求2內(nèi)旋繞比C=D/d=14mm/2.5mm=5.6；符合《精密機(jī)械學(xué)基礎(chǔ)》P365表15-7曲度系數(shù)K=4￡J+°615=1.2734C4 C若選擇碳素彈簧鋼絲D級，貝U許用剪應(yīng)力[t]=0.5%ob最小值為BB1760MPa,[T]=880MPa。由強(qiáng)度條件，T—K8^C<[T]8FCT —Kmaxmaxnd2=1.273X8X277.6X0.75X5.6nx2.52=604.67MPa由剛度條件，8FCT —Kmaxmaxnd2=1.273X8X277.6X0.75X5.6nx2.52=604.67MPa由剛度條件，<[t]=880MPa；/smaxF預(yù)/s沖—2.268N/mm=(198.45N 39.69N)/= /70mmn-吟Gd8X2.268X5.6383000X2.5 —47.°8；由于要選尾數(shù)為1/4，1/2，3/4的彈簧，故可取47.25；旋向為右旋。長度H0=pn+1.5d=0.28Dn+1.5d=192.45mm1.3.2.內(nèi)彈簧的設(shè)計因為D,=(D-d)=11.5mm,根據(jù)《精密機(jī)械學(xué)基礎(chǔ)》P364表15-5,內(nèi)1 外初選D=9mm,d=1.4mm內(nèi)因此，外徑D=9mm+1.4mm=10.4mm<D =11.5mm；符合結(jié)構(gòu)要求2 內(nèi)1旋繞比C=D/d=9mm/1-4mm=6.429；符合《精密機(jī)械學(xué)基礎(chǔ)》P365表15-7曲度系數(shù)K=4+3=1.2344C4 C外彈簧選用碳素彈簧鋼絲D級，由《精密機(jī)械學(xué)基礎(chǔ)》P362，表15-4可知，當(dāng)d=1.4mm時,選取。B=2150MPa；許用剪應(yīng)力國=0.5鳴=1075“卩&。由強(qiáng)度條件，nd2<[T]=K8Fndind2<[T]=K8Fndi=1.234X8X277.6X6.4294nX1.42715.2MPa<[t]=1075MPa由剛度條件，Gd8C3nmax/maxF預(yù)/smax/maxF預(yù)/s(66.15N13.23N)/70mm=0.756N/mmn=8K/38X0.756X6.4293Gd83000X1.469.7；選取n=70.5；故長度H0=pn+1.5d=0.3Dn+1.5D=192.45mm

內(nèi)外彈簧參數(shù)表如下：參數(shù)名稱及代號計算公式外彈簧取值內(nèi)彈簧取值備注中徑DD=Cd14mm9mm內(nèi)徑D1D1=D-d11.5mm7.6mm外徑d2D2=D+d16.5mm10.4mm旋繞比CC=D/d5.66.429鋼絲直徑dd=D/C2.5mm1.4mm壓縮彈簧細(xì)長比bb=7013.521.38b>3.7,內(nèi)側(cè)應(yīng)加入導(dǎo)向心桿自由咼度或長度H0兩端并緊，磨平：H°=pn+（1.5?2）d兩端并緊，不磨平：H0=pn+（3?3.5）d188.97mm192.45mm兩端并緊，磨平，H°=pn+1.5d有效圈數(shù)n47.2570.5節(jié)距pp=（0.28?0.5）D3.92mm2.7mm夕卜：p=0.28D；內(nèi)：p=0.3D2.齒輪的設(shè)計概述分配傳動比從而確定齒數(shù)。判斷是否需要對齒輪進(jìn)行變位，并綜合確定齒輪的幾何參數(shù)。已知：總傳動比：i=Jxi?xi3=—^1 2 3 138第一級傳動：模數(shù)m=0.7壓力角a=20°

第二級傳動：模數(shù)m=0.5壓力角a=20°分配傳動比令:i=ixixi=15x12x12^^1 2 3 90 69 48 138因此，第一級齒輪齒數(shù)分別為：Z]=90,z2=15；第二級齒輪齒數(shù)分別為：z3=69,z4=12；第三級齒輪齒數(shù)分別為：z5=48,z6=12；2.3.確定齒輪的幾何參數(shù)齒輪的三級傳動中，最小齒數(shù)Zmin<17o因此，為避免根切現(xiàn)象，應(yīng)對齒輪進(jìn)行高度變位。對小齒輪進(jìn)行正變位，對大齒輪進(jìn)行負(fù)變位。