航空开伞器--机械设计课程设计说明书

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1、一．任务分析，方案确定开伞器是一种机械式短时段延时控制机构，并且可以实现高度控制，可用于空投，跳伞和驾驶员救生。例如5.12大地震的救灾过程中，先头的救援部队就有空降兵。将开伞器装在空投的人或物体上，当跳离飞机后，开伞器可以控制在经过一定时间和一定高度时自动将伞包打开。因此保证了空投的安全，另外，开伞器也可用于延时引爆，例如鱼类的引爆等。通过开伞器的功能描述我们可以看出，开伞器作为一种航空器件，需要在具备较小的体积提供较好的性能，从而保证在高空的恶劣环境下能正常工作。而同时它直接关系到人们的生命安全，对于时控及高控的精度的

2、要求也很高。因此，本次航空开伞器的主要设计原则可总结为体积小，安全稳定，时控、高控精度高。经过分析后，航空开伞器的设计分为动力部分、时间控制部分和高度控制部分三部分可满足要求。1.18动力部分：在一些小型设备中，常用的动力机构通常为电源或弹性元件。而在本次设计中，由于开伞器体积较小，电池及相应电路不易安装。同时在高空环境中作业时，具有气压低，温度低等特殊条件，一般的电池在这种环境下会出现放电性能下降，易爆等缺点。因此本次设计中，采取力弹性元件作为能源。考虑到成本、安全性，体积及需要短时间释放较大力等要求，弹簧选择为压簧。1

3、.时间控制部分：时控机构主要作用是使弹簧蓄能够均匀释放，从而达到延时的目的。由于本次设计中总体的传动比，所以应采取轮系的方式传动。又，故用三级升速的设计方案。参照本次的设计原则，轮系的传动比设计采用最小体积原则及高传动精度的原则，即。综上此处应选用无固定周期擒纵调速器和轮系的组合来实现。2.18高度控制部分：对于高度的测量，可以用声，光，气压等物理因数进行测量。而在对于高度精确度要求并不高的情况下（米或者十米级时），通常可以采用对于气压的测量的方式。高度越高，气压相应降低。因此可以用弹性敏感元件对气压进行测量。由于膜盒的厚

4、度可随气压变化产生相应变化，而高度控制部分关键点在于可以延时到一定高度开伞，因而可以设计为阻挡住时控机构的运行，直到达到相应高度之使时控机构继续运行直至开伞。经过对相应高度的轴的长度计算，可以清楚的得出高空机构的尺寸。综上，我们可以确定出在本次开伞器的设计方案中，我们将主要进行弹簧，齿轮，膜盒这三部分的计算设计。二．工作原理及原理框图：1.工作原理：由第一部分中航空开伞器的分析可知，开伞器有三大部分组成，分别为动力机构、时控机构和高控机构。动力机构给整个设备提供动力；时控机构能保证跳伞人员能与飞行器保持一定安全距离；而高度

5、控制可以保证在降落到相应高度的时候能够开伞。具体机芯的结构如下图所示：18（1）.动力机构：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．（2）.时控机构：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1418缺口中，将整个机构锁住。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

6、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。擒纵调速器工作原理如图所示。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ф1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力产生使擒纵叉顺时针

7、转动的力矩M2。当擒纵叉顺时针转过ф2角后，轮齿与出瓦脱开，在力矩M218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：T——周期J——擒纵叉轴上所有零件的转动惯量Ml——擒纵轮齿与进瓦接触时，对叉轴作用的力M2——擒纵轮齿与出瓦接触时，对叉轴作用的力ф1——进瓦与擒纵轮接触到脱离，擒纵叉轴转过的角度ф2——出瓦与擒纵轮接触到脱离，擒纵叉轴转过的角度控制的时间：式中：扇形齿轮的工作角度擒纵轮齿数秒擒纵器周期t=6.0秒延时时间擒纵

8、调速器可使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。（3）.高控机构：18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