飛機起落架及液壓系統(tǒng)設(shè)計

1、摘要：本文對飛機起落架進行了研究，對某些動態(tài)參數(shù)進行了設(shè)計。在起落架機構(gòu)方面采用的是連桿機構(gòu)，在本文中計算了起落架機輪所承受的各向載荷、活動部位的相對位移、起落架的投放高度、各部位的加速度等關(guān)鍵部位的參數(shù)。在機構(gòu)設(shè)計中使用了一個比較新穎的設(shè)計方法，采用一些分析軟件來實現(xiàn)機輪輪軸的空間定位，并且對其移動軌跡進行了模擬。通過分析各部位的愛力狀態(tài)，建立了力學模型，確定了影響機輪載荷的因素，推導(dǎo)出了計算公式。另外在液壓系統(tǒng)方面，作了簡要的設(shè)計。關(guān)鍵詞：起落架；數(shù)據(jù)采集和處理；軟件；起落架液壓系統(tǒng)；起落架運動分析。引言：眾所周知，飛機起落架是飛機結(jié)構(gòu)中一個極其重要的部件，主要用于飛機的起飛、著陸、地面滑

2、行和停放，承受并減緩飛機在地面運動時產(chǎn)生的不同程度的撞擊，從而減輕飛機的受載。為了保證飛機的安全起飛、著陸，要求起落架具有足夠的強度和剛度；為了使飛機離開地面后具有良好的性能，要求起落架盡可能的輕；為了滿足經(jīng)濟性和商業(yè)競爭的需要，起落架還應(yīng)當經(jīng)久耐用，并且與機體結(jié)構(gòu)同壽。飛機在著陸過程中，將受到時很大的撞擊，撞擊能量主要由起落架的緩沖系統(tǒng)吸收，剩下的通過起落架傳遞到時機身消散掉，因此，起落架應(yīng)具有很好的緩沖性能。飛機起落架的設(shè)計與其它的飛機部件不同。一般來說，在飛機起落架的設(shè)計過程事，需要進行一第列的仿真實驗。通過仿真實驗來選擇合適的尺寸和型式，調(diào)整起落架內(nèi)部的參數(shù)，使設(shè)計的起落架能達到最佳狀

3、態(tài)。因此，實驗的結(jié)果的真實性是飛機起落架設(shè)計中的關(guān)鍵因素。為了模擬出起落架承受沖擊的環(huán)境，需要使用很多的試驗設(shè)備來模擬各種各樣的情況，因此，必須測量出起落架各種各樣的參數(shù)，根據(jù)這些參數(shù)來判斷整個系統(tǒng)的工作情況。前三點式起落架，采用前三點起落架，與自行車式后三點式相比前三點式具有結(jié)構(gòu)重量適中，前方界、地面滑行穩(wěn)定性、起飛抬前輪、起飛過程中的操作、著陸接地的操作性能好，著陸速度使用的發(fā)動機不限的特點。起落架就是飛機在地面停放、滑行、起降滑跑時用于支持飛機重量、吸收撞擊能量的飛機部件。簡單地說，起落架有一點象汽車的車輪，但比汽車的車輪復(fù)雜的多，而且強度也大的多，它能夠消耗和吸收飛機在著陸時的撞擊能量

4、。概括起來，起落架的主要作用有以下四個：承受飛機在地面停放、滑行、起飛著陸滑跑時的重力；承受、消耗和吸收飛機在著陸與地面運動時的撞擊和顛簸能量；滑跑與滑行時的制動；滑跑與滑行時操縱飛機。在過去，由于飛機的飛行速度低，對飛機氣動外形的要求不十分嚴格，因此飛機的起落架都由固定的支架和機輪組成，這樣對制造來說不需要有很高的技術(shù)。當飛機在空中飛行時，起落架仍然暴露在機身之外。隨著飛機飛行速度的不斷提高，飛機很快就跨越了音速的障礙，由于飛行的阻力隨著飛行速度的增加而急劇增加，這時，暴露在外的起落架就嚴重影響了飛機的氣動性能，阻礙了飛行速度的進一步提高。因此，人們便設(shè)計出了可收放的起落架，當飛機在空中飛行

5、時就將起落架收到機翼或機身之內(nèi)，以獲得良好的氣動性能，飛機著陸時再將起落架放下來。然而，有得必有失，這樣做的不足之處是由于起落架增加了復(fù)雜的收放系統(tǒng)，使得飛機的總重增加。但總的說來是得大于失，因此現(xiàn)代飛機不論是軍用飛機還是民航飛機，它們的起落架絕大部分都是可以收放的，只有一小部分超輕型飛機仍然采用固定形式的起落架飛機起落架設(shè)計目錄一、設(shè)計任務(wù)二、設(shè)計方案與參數(shù)的確定.三、運動分析.四、動態(tài)靜力分析.五、飛機起落架液壓系統(tǒng) 一、 設(shè)計任務(wù) 飛機起飛和著陸時，須在跑道上滑行，起落架放下機輪著地，如方案圖中實線所示，此時油缸提供平衡力；飛機在空中時須將起落架收進機體內(nèi)，如圖中虛線所示，此時油缸為主動

6、構(gòu)件。要求如下：1：起落架放下以后，只要油缸鎖緊長度不變，則整個機構(gòu)成為自由度為零的剛性架且處在穩(wěn)定的死點位置，活塞桿伸出缸外。2：起落架收起時，活塞桿往缸內(nèi)移動，所有構(gòu)件必須全部收進缸體以內(nèi)。不超出虛線所示區(qū)域。采用平面連桿機構(gòu)。3：采用平面連桿機構(gòu)，油缸為單級。4：機構(gòu)在運行過程中最小傳動角大于或等于30。5：以知數(shù)據(jù)如下圖所示。6：用不同顏色畫出機構(gòu)的兩個位置。標注尺寸。 二、 設(shè)計方案的確定方案（一）該方案是最容易想到的，簡單易行，結(jié)構(gòu)簡單，但是由于機構(gòu)沒有放大功能，要使起落架運行到位，液壓缸走過的行程甚大，不容易安裝。方案（二）在設(shè)計飛機起落架機構(gòu)的方案的時候，把機構(gòu)分成兩部分，一部

