1、飛機系統(tǒng)課程設(shè)計（ 2014 2015 學(xué)年度第2 學(xué)期）飛機起落架收放實驗臺設(shè)計報告專業(yè)：飛行器制造工程班級：120146A組號：第五組組員：120146101蔡東120146121邵冠豪120146122史佳針120146123蘇揚2015 年 6 月 29 日目錄1. 設(shè)計任務(wù)和要求32. 實驗臺液壓回路設(shè)計42.1 液壓系統(tǒng)原理圖設(shè)計與參數(shù)初步估算32.2 系統(tǒng)主要參數(shù)的確定與估算42.3 防墜安全措施 1112193. 起落架收放構(gòu)架設(shè)計3.1 確定執(zhí)行機構(gòu)的參數(shù)123.2 液壓缸設(shè)計143.3 確定密封裝置的型式和尺寸 173.4 鎖機構(gòu)和作動筒184. 起落架實驗臺臺架設(shè)計5.

2、實驗臺控制和指示系統(tǒng)設(shè)計205.1 起落架實驗臺控制系統(tǒng)方案 205.2 操作臺操作界面設(shè)計225.3 實驗臺操作方法 235.4 起落架實驗臺數(shù)據(jù)采集系統(tǒng) 246. 總結(jié) 267. 小組分工 268. 參考資料 271. 設(shè)計任務(wù)和要求設(shè)計任務(wù) ：設(shè)計以 B737 飛機主起落架為參考物的液壓起落架收放實驗臺，對起落架實現(xiàn)收放，同時對起落架的收放速度進(jìn)行控制和收放壓力監(jiān)控的作用。設(shè)計要求：1 .掌握B737飛機主起落架的基本結(jié)構(gòu)參數(shù)（含尺寸、重量）2. 計算起落架收放系統(tǒng)參數(shù)（含力矩、速度、運動學(xué)規(guī)律等）3. 根據(jù)起落架的參數(shù)確定實驗臺架的結(jié)構(gòu)參數(shù)4. 根據(jù)參考資料設(shè)計液壓實驗臺（含優(yōu)化設(shè)計）

3、5. 根據(jù)參數(shù)對液壓實驗臺元器件進(jìn)行選件。設(shè)計內(nèi)容：1. 參考B737飛機部件修理手冊（CMM,掌握起落架的結(jié)構(gòu)尺寸、重量、收 放做動筒連接位置；2. 設(shè)計收放起落架所需力矩、 收放的速度、 運動軌跡等特征參數(shù)； 根據(jù)起落 架的結(jié)構(gòu)參數(shù)和收放系統(tǒng)的性能參數(shù)，設(shè)計收放系統(tǒng)實驗臺架的結(jié)構(gòu)參數(shù)；3. 根據(jù)起落架收放原理設(shè)計液壓收放實驗臺， 并對其進(jìn)行必要的優(yōu)化， 達(dá)到 項目的要求；4. 參考技術(shù)文件選擇必要的液壓元件 （含液壓泵站、 收放做動筒、 控制元件、 壓力表、流量計等）2.實驗臺液壓回路設(shè)計2.1 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

4、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。方案原理圖如下:方案原理說明：如圖所示為飛機起落架收放回路， 液壓泵2從油箱1吸油，具排 油經(jīng)過濾油器3、單向閥5供向三位四通電磁換向閥7, 一小部分油液為蓄能器6 充壓。 若液壓泵 2 出口壓力超過調(diào)定值， 則安全活門 4 打開， 接通回油路卸壓。單向閥 5 防止蓄能器6

