航空开伞器专业课程设计项目说明指导书.doc
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1、Harbin Institute of Technology课程设计阐明书(论文)课程名称: 机械学基本 设计题目: 航空开伞器 院 系: *班 级: * 设 计 者: * 学 号: * 指引教师: * 设计时间:-02-21至-03-11目录1航空开伞器简介 11.1开伞器用途 11.2开伞器工作原理12航空开伞器设计 32.1开伞器能源(双层力弹簧)分析设计32.1.1已知条件 32.1.2双层弹簧设计42.1.2.1大弹簧设计42.1.2.2小弹簧设计52.2开伞器时控机构设计62.2.1已知条件62.2.2三级升速齿轮设计62.2.3擒纵调速器工作原理简介及扇形齿轮转角计算92.3开伞
2、器高控机构设计112.3.1已知条件122.3.2膜盒组件设计122.3.3杆机构设计133设计体会154参照资料165鸣谢161 航空开伞器简介1.1开伞器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。将开伞器装在空投人或物体上,跳离飞机后,开伞器可以控制在一定期间和达到一定高度时自动打开伞包,从而保证了空投安全。此外,开伞器也可以用来延时引爆,例如鱼雷引爆。1.2开伞器工作原理开伞器重要由能源、时间控制机构和高度控制机构三某些构成。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能量由压缩弹簧2供应。开伞器工作前拉钢索1,将弹簧压缩,储
3、存能量。开伞器工作时,弹簧恢复力做功,释放能量。时间控制某些重要由一种轮系和一种无固有周期擒纵调速器构成。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。通过三级升速齿轮传动,运动和力矩传到擒纵调速器(由擒纵轮和擒纵叉构成)它可使弹簧力均匀释放,轮系近似匀速转动。由于扇形齿轮5于其上制动块4顺势一起转动,通过一定期间后,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将伞包上锁扣启动。高度控制某些重要由真空膜盒组件和杆机构构成。随着高
4、度下降、气压逐渐增大,膜盒变形增大,因而可以运用膜盒变形控制高度。当扇形齿轮5转过一定角度后,其上销6与积极杆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,扇形齿轮轴上扭簧恢复力矩将使它恢复到工作前位置(图示位置)。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滑轮,然后在扭簧作用下及时恢复到图示位置,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
5、:图1-2开伞器工作流程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:(2)冲程:(3)相应时控机构弹簧行程:(4)大小弹簧力比:(5)预紧力与释放力关系:(6)弹簧管内径:2.1.2双层弹簧设计2.1.2.1大弹簧设计初选大弹簧中径,大弹簧丝直径,由参照资料1表15-4可查直径为2mmD级碳素弹簧钢丝拉升强度极限,取。再由资料1表15-3可得类弹簧许用切应力,切变模量G取83000MPa。由弹簧特性可以求得最大弹力为弹簧最大形变为由此,大弹簧最大弹力为由强度条件及资料表15-8可查旋绕比,由求得,不大于估取弹簧丝直径,满足强度规定。大弹簧工作圈数
6、为因此大弹簧大径为,弹簧丝直径,工作圈数。2.1.2.2小弹簧设计一方面小弹簧需满足可以放入大弹簧内,即因此,初选,。由参照资料1表15-4可查直径为1.4mmD级碳素弹簧钢丝拉升强度极限,取。再由资料1表15-3可得类弹簧许用切应力,切变模量G取83000MPa。由弹簧特性可以求得最大弹力为弹簧最大形变为由此,小弹簧最大弹力为由强度条件及资料表15-8可查旋绕比,由求得,不大于估取弹簧丝直径,满足强度规定。大弹簧工作圈数为因此大弹簧大径为,弹簧丝直径,工作圈数。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构成。2.2.1已知条件(1)延时时间:(2)擒纵调速器周期:(3)擒纵轮
7、齿数:(4)传动比:2.2.2三级升速齿轮设计(1)传动比设计由于圆柱齿轮单级传动比不适当过大,普通不大于10,因此传动级数选为三级,按照误差最小原则以及体积最小原则分派各级传动比。从精度看,应按照“先大后小”原则,各级传动比可定为(2)模数及齿数设计在开伞器中,齿轮传递力矩较小,可按构造工艺条件拟定,不必按强度计算。依照开伞器外廓尺寸可大体拟定齿轮中心距a,再依照所选定传动比i和齿数z可按下式求出模数。综上,三级齿轮模数及齿数选取如下:第一级:,第二级:,第三级:,(3)变位系数选用由于齿轮齿数不大于17,为了保证加工时不发生根切现象,需采用高度变位齿轮。第一级:,由参照资料1第87页变位系
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