7、分機構(gòu)為傳動機構(gòu)，它是由桿ae，bc，cd組成，利用該四桿機構(gòu)死點鎖緊的特性固定飛機起落架。另一機構(gòu)是動力機構(gòu)，通過該機構(gòu)給四桿機構(gòu)一動力，使其能進行收放。四桿機構(gòu)以定，方案的變化主要是通過改變動力機構(gòu)，動力機構(gòu)的方案有如下幾種。1：油缸前推連桿放大動力機構(gòu)如下： 該機構(gòu)通過三角板與四桿機構(gòu)的連桿cd相連，通過油缸與連桿的共同作用驅(qū)動三角板。從而是連桿進行收放。缺點結(jié)構(gòu)不夠緊湊，不是最簡單。2：油缸浮動式動力機構(gòu)如下：該機構(gòu)油缸的一端直接與連桿cd相連另一端不是固定在機架上, 而是可以隨著連桿cd的傾斜而運動, 故稱為油缸浮動式機構(gòu)。該機構(gòu)的拉桿也與連桿cd相連, 也能給飛機四桿機構(gòu)動力，從而

8、為液壓缸適當?shù)臏p下的負荷，缺點就是在運行過程中液壓缸擺角較大，使得液壓管路難于布置。還有就是不能在規(guī)定的范圍內(nèi)使整個機構(gòu)順利的收回。3：液壓缸與三角板鉸接在一起機構(gòu)如下：該機構(gòu)通過三角板與桿cd連接在一起，提供動力，液壓缸與三角板鉸接在一起，從而占用的空間較前兩種動力機構(gòu)少了較多，布置容易，能較好的滿足題目的要求。這也是飛機起落架的最終動力機構(gòu)。該機構(gòu)各桿長度如下：lbc=244mm lcd=436mm lec=100mm lef=144mm leg=269mm lgf=131mm lab=250mm液壓桿的長度ljf=為140mm, 液壓缸長度為145mm各參數(shù)確定： 前三點式起落架的主要幾

9、何參數(shù)包括：主輪距b、前主輪距b、停機角、著地角、防后倒立角、起落架高度h (1)停機角的確定: = 0 4按起飛要求，其最佳值應(yīng)能使飛機起飛距離最小。根據(jù)經(jīng)驗?。?2(2)著地角的確定：按著陸迎角確定=16(3)防后倒立角的確定：應(yīng)大于著地角=+2=18(4)前主輪距b的確定：fl=17.7(m) 取b=0.35*fl=6.195m) (5)起落架高度h 安裝起滑安裝著陸重心位置為0.5bl=8.85（m）前輪所承受的載荷最佳值為起飛重量的815%的條件及=18來確定前輪載荷qt，后輪載荷ht，飛機重量g 對主輪距取矩：qtb=ge由此得出：e=（815%）b 取e=0.1b=0.6195

10、(m) 則h=e/tan=1.90(m)減震器參數(shù)：(1) 飛機下沉速度減震器的行程取決于飛機下沉速度(接地時的垂直速度)、減震材料和接地時機翼升力。不同類型飛機的下沉速度(vv)不同：陸基飛機為3m/s，垂直起落飛機為4.5m/s，艦載飛機為67m/s。(2) 起落架過載飛機垂直速度的減速率稱為起落架過載，其決定了由起落架傳到機體上的載荷的大小，影響結(jié)構(gòu)重量和乘員/旅客的舒適性。不同類型飛機，起落架過載(ng)不同：大型轟炸機為23，商用飛機為2.73，通用航空飛機為3，空軍戰(zhàn)斗機為34，海軍戰(zhàn)斗機為56 三、運動分析 1、求各點的位移，見車廂舉升機構(gòu)運動簡圖：已知固定鉸鏈點的坐標 桿長 求

11、點j： 求點f： 求點g： 求點e： 求點c： 根據(jù)ced三點共線和lcd得： 求點b: 2、求各點的速度方程：分別對以上各點位移方程求對時間的一階導(dǎo)數(shù)，即可得到各點的速度方程。3、求各點的加速度方程：利用求得的各點的速度，對其再求一階導(dǎo)數(shù)，即可得到各點的加速度方程。4、各點的位移、速度、加速度曲線：構(gòu)件ab運動的角速度，角加速度曲線：構(gòu)件bc運動的位移，速度，加速度曲線： 構(gòu)件cd運動的位移，速度，加速度曲線： 構(gòu)件eg運動的位移，速度，加速度曲線：構(gòu)件gf運動的位移，速度，加速度曲線： 構(gòu)件fe運動的位移，速度，加速度曲線：構(gòu)件hg運動的角速度，角加速度曲線：構(gòu)件hl運動的角速度，角加速度

12、曲線：構(gòu)件lf運動的位移，速度，加速度曲線： 四、動態(tài)靜力及傳動角分析飛機共有三個飛機起落架，查資料知中型飛機約重12t,飛機滾輪與地面的摩擦系數(shù)約為0.4，可知單個飛機起落架所受地面的支持力 fn=40000n,與地面的摩擦力為ff=fn*0.4=16000n.為進行靜力分析將機構(gòu)分解如下：， 飛機起落架的動力機構(gòu)負責提供動力，當?shù)竭_死點時，將不再受力，固不進行分析。ab桿的平衡方程: bc桿的平衡方程: cd桿的平衡方程: 桿ab中的a與b點在運動中的受力與扭拒曲線如下：bc桿c點在運動中的受力與扭拒曲線如下：cd桿d點在運動中的受力與扭拒曲線如下：三角架點e在運動中的受力與扭拒曲線如下：