根據(jù)最小變位系數(shù)公式：17—zXmin=~17—因為，對于一、二、三級傳動，最小齒數(shù)分別為：z2=15，z4=12，z6=12；求得，X.=0.118,X=0.294,X=0.294;求得，min1min2min3因而，選取X]=0.12,x2=0.295,x3=0.295輪齒為正常齒，故尤=1；m<1,故c*=0.35；根據(jù)《精密機(jī)械學(xué)基礎(chǔ)》P65表3-4計算：各齒輪的相關(guān)幾何參數(shù)如下表所示。名稱符號公式幾何尺寸ziz2Z3Z4齒數(shù)z90156912模數(shù)m0.70變位系數(shù)X根據(jù)使用條件選定-0.120.12-0.2950.295嚙合角a'a'=a20分度圓直徑d/mmd=mz6310.534.56中心距a'/mma'=a=(d]+d2)、236.7520.25齒根圓直徑df/mmdf=d2(h育+c*-%)m60.958.77532.864.944齒頂圓直徑da/mmdn=d+2(h;+%)m64.23512.135.27.294高控機(jī)構(gòu)設(shè)計3.1.概述已知：(1)高度控制范圍：500m?4000m零位對應(yīng)500m(716mmHg)轉(zhuǎn)300度對應(yīng)7000M(307.85mmHg)735mmHg=105Pa(2)螺旋參數(shù)：p=0.75mm,S=1.5mm,Z=2安全系數(shù)S>1.42s=1.5x300一360=1.25=0.045x10-5Pa-12s_ 1.25=0.045x10-5Pa-1碩=卩500-P7000x50根據(jù)E型膜盒相對靈敏度曲線可知D/h=400,膜片承受的最大壓力pmax=1.01325X105Pa<破壞壓力1.833X105選D=50mm,h=0.125,Dmax=55非線性度2.5%安全系數(shù)S=1.88>1.4。所以滿足要求2)實體設(shè)計部分實體設(shè)計主要進(jìn)行了扇形齒輪制動塊長度設(shè)計及杠桿長度及位置設(shè)計,由于兩者均能采用作圖法,此處僅簡述。預(yù)定制動塊下緣距轉(zhuǎn)軸10mm,已知5s制動塊上升(4.3-d外2)mm,轉(zhuǎn)角為20.38°。圖中放大4倍，制動塊下緣長度s=(4.3—2.5/2)X4一s汛20.38。+40xtan10.19°=42.22mm杠桿已知條件：3.7s扇形齒輪長銷碰到杠桿1并開始帶其運動，Is后杠桿二碰到膜盒銷子,停止運動?？梢杂谐咭?guī)作圖將其位置及長度確定。膜盒調(diào)節(jié)齒輪，大齒輪z=40,m=0.8,d=32,d=33.6；小齒輪z=18,am=0.8,d=14.4,d=16a3)繪圖部分(包括手繪及電腦繪圖)手繪過程按照層層剖視的方法完成，易于初學(xué)者完成。電腦繪圖由SolidWorks及AutoCAD輔助完成。機(jī)構(gòu)調(diào)整方法高度控制的機(jī)構(gòu)，從開鎖器側(cè)面的窗口中，可以看到控制高度的示值。將鑰匙插入開鎖器后面方孔中，轉(zhuǎn)動鑰匙，可以調(diào)整高度，高度刻盤上的示值是海拔高度，調(diào)整高度的刻度值，應(yīng)該等于空投地區(qū)的海拔高度加開傘時人或物與地面的距離。時控機(jī)構(gòu)的調(diào)整，可通過調(diào)節(jié)杠桿1兩側(cè)螺釘進(jìn)行粗調(diào)改進(jìn)意見可以改為手動自動兩種控制方法，以免自動機(jī)構(gòu)失靈造成事故。時控機(jī)構(gòu)的調(diào)節(jié)不夠精確，應(yīng)該引入差動螺旋機(jī)構(gòu)使精度變高。純機(jī)械式易損壞，應(yīng)改進(jìn)成為電氣設(shè)備。心得此次課程設(shè)計，讓我學(xué)會自主設(shè)計復(fù)雜零件，理論聯(lián)系實際，使機(jī)械課變得生動有趣。前期裝配圖的繪制，培養(yǎng)我們對三維形狀與相關(guān)位置的空間邏輯思維和形象思維能力，培養(yǎng)了繪制和閱讀工程圖樣的基本能力，更重要的是培養(yǎng)了我們認(rèn)真負(fù)責(zé)的工作態(tài)度和嚴(yán)謹(jǐn)細(xì)致的工