航空开伞器设计说明书Word格式.docx
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2.3.3杆机构设计——————————————————12
2.4机构调整方法——————————————————13
3改进意见——————————————————13
4设计体会——————————————————13
5参考资料——————————————————14
1．航空开伞器简介
1.1开伞器的用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，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，开伞器可以控制在一定时间和达到一定高度时自动打开伞包，从而保证了空投的安全。
此外，开伞器也可以用来延时引爆，例如鱼雷的引爆。
1.2开伞器的工作原理开伞器主要由能源、时间控制机构和高度控制机构三部分组成。
工作原理见图1-1：
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18.杠杆29.膜盒10.中心轮组件11.过轮组件12.擒纵轮组件13.擒纵叉14.惯性轮15.软锁针
开伞器工作时所需要的能量由压缩弹簧2供给的。
开伞器工作前拉钢索1，将弹簧压缩，储存能量。
开伞器工作时，弹簧恢复力做功，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的擒纵调速器组成。
开伞器工作前软锁针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作用下，滑轮3推动制动块4，使扇形齿轮转动。
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，轮系近似匀速转动。
由于扇形齿轮5于其上的制动块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。
工作结束后，扇形齿轮轴上扭簧的恢复力矩将使它恢复到工作前的位置。
由于擒纵轮不能反转，因而在过轮组件11上装有棘轮式单向离合器，以保证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，并且不能再绕点做顺时针转动。
2．航空开伞器设计
2.1开伞器能源（双层力弹簧）分析设计
2.1.1已知条件
（1）弹簧释放力：
264.6N
（2）冲程：
70mm
（3）对应时控机构弹簧的行程：
4.3mm
（4）大小弹簧力比：
2:
1
（5）预紧力与释放力关系：
0.23:
（6）弹簧管内径：
19mm
2.1.2双层弹簧设计
由F预kx0，F释k（x070），F预0.23F释，
得x020.9mm，x90.9mm，k2.91kN/m
又有F外：
F内2:
1，所以F外176.4N，F内88.2N。
于是k外F外x1.94kN/m，k内F内x0.97kN/m。
F外maxk外（x4.3）184.688N
F内maxk内（x4.3）92.344N
2.1.2.1大弹簧设计
初选D16mm，d*2.2mm。
根据表15-3，初选大弹簧材料为碳素弹簧钢丝，根据弹簧所承受的载荷选择Ⅲ类弹簧。
查表15-3得[]0.5B，初选G82000MPa，根据表15-4选择
B190M0Pa。
根据上述数据，求得[]D131.68，查表15-8，选取Fmax
8KC31285.9，C7.5。
于是可以得到dD2.1mm2.2mm，
C
所以初选尺寸合格。
再根据公式KFFmaxGd3，得到n25。
FSmax8nD3
综上，大弹簧尺寸为D16mm，d2.1mm，n25。
2.1.2.2小弹簧设计首先小弹簧需满足可以放入大弹簧内，即
Dd162.113.9，所以，初选D12mm，d*1.6mm。
根据表15-3，初选大弹簧材料为碳素弹簧钢丝，根据弹簧所承受的载荷选择Ⅲ类弹簧。
查表15-3得[]0.5B，初选
G8200M0Pa，根据表15-4选择B2300MPa。
根据上述数据，求得[]D179.3，查表15-8，选取
Fmax8D
KC31733.4，C8.4。
于是可以得到d1.4mm1.6mm，
再根据公式KFFmaxGd3，得到n23。
根据表15-5，选取n22。
综上，大弹簧尺寸为D12mm，d1.4mm，n22。
2.2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。
2.2.1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：
138
2.2.2三级升速齿轮设计
（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0.6~1.0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：
m0.8，z190，z215；
第二级：
m0.6，z369，z412；
第三级：
m0.6，z548，z612。
（3）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，即大小0。
并且由于小齿轮齿数少，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。
由变位系数公式17z，可以求得10.12，
171
20.12；
哈尔滨工业大学课程设计说明书（论文）
第二级：
同上，可以求得30.29，40.29；
同上，可以求得50.29，60.29。
（4）各级齿轮的详细参数如下：
第一级：
传动比i216，模数m0.8；
齿顶高系数ha1，顶隙系数c0.35；
变位系数：
大齿轮10.12，小齿轮20.12；
齿数：
大齿轮z190，小齿轮z215；
中心距：
a42mm。
分度圆直径d：
大齿轮d172mm，小齿轮d212mm；
齿根圆直径df：
大齿轮df1d12m（ha*c*1）70.824，
小齿轮df2d22m（ha*c*2）11.016；
齿顶圆直径da：
大齿轮da1d12m（ha*1）73.408，
小齿轮da2d22m（ha*2）13.792；
传动比i435.75，模数m0.6；
齿顶高系数ha*1，顶隙系数c*0.35；
变位系数：
大齿轮30.29，小齿轮40.29；
大齿轮z369，小齿轮z412；
中心距：
a24.3mm。
大齿轮d341.4mm，小齿轮d47.2mm；
大齿轮df3d32m（ha*c*3）39.432，
小齿轮df4d42m（ha*c*4）5.928；
大齿轮da3d32m（h*a3）42.252，
小齿轮da4d42m（ha*4）8.748；
传动比i654，模数m0.6；
大齿轮50.29，小齿轮60.29；
大齿轮z548，小齿轮z612；
a18mm。
大齿轮d528.8mm，小齿轮d612mm；
大齿轮df5d52m（ha*c*5）26.832，
小齿轮df6d62m（ha*c*6）5.928；
大齿轮da5d52m（ha*5）29.652，
小齿轮da6d62m（ha*6）8.748；
2.2.3擒纵调速器工作原理介绍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。
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，沿进瓦的法线方向，偏离擒纵轮齿的回转中心。
力产生使擒纵叉逆时针转动的力矩，擒纵叉逆时针转过角后，擒纵轮齿与进瓦脱开。
在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接触。
此时，齿轮作用于出瓦的力为，力产生使擒纵叉顺时针转动的力矩。
当擒纵叉顺时针转过角后，轮齿与出瓦脱开，在力矩的作用下，擒纵轮由转过一定的角度。
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：
式中：
T——周期J——擒纵叉上所有零件的的转动惯量
M1——擒纵轮齿与进瓦接触时，对叉轴作用的力矩
M2——擒纵轮齿与出瓦接触时，对叉轴作用的力矩
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