13、飛機起落架的傳動角檢驗： 把飛機起落架機構(gòu)按作用分成兩個桿組，一個桿組是由ab，bc，cd桿組成的死點機構(gòu)，另一桿組是由efg三角架，hg，jh桿組成的動力機構(gòu)，死點機構(gòu)的傳動角為角abc。利用adams軟件進行測量，結(jié)果如下：由圖可知在起落架整個過程中，死點機構(gòu)的傳動角均大于30度。動力機構(gòu)的傳動角如下圖： 其在運動過程中角度變化如下： 由圖可知在整個過程中傳動角均大于30度，固機構(gòu)的傳動角符合要求。 5、 飛機起落架液壓系統(tǒng)1 液壓系統(tǒng)工作原理設(shè)計液壓傳動系統(tǒng)主要由供壓部分(泵源回路)與工作部分(工作回路)所組成的。設(shè)計新的液壓系統(tǒng)，首先根據(jù)飛機起落架總體對液壓系統(tǒng)所提出的操縱要求,性能品

14、質(zhì)要求,可靠性要求選用合適的泵源回路與各操縱機構(gòu)的液壓工作回路組成整個起落架液壓系統(tǒng)。1) 液壓系統(tǒng)方案原理圖設(shè)計；2) 液壓原理方案說明書；3) 液壓系統(tǒng)可靠性、溫度估算；4) 方案總體評估說明。2 確定液壓系統(tǒng)主要參數(shù)液壓系統(tǒng)參數(shù)應(yīng)滿足標準化與規(guī)范化要求,為此進行系統(tǒng)參數(shù)設(shè)計前按總體要求首先確定：1) 液壓系統(tǒng)所用液壓油；2) 液壓系統(tǒng)的工作壓力等級；3) 液壓系統(tǒng)的工作范圍；4) 液壓裝置的尺寸及性能；5) 液壓系統(tǒng)的額定流量；6) 各管段的導(dǎo)管直徑。.3 選擇液壓附件,開展對新研制附件的設(shè)計工作 根據(jù)工作原理圖對附件的功能要求與所確定的系統(tǒng)主要參數(shù)選擇定型的液壓附件,對新研制的附件提出

15、指標要求,同時開展對輔助附件的設(shè)計工作。4 液壓系統(tǒng)的安裝調(diào)試通過試裝，把附件導(dǎo)管和主機機體結(jié)構(gòu)的連接關(guān)系最后確定下來，這這個基礎(chǔ)上可繪制液壓系統(tǒng)安裝圖，固定連接件的零構(gòu)件圖及編制導(dǎo)管表。5液壓系統(tǒng)工作性能核算 在完成液壓系統(tǒng)設(shè)計工作后，系統(tǒng)有關(guān)參數(shù)已基本確定，在生產(chǎn)、裝配與試驗前，應(yīng)用計算機對系統(tǒng)性能進行數(shù)字仿真核算，檢查所設(shè)計的液壓系統(tǒng)是否滿足性能指標要求，以便消除設(shè)計中的缺陷，改進設(shè)計，以保證生產(chǎn)出來的液壓系統(tǒng)能滿足性能指標要求。對飛機液壓系統(tǒng)應(yīng)進行：（1） 系統(tǒng)工作性能核算；（2） 系統(tǒng)工作溫度核算；（3） 系統(tǒng)頻率相應(yīng)核算；（4） 系統(tǒng)瞬態(tài)相應(yīng)核算 ；（5） 系統(tǒng)機械振動核算。6液壓

16、系統(tǒng)安裝、調(diào)試及性能試驗 按液壓系統(tǒng)的設(shè)計要求把整個系統(tǒng)在試驗室里組裝起來，通過1:1地面模擬試驗，對液壓系統(tǒng)進行全面的性能考核，通過模擬試驗?zāi)茉陲w機試飛前考核液壓系統(tǒng)性能，并對飛機產(chǎn)生過程中系統(tǒng)的重大更改作出鑒定，為進一步改進液壓系統(tǒng)設(shè)計和提高系統(tǒng)安全性提供重要保證。2 液壓系統(tǒng)設(shè)計指標及要求2.1 使用方面要求一個液壓系統(tǒng)往往包括多個工作部分，對它們各自都有不同的使用要求，大致可分為以下幾方面：2.1.1 不同的操縱特點工作部分液壓部件的操縱特點基本上可以劃分為兩類型：一類是傳動系統(tǒng)，它們有得要求完成一位或多位的方向控制，有的要求進行一級或多級的壓力控制，有的要求進行一速或多速控制；另一類

17、是伺服系統(tǒng)，它們要求液壓部件跟隨操縱指令變化而動作，常用的有機液伺服與電液伺服兩類系統(tǒng)。2.1.2不同的操縱順序按照整個系統(tǒng)的要求，了解整個使用過程中各液壓部件操縱的先后順序，哪些是單獨工作的，哪些復(fù)合運動的。對影響安全的液壓部件，還應(yīng)了解在應(yīng)急情況下有關(guān)部件的操縱情況。對不同的飛機還會有一些不同的使用要求。上述要求對液壓系統(tǒng)的布局與參數(shù)選擇有很大的影響。例如對伺服系統(tǒng)要求供壓泵源保持恒壓，而流量有變化要小。對某些危機及安全的液壓部件應(yīng)采用冗余措施，應(yīng)備有應(yīng)急操縱系統(tǒng)和應(yīng)急泵源。2.2 工作環(huán)境要求系統(tǒng)工作環(huán)境如最高與最低溫度、振動頻率與幅值、沖擊強度、過載大小、濕度大小、噪音強度、污染和腐蝕

18、情況對系統(tǒng)影響都比較大，所以應(yīng)注意。2.3 外載荷作用在液壓裝置上的外載荷基本有下述幾種類形:1) 質(zhì)量力作用在作動部件活動部分的重心上，它包括作動部件的重量和因飛機作加速運動或作動部件本身加速運動時產(chǎn)生的慣性矩。2) 外力（接觸力） 作用在作動部件表面上的力，例如飛機操縱面上作用的氣動力，壓緊機構(gòu)的壓緊力等。除了上述的主要載荷外，對液壓作動部件本身有上開鎖力，軸承與密封裝置產(chǎn)生的摩擦力及粘性阻尼力等。但這些力一般都比較小，在計算時通常按基本載荷的百分之幾加以估算。2.4 性能要求飛機總體對各動作部件所提出的性能要求時液壓系統(tǒng)設(shè)計的主要原始依據(jù)，它包括：動作部件的行程（或轉(zhuǎn)角），運動速度范圍，

