周偉云

摘 要：自動開鎖器被廣泛地應(yīng)用于空降兵、投物和飛行員座椅彈射救生等，它是航空救生裝備系統(tǒng)的關(guān)鍵組成部分?；亓阒甘緳C構(gòu)是自動開鎖器內(nèi)部的重要機構(gòu)，采用可調(diào)式回零指示機構(gòu)能滿足對時間參數(shù)的高精度調(diào)節(jié)要求；通過對該機構(gòu)進行分析計算，得出了該機構(gòu)結(jié)構(gòu)與時間參數(shù)誤差的關(guān)系，便于該機構(gòu)安裝位置的選擇，并以此為目標(biāo)對該機構(gòu)結(jié)構(gòu)進行了優(yōu)化設(shè)計。優(yōu)化后自動開鎖器一次驗收合格率上升了8%，機構(gòu)回零更加操作簡便、準(zhǔn)確，很好地滿足了使用要求。

關(guān)鍵詞：回零指示機構(gòu)；三維模型；分析計算；產(chǎn)品驗證

1 引言

自動開鎖器是一種廣泛地應(yīng)用于航空救生的關(guān)鍵裝備，它用來自動地控制救生裝備上的燃爆機構(gòu)，使降落傘延長一定的時間在預(yù)定的高度和時間工作，以達到安全救生的目的。但自動開鎖器回零指示機構(gòu)的回零精度是引起時間誤差不穩(wěn)定的主要原因，嚴重地影響了產(chǎn)品的交付和安全性。特別是同一只該產(chǎn)品由不同人員操作，其時間誤差出入很大，即使是同一個人員操作也常常會出現(xiàn)這樣的情況。通過對自動開鎖器回零指示機構(gòu)的分析計算、模型優(yōu)化設(shè)計和優(yōu)化后自動開鎖器的驗證，表明優(yōu)化后取得了良好的使用效果，保障了產(chǎn)品的正常供應(yīng)部隊和安全使用。

2 結(jié)構(gòu)與原理

2.1 結(jié)構(gòu)

自動開鎖器由回零指示機構(gòu)、動力機構(gòu)、時間機構(gòu)、高度機構(gòu)、輪系機構(gòu)和鎖緊機構(gòu)等六大機構(gòu)組成。

2.2 工作原理

自動開鎖器的時間機構(gòu)靠動力彈簧推力使其齒輪系轉(zhuǎn)動，時間機構(gòu)的限時組件的轉(zhuǎn)動位移（γ）與預(yù)設(shè)時間（t）相對應(yīng)，此時時間機構(gòu)的開鎖棘輪轉(zhuǎn)動，當(dāng)開鎖棘輪轉(zhuǎn)動的轉(zhuǎn)角（θ′）等于時間機構(gòu)的限時組件的轉(zhuǎn)動位移（γ）時，鎖緊機構(gòu)解除時間限制，實現(xiàn)自動開鎖器在預(yù)設(shè)的時間開鎖。

自動開鎖器的高度機構(gòu)是通過膜盒感受大氣壓力而膨脹或收縮，帶動制動桿運動，當(dāng)高度大于預(yù)設(shè)高度，由于膜盒膨脹，制動桿鎖住時時間機構(gòu)不能轉(zhuǎn)動；當(dāng)高度下降時，膜盒被壓縮直到預(yù)設(shè)的高度，此時制動桿鎖不住時間機構(gòu)，通過延遲一定的時間后，動力彈簧釋放輸出動力，實現(xiàn)自動開鎖器在預(yù)設(shè)的高度開鎖。

3 回零指示機構(gòu)

