航空开伞器课程设计说明书.doc

Harbin Institute of Technology
课程设计说明书(论文)
课程名称: 机械学基础
设计题目: 航空开伞器
院系: ****************
班级: *******
设计者: ******
学号: **********
指导教师: *******
设计时间:2011-02-21至2011-03-11
目录
1航空开伞器简介 1
1

2航空开伞器设计 3
(双层力弹簧)分析设计3
3











3设计体会15
4参考资料16
5鸣谢16
航空开伞器简介

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。

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:
图1-1 开伞器工作原理图
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(图示的位置)。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。
整个工作过程可用流程图描述如下:
图1-2开伞器工作流程
航空开伞器设计
(双层力弹簧)分析设计

(1)弹簧释放力:
(2)冲程:
(3)对应时控机构弹簧的行程:
(4)大小弹簧力比:
(5)预紧力与释放力关系:
(6)弹簧管内径:


初选大弹簧中径,大弹簧丝直径,由参考资料1的表15-4可查的直径为2mm的D级碳素弹簧钢丝的拉升强度极限,取。再由资料1的表15-3可得Ⅲ类弹簧的许用切应力,切变模量G取83000MPa。
由弹簧的特性可以求得最大弹力为
弹簧的最大形变为
由此,大弹簧的最大弹力为
由强度条件
及资料表15-8可查的旋绕比,由求得,小于估取的弹簧丝直径,满足强度要求。
大弹簧的工作圈数为
所以大弹簧的大径为,弹簧丝直径,工作圈数。

首先小弹簧需满足可以放入大弹簧内,即
所以,初选,。
由参考资料1的表15-,取。再由资料1的表15-3可得Ⅲ类弹簧的许用切应力,切变模量G取83000MPa。
由弹簧的特性可以求得最大弹力为
弹簧的最大形变为
由此,小弹簧的最大弹力为
由强度条件
及资料表15-8可查的旋绕比,由求得,小于估取的弹簧丝直径,满足强度要求。
大弹簧的工作圈数为
所以大弹簧的大径为,弹簧丝直径,工作圈数。

时控机构由三级升速齿轮和擒纵调速器组成。