19、加速度范圍，動作部件的位置誤差和同步動作的時間誤差等。下面列舉飛機液壓系統(tǒng)各個動作部件的收放時間的大致要求: 表2-1收放時間表機型收放起落架時間(s)收放減速板時間(s)剎車時間(s)殲擊機782左右1.5前線轟炸機20遠程轟炸機252.5 可靠性要求可靠性指標是液壓系統(tǒng)的一項重要指標,它往往被設(shè)計者忽略,液壓系統(tǒng)在使用過程中是較容易發(fā)生故障的系統(tǒng)之一,如果液壓系統(tǒng)的可靠性低,會使系統(tǒng)失去其使用價值。液壓系統(tǒng)可靠性指標有:1) 系統(tǒng)基本可靠性系統(tǒng)可靠性用平均無故障工作時間mtbf表示,該指標主要反應(yīng)對系統(tǒng)使用維護及修理后與后勤保障方面的要求。2) 工作壽命系統(tǒng)的返修期與報廢期,系統(tǒng)經(jīng)合理維修

20、與更換附件其工作壽命應(yīng)與整系統(tǒng)同壽。3) 系統(tǒng)故障容錯要求除了提高組成系統(tǒng)附件可靠性外,還應(yīng)該對系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)冗余組成提出故障容錯要求。對關(guān)鍵液壓系統(tǒng)的泵源部分應(yīng)滿足一次故障工作,二次故障安全的故障容錯要求。這樣對泵源最少有三套獨立系統(tǒng)。對關(guān)鍵工作部分應(yīng)滿足故障安全的容錯要求。應(yīng)有正常與應(yīng)急兩套相互獨立系統(tǒng)。2.6 重量要求對飛機上的液壓系統(tǒng)重量指標應(yīng)控制在整機重量的1左右，這個指標是比較嚴的，在實際中往往要超過這個數(shù)字的。按實際系統(tǒng)設(shè)計而定。3 液壓系統(tǒng)原理圖設(shè)計與參數(shù)初步估算根據(jù)整個液壓系統(tǒng)所提出的要求,選擇合適的工作回路與泵源回路組成液壓系統(tǒng)。工作部分要滿足各動作部件功能、可靠性能等方面的需

21、要;泵源部分應(yīng)滿足與工作部分協(xié)調(diào)一致。液壓系統(tǒng)工作部分工作時,系統(tǒng)泵源應(yīng)能立即提供所要求的功率;液壓系統(tǒng)停止工作時候應(yīng)能自動轉(zhuǎn)入卸荷狀態(tài)。選擇好的原理方案，是設(shè)計出高質(zhì)量液壓系統(tǒng)的基礎(chǔ)。下面原理是經(jīng)過幾個方案比較比較實際實用的一種，本次設(shè)計就以本系統(tǒng)展開。3.1 原理圖參照以前資料將液壓系統(tǒng)設(shè)計為下圖所示：圖3-1液壓系統(tǒng)圖3.2 液壓系統(tǒng)原理方案說明起落架收放系統(tǒng)的功能應(yīng)保證;收起位置時，鎖緊起落架，鉤子用于與設(shè)置在起落架上的碰鎖箍協(xié)作保持起落架在收起位置。起落架放下后，用支柱液壓缸鎖緊起落架;在收起落架過程中開鎖,起落架收放與上鎖等動作順序應(yīng)協(xié)調(diào).起落架收放回路主要是由一些基本順序回路組成

22、。本設(shè)計力求用于操作飛機起落架系統(tǒng)提供一種簡化的系統(tǒng)設(shè)計。操作如下：從飛機處于飛行中和起落架處在收起的狀態(tài)開始，驅(qū)動計算機6通過控制使隔斷閥3打開（接通閥的右位）開始，這樣就允許液壓泵4提供的高壓流體通過隔斷閥3進入油管路達到選擇器1（二位三通閥），由于此時三位四通電磁閥7是處于中位，所以上下兩管路都是連通于回油管路。隨后驅(qū)動計算機6將三位四通電磁閥7置于左邊位置，使壓力流體進入下管路，而上管路被保持連通于回油管路。于是，各起落架艙門被打開，各鉤子被液壓缸12控制而釋放各起落架，各起落架在液壓缸9作用下向下運動到放下位置，在這個位置上放開液壓缸11把支柱鎖住，由此將各起落架穩(wěn)定在它們的放下位置

23、。在飛機已經(jīng)著陸和隨后再起飛時，只需把三位四通電磁閥7置于右邊位置，就可使上管路連通壓力流體而下管路被保持連通于回油管路。這時收起液壓缸11釋放支柱，從而使各起落架可在各自的液壓缸9的驅(qū)動下被收起。一旦起落架達到了收起位置，鉤子就勾在起落架的碰鎖箍上而把起落架保持在收起位置。隨后起落架艙門重新關(guān)閉，而三位四通電磁閥7（還有艙門選擇器）被返回到中位。起落架放下過程中節(jié)流閥8中的單向閥處在關(guān)閉位置,回油只能經(jīng)過節(jié)流閥流出,減少了起落架.放下時的速度,緩和了撞擊.此外,還可以使起控制落架放下速度的液壓缸9比比控制鉤子和支柱的液壓缸12、11伸出速度慢些,起延時作用,以防止起落架撞壞機輪護板等。然而，

24、只要停止對隔斷閥3世家控制信號，它就會回到其停止位置，在這一位置上，二位三通閥1進被連通于回油管路。3.3 系統(tǒng)基本可靠性估算可根據(jù)附件類型，工作環(huán)境條件，從非電子附件可靠性手冊中查出附件的失效率，下表給出一般液壓附件失效率數(shù)據(jù)，查出失效率，查出有關(guān)附件的失效率，乘上環(huán)境因子k后，可按下式估算出系統(tǒng)的平均無故障工作時間。故障時間公式: (3-1)式中 為某類的附件數(shù)目; l為附件種類數(shù)目; 某附件的失效率; k 環(huán)境因子取80。表3-1其他閥選取表附件名稱故障次數(shù) 10-6/h下限平均上限電動泵2.258.727.4固定節(jié)流孔0.010.152.11溢流閥0.2243.927.25三通電磁閥1