回零指示機構(gòu)主要由復(fù)位指針和零線刻度盤組成。鐘表機構(gòu)每次工作完成后，扇形齒輪在扇形齒輪彈簧的作用下帶動傳動小齒輪、棘輪和棘爪回位，但棘輪和棘爪每次回位后的位置是隨機的，所以自動開鎖器的計時必須規(guī)定從某一固定位置開始計時，回零指示機構(gòu)就是起這樣的作用，它不僅消除了棘輪與棘爪間及傳動輪系間的間隙，而且規(guī)定了每次時間機構(gòu)開始計時的同一起始位置，所以回零指示精度的高低直接影響自動開鎖器延時時間的準(zhǔn)確性。

3.1 設(shè)計指標(biāo)要求

按項目時間誤差設(shè)計要求如表1：

3.2 基于SolidWorks三維模型

從左側(cè)三維模型可知回零指示機構(gòu)復(fù)位指針的回轉(zhuǎn)中心與扇形齒輪的回轉(zhuǎn)中心一致，扇形齒輪位于時間機構(gòu)的一級傳動鏈上。

3.3 原模型分析計算

（1）已知復(fù)位指針半徑R=11.4mm～16mm，取中間值14mm

若扇形齒輪回轉(zhuǎn)1°，則復(fù)位指針尖端轉(zhuǎn)動的弧長了L1為：

（2）傳動齒輪轉(zhuǎn)動113°對應(yīng)時間是5s，Z扇=90，Z傳=15

若扇形齒輪每轉(zhuǎn)1°，則復(fù)位指針走過的時間為：

（3）現(xiàn)零刻線線寬為0.35mm>0.244mm，故復(fù)位指針尖端回零刻線時引起的時間誤差為：

從表1中可以看出所有時間點的最小常溫誤差為0.350s，因0.350s<0.380s，故在復(fù)位指針回零時很易造成時間點超差。

4 優(yōu)化設(shè)計

4.1 優(yōu)化三維模型

從以上優(yōu)化后三維模型可知回零指示機構(gòu)復(fù)位指針的回轉(zhuǎn)中心與扇形齒輪的回轉(zhuǎn)中心不一致，而是處于時間機構(gòu)的三級轉(zhuǎn)動鏈上。

4.2 優(yōu)化分析計算

（1）從優(yōu)化后三維模型中可知復(fù)位指針回轉(zhuǎn)半徑就是復(fù)位指針的長度，復(fù)位指針長度設(shè)計為8.5mm，即R=8.5mm

因為 ，故扇形齒輪回轉(zhuǎn)1°，則復(fù)位指針尖端轉(zhuǎn)動6°，其指針尖端轉(zhuǎn)動的弧長為：

所以復(fù)位指針轉(zhuǎn)動弧長放大 ，則時間誤差縮小為原來的

若扇形齒輪每轉(zhuǎn)1°，則復(fù)位指針走過的時間為：

（2）現(xiàn)零刻線線寬為0.15mm<0.244mm，故復(fù)位指針尖端回零刻線時引起的時間誤差為：

從表1中可以看出所有時間點的最小常溫誤差為0.350s，因0.350s遠大于0.0045s，故在復(fù)位指針回零時不會造成時間點超差。

5 試驗驗證

為了驗證優(yōu)化設(shè)計后效果，將庫存的23只產(chǎn)品進行復(fù)測，測試設(shè)備發(fā)現(xiàn)10只產(chǎn)品時間誤差超差，將此10只產(chǎn)品按優(yōu)化設(shè)計要求改裝，結(jié)果一次提交驗收合格，順利通過各鑒定試驗項目的考驗；后又經(jīng)1100km/h地面彈射試驗，結(jié)果表明優(yōu)化后自動開鎖器時間誤差精度滿足設(shè)計指標(biāo)要求，性能穩(wěn)定可靠。

6 結(jié)論

自動開鎖器經(jīng)優(yōu)化設(shè)計后提高了時間指示精度，保障了該產(chǎn)品時間誤差的穩(wěn)定性和可靠性，實現(xiàn)了該產(chǎn)品時間指示精度的優(yōu)化設(shè)計，同時為解決同類相似產(chǎn)品時間誤差超差問題提供了啟迪。

[參考文獻]

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