基于SolidWorks的呼吸自动调节器三维建模及运动仿真

1 引言

    潜艇在训练和作战时，都可能由于某种原因（如碰撞、触礁、机械故障或战伤等）失去上浮能力而沉没于海底，称“潜艇失事”。当采取一切措施后，如仍不能使其上浮，艇内人员生命受到严重威胁时，在条件允许的情况下，应组织艇员离艇脱险。此外，潜艇艇员还可能担负出艇侦察和排除机械故障等任务。

    某型潜艇艇员水下出艇脱险装具是一种专为失事潜艇艇员设计的，在离艇￡升出水脱险过程中提供正常呼吸条件的潜水装具，是我同海军水下出艇不可缺少的必备器材。呼吸自动凋节器（以下简称自调器）作为该装具的重要部件，直接决定了该装具的战术性能指标。自调器位于呼吸袋侧壁，其卜端露在呼吸袋外面，下端嵌入呼吸袋内，并与呼吸袋相通。自调器壳体进气接头与呼吸袋内的混合气体中压胶管相接。自调器的主要作用：按人体的实际需要自动地把氦氮氧或氦氧混合气体送入呼吸袋内，供使用者呼吸。

2 呼吸自动调节器工作原理及结构设计

    2.1 呼吸自动调节器工作原理

    壳体的进气接头直接与混合气体耐压软管的接头相接。当吸气时，随着呼吸袋内气体量减少，压力降低，而外界压力相对增大，致使自调器橡胶膜片因受压而向下作用在上杠杆的活动端，当呼吸袋内压力（即相当于吸气负压）低于外界静水压力一定值时，上杠杆克服了调节弹簧的作用，迫使下杠杆的滑阀抬起，离开阀座，阀即打开，混合气体便经过自调器的气室孔进入呼吸袋内。当呼吸袋内气体压力大于外界压力（或基本平衡）时，橡胶膜片和杠杆即回到原来佗置，滑阀在弹簧张力的作用下，又压紧阀座，阀孔被关闭，混合气停止供气。当需要大量供气时，可用手按压自调器保护罩中心的橡胶部分，使其膜片向下移动，从而滑阔打开，气体流进呼吸袋内，增补了呼吸气量。所以，只有吸气时，呼吸袋内形成了负压，自调器才会向呼吸袋内供气。

    2.2 呼吸自动调节器结构设计

    根据白调器在呼吸袋上的安装位置确定其外形为圆形，自调器的开启压力与海水深度密切相关，所以设计时将自调器的上下两腔隔离开，通过上腔进入海水平衡下腔的压力（橡胶膜片变形使下腔执行机构动作）。在执行机构的设计中，采用杠杆原理，并在杠杆两端增加调节装置，保证开启压力为可调式。利用力学计算初步确定出各零部件外形尺寸参数，通过 2007对各零部件进行三维建模，即从二维绘图设计开始，然后利用拉伸、旋转、扫描等方式创建实体特征，并可以采用镜像、阵列等编辑命令对实体特征进行编辑。一个三维实体模型就是由各种特征以“搭积木”的方式组织起来的。呼吸自动调节器原理结构图如图1所示。