25、.874.68.1液壓缸0.0050.0080.12壓力軟管0.1573.935.22發(fā)動機驅(qū)動泵1.128.7431.3液壓系統(tǒng)原理放案最后通過評比確定，目前常用的評比辦法是記分法，把評比的內(nèi)容按其重要性的主次給以一定分值，總分值最高的方案為當選方案。用這樣方法所選定的方案能夠比較全面的滿足總體提出要求。雖然在統(tǒng)計上發(fā)生的可能性很小，但是某些故障情況仍可能妨礙起落架的放下。例如，可以考慮發(fā)生了三位四通電磁閥7被卡死在某一中間位置，而將上、下管路都關(guān)斷的情況。在這種情況下，液壓缸9的環(huán)形腔室內(nèi)的液壓油不可能排出，因而各起落架被憋死，為了消除這一缺點，使這種液壓回路有安裝在各起落架附近的三個卸壓

26、閥14，各卸壓閥14在常態(tài)下是關(guān)閉的，但是在緊急時可以控制它們而使下管路和上管路連通于回油管路，這樣就可消除液壓油被鎖在液壓缸9、11、12的腔室里的任何危險。為此目的，各卸壓閥14、各二位三通閥1以及各鉤子都設(shè)有機電驅(qū)動元件，在這里，每個驅(qū)動元件由兩個在應(yīng)急計算機13的控制下的電動機構(gòu)成，在液壓回路的正常工作中出現(xiàn)故障時，飛行員可啟動應(yīng)急計算機13，以及把控制從驅(qū)動計算機6轉(zhuǎn)換到應(yīng)急計算機13.應(yīng)急計算機13一旦被啟用，它就驅(qū)動二位三通閥1而阻止壓力流體進入回路，并把進油管路連通于回油管路。隨后應(yīng)急計算機13控制各卸壓閥14，而將下管路、上管路都連通于回油管路。最后，應(yīng)急計算機13控制個鉤子

27、，使它們釋放各起落架，使各起落架在重力作用下下降到放下位置，在這個位置上，各支柱被彈簧機械地鎖住。4 系統(tǒng)主要參數(shù)的確定與估算4.1選擇系統(tǒng)所用液壓油系統(tǒng)液壓油選擇一般按飛機的總體要求確定,本次設(shè)計選取10號航空專用液壓油。下面是其性能指標:表4-1油指標表項目質(zhì)量指標實驗方法外觀紅色通明液體目測運動黏度gb/t25650c 不小于 10-50c 不大于1250機械雜質(zhì) 無gb/t511油膜質(zhì)量（65c+1c） 合格gb/t264密度（20c）850gb/t18844.2 選取系統(tǒng)工作壓力等級與系統(tǒng)工作溫度范圍4.2.1 系統(tǒng)壓力確定液壓系統(tǒng)工作壓力是系統(tǒng)的最基本參數(shù)之一，它對整個系統(tǒng)的性能有

28、很大影響，隨著液壓系統(tǒng)輸出功率增大，系統(tǒng)工作壓力等級有日益提高的趨勢?，F(xiàn)研究主要著眼于尋求最輕液壓系統(tǒng)重量的所謂最佳壓力.最早的結(jié)論是28mpa后來又以選擇不同的壓力等級來設(shè)計液壓系統(tǒng),結(jié)果表明在現(xiàn)有的材料條件下把現(xiàn)有的21mpa分別提高到28mpa,35mpa和42mpa,系統(tǒng)重量分別比原來輕5%,6%和4.5%所以認為系統(tǒng)的最佳壓力為32-35mpa.提高工作壓力等級對液壓系統(tǒng)會帶來密封困難,附件加工精度高,附件生產(chǎn)成本高,發(fā)熱量加大可靠性和壽命降低.因此在選取壓力等級時不能一味追求高壓結(jié)合實際情況選取本設(shè)計選取28mpa,由于要設(shè)計起落架根據(jù)材料選取22 mpa作為設(shè)計壓力。壓力選取具體

29、參照下圖： 圖4-1壓力曲線圖4.2.2 系統(tǒng)主參數(shù)給定液壓系統(tǒng)主要參數(shù)應(yīng)滿足標準化與規(guī)范化的要求，在此進行系統(tǒng)參數(shù)設(shè)計設(shè)定。1) 泵的輸出壓力pg=22mpa；2) 主起落架液壓缸的輸入壓力為p1=19.8mpa；3) 溢流閥工作壓力p=26.4mpa；4) 液壓系統(tǒng)的工作溫度范圍：-55c70c。4.3 確定執(zhí)行機構(gòu)的參數(shù) 在飛機液壓系統(tǒng)中，液壓缸被廣泛應(yīng)用于舵面的操縱，起落架，襟翼和減速板的收放，發(fā)動機尾噴口、進氣錐和燃油泵的操縱等場合?，F(xiàn)在以起落架主起液壓缸為設(shè)計實例:4.3.1 液壓缸設(shè)計1) 液壓缸的設(shè)計通常要求滿足下述最基本技術(shù)要求：(1) 承受最大的負載力，即輸出力p=6.12

30、5104n；(2) 輸出動作時間t7s；(3) 最大工作行程l=47.8。以上數(shù)據(jù)是由被操作對象的要求提出來的。例如起落架收放液壓缸的負載力p是根據(jù)作用在起落架上的空氣動力負載，起落架本身的重量以及慣性等來確定的。最大速度或動作時間t則是根據(jù)飛機的戰(zhàn)術(shù)技術(shù)所規(guī)定的收放時間提出來的，最大工作行程l則是根據(jù)起落架傳動圖從收起位置到放下位置之間的運動范圍提出的。為了滿足所提出的技術(shù)要求，設(shè)計液壓缸最基本的內(nèi)容在于保證其一定的有效面積，強度和不漏油，并滿足性能指標及使用要求。2）設(shè)計步驟和方法(1) 液壓缸的輸入壓力p是根據(jù)系統(tǒng)的工作壓力來確定液壓缸的輸入壓力p是根據(jù)系統(tǒng)的工作壓力來確定的，通常有三種

31、不同的觀點：其一，按最小重度觀點。經(jīng)理論計算和實驗檢驗，航空液壓系統(tǒng)總重量與系統(tǒng)工作壓力有關(guān)，目前系統(tǒng)認為的最佳壓力應(yīng)為pg=22mpa。所以，液壓缸的輸入壓力p1在考慮進油管路損失時，?。?p1=0.9pg=220.9=19.8mpa其二，按最佳強度觀點，此觀點在本質(zhì)上還是為了減小元件的尺寸和重量，不過是以材料強度為依據(jù)罷了，其結(jié)果形式為： （4-1）式中為液壓缸缸壁材料的許用應(yīng)力。這就是說，此種方法是按照液壓缸材料來確定壓力的 ，其壁厚應(yīng)滿足筒內(nèi)外徑比值其三，按液壓泵的實際工作壓力確定液壓缸的最大輸入壓力。即 （4-2）這種方法不能滿足最佳性能的要求，但卻是一種按具體問題采取具體解決的方法

32、。式子種的系數(shù)，是考慮到傳輸管路和控制閥的壓力損失。(2) 確定有效面積f內(nèi)徑d和桿徑d以雙面活塞桿液壓缸為例，根據(jù)經(jīng)驗數(shù)據(jù)取回油腔的壓力為p2=0.05p1那么輸入力公式變?yōu)椋?p=(p1-p2)f=(p1-0.05p1)f=0.95p1f （4-3）則有效面積的計算公式為： f=p/0.95p1=22/(0.9519.8)4.41810-3 （4-4）為了確定液壓缸內(nèi)徑d和活塞桿直徑d，按經(jīng)驗引入一個結(jié)構(gòu)系數(shù)即 m=d/d=0.250.7 （4-5）取m=0.56，式中m為結(jié)構(gòu)系數(shù)，低速小負載下取小反之取大值，由得下式 ；d=md （4-6）將 f=4.41810-3;m=0.56代入;得

33、 d=7.8 ; d=4.4;(3) 確定殼體壁厚和外徑dw根據(jù)（16d/3）計算公式 （4-7）式中為強度系數(shù)，（無縫鋼管 =1），c為考慮壁厚公差及侵蝕的附加厚度0.2cm=1.06+0.2=1.26cm據(jù)統(tǒng)計，飛機液壓缸一般屬于中等壁厚，故推薦用中等壁厚公式。壁厚確定后，按下式確定外徑dw dw=d+2=7.8+2.6=10.4 （4-8）(4) 確定密封裝置的型式和尺寸 液壓缸的密封裝置廣泛地采用圓界面橡膠圈。這種形式結(jié)構(gòu)簡單，裝卸方便，壽命長，在30mpa壓力下具有良好的密封性能。密封裝置按不同的工作條件來選擇。表4-2如下表為圓截面橡膠密封圈的各項要求密封型式圓截面橡膠密封圈密封原

34、理基于密封圈和被密封表面間的接觸壓力和側(cè)壓力作用而加強密封性密封材料硅橡膠；氟橡膠四塑料特殊技術(shù)要求要正確的計算和選擇壓縮率，正確選擇槽寬度配合精度和光度在超過15mpa的壓力下，一般增設(shè)保護擋圈，性能更可靠優(yōu)缺點及應(yīng)用結(jié)構(gòu)簡單裝卸方便成本低可用于35mpa以下壓力和溫度在-603000c范圍內(nèi)工作在飛機液壓系統(tǒng)中得到廣泛應(yīng)用關(guān)于密封裝置得原理理論計算在設(shè)計中修正了圓截面橡膠密封圈得 經(jīng)驗公式:圖4-2活塞密封圈示意圖 ; （4-9） 式中的s為活塞于內(nèi)腔的間隙，一般可用二級配合，壓力越高，s值越小。(5)確定液壓缸長度缸未伸出長度為l；活塞寬度;行程長；導(dǎo)向長度；結(jié)構(gòu)長度；導(dǎo)向套長度 （4-

35、10）式中k為隔離套長度。將式中的已知量帶入得：（見圖）圖4-3 缸結(jié)構(gòu)尺寸示意圖 （4-11） （4-12） （4-13） （4-14）(6) 驗算活塞桿縱向彎曲強度和穩(wěn)定性在一般情況下當桿與桿徑之比小于15時候，可不用驗算活塞桿縱向彎曲強度和 穩(wěn)定性比值大時候，可按下式公式進行驗算： （4-15）式中的為缸筒的慣性矩 為桿的慣性矩 因為 所以需要驗算 p=6.125104n故滿足條件。(7) 缸體與缸蓋的焊縫強度計算其焊縫應(yīng)力公式為： （4-16）式子 帶入可得： （4-17）故符合要求。4.3.2 確定液壓泵參數(shù)液壓泵的兩個主要參數(shù)為所承受的最大壓力于應(yīng)提供的最大流量.液壓泵所承受的最大

36、壓力有所選定的系統(tǒng)工作壓力確定.液壓泵應(yīng)提供的流量可按下述步驟確定:1) 計算液壓缸所需提供的流量已知液壓缸尺寸及其收放或收方速度要求,可按照下式計算液壓缸所需要的流量: （4-18）式中: -液壓缸有效工作面積;-液壓缸要求的收放速度;-液壓缸工作行程;-收方時間。2) 確定所有工作部分所需用的流量 （4-19）主起落架收放液壓缸與工作容積為cm3前起落架收放液壓缸與工作容積為cm3根據(jù)總體要求,起落架收起時間為7s,這起落架收放系統(tǒng)所需用的流量3) 確定液壓泵供油量液壓泵供油量根據(jù)上面算出的式子有以下公式可得:(1) 液壓系統(tǒng)存在內(nèi)部泄漏；(2) 帶動液壓泵的發(fā)動機轉(zhuǎn)速下降時,液壓泵的流量

37、下降；(3) 長期使用液壓泵使供油量下降；(4) 系統(tǒng)中有些控制閥直接流回油箱。因此,液壓泵的供油量應(yīng)為: （4-20）故液壓泵的供油量為故選取泵型號: cb-fd40理論排量/mlr(-1): 40.38壓力/mpa|額定: 22壓力/mpa|最高: 25轉(zhuǎn)速/rmin(-1)|額定: 2000轉(zhuǎn)速/rmin(-1)|最高: 3000轉(zhuǎn)速/rmin(-1)|最低: 600容積效率/%: 91總效率/%: 82驅(qū)動功率/kw(額定工作狀況): 31液壓系統(tǒng)的主要參數(shù)就是壓力和流量，他們是設(shè)計液壓系統(tǒng)，選擇液壓元件的主要依據(jù)。壓力決定與外載荷。流量取決于液壓執(zhí)行元件的運動速度和結(jié)構(gòu)尺寸。5 確定

38、系統(tǒng)其他附件及指標要求5.1閥5.1.1 液壓閥的選用（1） 溢流閥.溢流閥的基本功能是限定系統(tǒng)的最高壓力，防止系統(tǒng)過載或維持壓力近似恒定。本系統(tǒng)中選用二級同心先導(dǎo)式溢流閥，安裝在泵的出油口處，用來恒定系統(tǒng)壓力，防止超壓，保護系統(tǒng)安全運行。（2）單向閥.系統(tǒng)中多處要用到單向閥，也是必不可少的元件，它用來防止油液倒流，從而使執(zhí)行元件停止運動，或保持執(zhí)行元件中的油液壓力。還可是保持一定的背壓。（3） 電磁閥. 電磁閥就是用電磁力開啟或關(guān)閉的閥門。用在氣路或液路上。（4） 節(jié)流閥.在一定的閥口壓差作用下，通過改變閥口的通流面積，來調(diào)節(jié)其通過流量，因而可對液壓執(zhí)行原件進行調(diào)速。另外，節(jié)流閥實質(zhì)上還是一

39、個局部的可變液阻，因而還可利用它對系統(tǒng)進行加載。5.1.2溢流閥的主要性能（一）靜態(tài)特征溢流閥的靜態(tài)特征主要是指它的啟閉特性，其次，它的壓力調(diào)節(jié)范圍與卸荷壓力等也是要滿足的性能指標。啟閉特性溢流閥開啟和關(guān)閉過程中壓力隨流量而變化的關(guān)系稱為啟閉特性。溢流閥在開啟過程中，隨著流量的加大，閥口必須開打，這就要求進口壓力克服較大的彈簧力。因此，進口壓力不斷升高。即溢流閥控制的壓力隨流量加大而升高。同樣，在關(guān)閉過程中，隨著流量的減小，閥口關(guān)小，控制的壓力也不斷降低。因此，溢流閥控制的壓力實際上并不是一個恒定值，而是隨流量變化，如圖5-1（a）所示。圖中為調(diào)定壓力（通過額定流量時的壓力），為開啟壓力，為閉

40、合壓力。圖中的曲線稱為溢流閥的啟閉特性曲線。對應(yīng)于一定的調(diào)定壓力，溢流閥的開啟壓力和閉合壓力均較低。開啟壓力、閉合壓力與調(diào)定壓力之差稱為調(diào)壓差值。從曲線可見，閉合過程的調(diào)壓差值稍大于開啟過程的調(diào)壓差值。這事因為開啟與閉合過程中流量相同時，閥口開度相同，使彈簧力也相同，而開啟過程與閉合過程中閥芯上力的平衡關(guān)系不相同。 開啟過程： 彈簧力+閥芯摩擦力=液壓力 比和過程: 彈簧力+閥芯摩擦力+液壓力（a） （b）圖5-1 溢流閥的啟閉特性故相同流量時，閉合過程的液壓力稍小于開啟過程的液壓力，閉合過程的調(diào)壓差稍大于開啟過程的調(diào)壓差值。啟閉特性曲線如圖5-1（b）所示。希望調(diào)壓差值盡量小，使壓力隨流量的

41、變化盡量小，使溢流閥在不同溢流量下能盡量保持恒定的系統(tǒng)壓力，即啟閉特性曲線要陡。這就要求彈簧剛度小。但另一方面還希望溢流閥能控制的壓力高，使調(diào)壓范圍大。這就要求彈簧剛度大。直動式溢流閥對然結(jié)構(gòu)簡單，但不能克服上述兩方面性能對彈簧結(jié)構(gòu)要求矛盾，啟閉特性較差（曲線較平穩(wěn)）。只適于低壓小流量的情況，多用于遠程調(diào)壓閥或安全閥。先導(dǎo)式溢流閥利用導(dǎo)閥調(diào)節(jié)壓力，利用主閥通過大流量。導(dǎo)閥彈簧剛度大，使調(diào)壓范圍大，而且靈敏度高；主閥彈簧剛度小，使主閥可以通過大流量而啟閉特性曲線可以很陡。因此，先導(dǎo)式溢流閥性能好，適用于高壓大流量的情況。先導(dǎo)式溢流閥的啟閥特性見圖5-2。圖中，為主閥的開啟與閉合壓力，、為導(dǎo)閥開啟

42、與閉合壓力，為主閥流量，為導(dǎo)閥流量；曲線段為導(dǎo)閥工作段，（+）=曲線段為導(dǎo)閥與主閥同時工作段。啟閉特性主要與彈簧剛性、主閥芯活塞直徑、活塞上下邊面積差、阻尼孔參數(shù)有關(guān)，此外還與閥芯摩擦力及液動力有關(guān)。實際上隨著調(diào)定壓力的變化，調(diào)壓差值也變化。調(diào)成最高調(diào)定壓力時，調(diào)壓差值最大。開啟壓力和閉合壓力是衡量起筆特性的指標。由于開啟壓力和閉合壓力不容易測得很準，因此二級式溢流閥一般取額定流量q的1%對應(yīng)的壓力為開啟壓力和閉合壓力。/稱為閉合壓力比。兩個壓力比越大，兩個壓力比越接近，說明啟閉特性越好。一般要求開啟壓力比/95%，閉合壓力比/90%。圖5-2先導(dǎo)式溢流閥的啟閉特性2. 壓力調(diào)節(jié)范圍溢流閥的壓

43、力調(diào)節(jié)范圍表示它可以使用的壓力范圍。不但要求壓力調(diào)節(jié)范圍大，而且要求調(diào)節(jié)壓力時壓力均勻地變化。壓力調(diào)節(jié)范圍決定于調(diào)壓彈簧剛度。但彈簧剛度太大則調(diào)壓靈敏度高，這會給中低壓范圍的壓力調(diào)節(jié)帶來困難。因此往往用幾根不同剛度的彈簧來分段調(diào)節(jié)壓力。3. 卸荷壓力溢流閥可作卸荷閥使用。要求卸荷時壓力損失盡量小。卸荷壓力就是溢流閥以額定流量卸荷時的壓力損失。它反應(yīng)卸荷狀態(tài)下液壓泵的功率損失程度。卸荷壓力的大小主要決定于主閥彈簧、主閥活塞和主閥閥口的結(jié)構(gòu)參數(shù)。主閥彈簧是軟彈簧，有的閥當主閥上的節(jié)流孔壓力降為0.080.1mpa時，作為在閥芯上的液壓力足以將彈簧壓至最大壓縮量，閥口完全打開，使卸荷壓力為0.10.

44、2mpa。（二）動態(tài)特性1. 壓力超調(diào)量和壓力超調(diào)穩(wěn)定時間在執(zhí)行原件換向、或停止運動、或負載突然加大時，液壓系統(tǒng)中將因為油液流動突然受阻而產(chǎn)生壓力沖突。壓力沖擊可能引起原件損壞、導(dǎo)管破裂或其它故障。如果系統(tǒng)中的溢流閥反應(yīng)速度快，能夠立即打開閥口作相應(yīng)的溢流，則沖擊壓力的峰值可以減小。其次，在溢流閥處于溢流情況下，工作機構(gòu)突然運動時，由于流量不能即使充分供應(yīng)，系統(tǒng)壓力可能會暫時下降。如果溢流閥反應(yīng)速度快，能夠即使將閥口關(guān)小，減小溢流量，則壓力下降程度就小?？焖傩允莿討B(tài)性能之一，可以通過動態(tài)試驗來了解溢流閥這一動態(tài)性能。使溢流閥在零壓力、不溢流的情況下，突然變?yōu)樵陬~定壓力作額定流量溢流，則系統(tǒng)壓力

45、會出現(xiàn)瞬時壓力峰值。這個壓力峰值超過額定壓力的數(shù)值稱為壓力超調(diào)量，用表示。從溢流閥突然溢流到出現(xiàn)壓力峰值，再到系統(tǒng)壓力穩(wěn)定在額定壓力水平上，需要一定的時間，即壓力超調(diào)穩(wěn)定時間，用表示。希望溢流閥的壓力超調(diào)量小，壓力超調(diào)穩(wěn)定時間短。圖5-3所示為溢流閥的動態(tài)過程曲線。圖5-3溢流閥的動態(tài)過程曲線圖 5-4溢流閥的卸荷及壓力回升曲線溢流閥的開始卸荷與停止卸荷過程也是動態(tài)過程。有卸荷時間與壓力回升時間兩個動態(tài)指標。卸荷時間是指卸荷信號發(fā)出后，溢流閥從額定壓力降至卸荷壓力所需的時間，用表示（見圖5-4）.壓力回升時間是指停止卸荷信號發(fā)出后，溢流閥從卸荷壓力回升到額定壓力所需的時間，用表示。一般=0.5

46、1.5s，=0.030.09s。從圖5-4可見，用停止卸荷過程試驗也可取得壓力超調(diào)量及超調(diào)穩(wěn)定時間。2. 壓力穩(wěn)定性當溢流閥作定壓閥用時，由于液壓泵有流量脈動，系統(tǒng)負載有波動，會使溢流閥的導(dǎo)閥和主閥產(chǎn)生振動，引起系統(tǒng)壓力在調(diào)定壓力附近作頻繁的壓力波動。用壓力表指示出來的這種壓力波動稱為壓力擺振。這是溢流閥的壓力穩(wěn)定性問題，也是一個動態(tài)性能。壓力穩(wěn)定性差，壓力振擺值就大。嚴重時會使溢流閥產(chǎn)生劇烈的振動和發(fā)出呼嘯聲，使系統(tǒng)不能正常工作。引起壓力振擺也有溢流閥本身的因素，如錐閥與閥座接觸不良或磨損，油液污染使節(jié)流孔不通暢引起主閥芯運動不正常，主閥芯與閥體配合不良使運動不靈活。要提高壓力穩(wěn)定性，一方面

47、要避免閥的自振頻率與外界擾動頻率相重合或成倍數(shù)，另一方面要求閥芯運動時有一定的阻尼，或在閥的結(jié)構(gòu)上采取一些消振措施。系統(tǒng)閥部分選取標準件，具體選取按照下表：表5-1閥選取表名稱額定流量額定壓力型號確定溢流閥36.226.4dbd6-30單向閥3222sv6pb電磁閥36.22234weh28節(jié)流閥3222mkg125.2 油箱的確定與散熱面積估算油箱的總?cè)莘e包括兩部分:一部分是油液所占空間;另一部分是空氣所占的空間。估算油箱容積一般是以停機加油狀態(tài)的油面做為計算時的標準.對油箱提出一下要求：（1） 油箱應(yīng)能儲存足夠的油液，以滿足液壓傳動系統(tǒng)正常工作的需要；（2） 油箱應(yīng)有足夠的表面面積，以利于散發(fā)工作中產(chǎn)生的熱量，保證油液在允許的溫度范圍內(nèi)工作；（3） 油箱應(yīng)能保證外部的污物不易侵入，保證液壓油泵正常吸油，保證回流油耶有分離氣體與沉淀雜物的