5、的壓力油倒流。起落架放下過程如下 : 當(dāng)按下起落架放下按鈕， 換向閥 7 右端的電磁鐵通電，將高壓油接通至放下回路。 高壓有首先進(jìn)入開鎖液壓缸的無桿腔， 推動活塞向左運動， 使起落架的鉤鎖開鎖， 開鎖后活塞將中間的油路打開， 高壓油便通過開鎖液壓缸 8 進(jìn)入起落架收放液壓缸10 的無桿腔，推動活塞放下起落架。同時，開鎖液壓缸的無桿腔8 和起落架液壓缸有桿腔的油液，經(jīng)過換向閥 7、回油總管流回到郵箱。單向節(jié)流閥 11 使起落架放下行程時形成較大的回油阻力，以減少起落架放下速度和撞擊。 由于液壓鎖的閉鎖作用， 溫度上升時油液無處膨脹， 故設(shè)熱安全閥 11，在超壓時經(jīng)它卸壓。按下起落架收起按鈕時，為

6、起落架收起過程，與收起過程相反。2.2 系統(tǒng)主要參數(shù)的確定與估算2.2.1 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BMS3-11液壓油2.2.2 選取系統(tǒng)工作壓力等級與系統(tǒng)工作溫度范圍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。現(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21MP盼別提高到28MPa,35MP和42MPa系統(tǒng)重量分別比原來輕5%,

7、6%5 4.5%所以認(rèn)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 20.7MPa作為設(shè)計壓力。壓力選取具體參照下圖:圖4-1壓力曲線圖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(biāo)準(zhǔn)化與規(guī)范化的要求，在此進(jìn)行系統(tǒng)參數(shù)設(shè)計設(shè)7£o 泵的輸出壓力Pg=22MPa 主起落架液壓缸的輸入壓力為 P1=20.7MPa 溢流閥工作壓力P=27MPa 液壓系統(tǒng)的工作溫度范圍：-55° C

8、700 C; 根據(jù)數(shù)據(jù)經(jīng)驗，取回油腔的壓力（背壓）為P2=0.8Mpa3）確定液壓泵的流量和選取其型號液壓泵的兩個主要參數(shù)為：額定壓力和實際流量。液壓泵的額定壓力就是液 壓系統(tǒng)的工作壓力為：22Mpq液壓泵應(yīng)提供的流量和型號可按以下步驟確定。a,計算液壓泵的實際流量起落架放下的活塞桿的速度為：V =L/t =30/8=3.75cm/s®式中L-活塞桿的最大工作行程t-活塞桿伸出的時間（即起落架放下的時間）根據(jù)液壓缸有效工作面積及其活塞桿收放速度，可按照下式計算液壓缸所需 的流量：Qi = AV0式中：A2i-液壓缸有效桿腔有效工作面積；V 2 液壓缸要求的收放速度Q =£

9、Qi =6.74L/min另外，考慮到： 液壓系統(tǒng)存在內(nèi)部泄露； 帶動液壓泵的發(fā)動機轉(zhuǎn)速下降時，液壓泵的流量下降；長期使用液壓泵使供油量下降； 系統(tǒng)中有些控制閥直接回流郵箱。設(shè)定以上以上幾種泄露量之和為 £ AQ,并根據(jù)經(jīng)驗取值為：5.89L/min液壓泵實際流量為：Q =12.63L/min在根據(jù)工作壓力去查相關(guān)手冊選擇型號。4）選取液壓泵的型號為實現(xiàn)起落架收放速度調(diào)節(jié)，故選取變量泵。根據(jù)以上計算數(shù)據(jù)，查G）表2,185得型號為：XM-F900變量斜盤式軸向柱塞 泵。基本參數(shù)：理論排量：900ml/r額定壓力：20/25Mpa理論輸出轉(zhuǎn)矩：100/125N m最高轉(zhuǎn)速：2575r/

10、min最低轉(zhuǎn)速：3220r/min額定功率：25kW2.2.3液壓系統(tǒng)中其他元件的選擇1）閥的選擇系統(tǒng)中各閥均選用標(biāo)準(zhǔn)件，查閱。1中各表，具體選取如下:名稱型號確定通徑mm額定流量L/min額定壓力Mpa最高壓力Mpa開啟壓力Mpa調(diào)壓范圍Mpa溢流閥1YF-L(B)10H4104031.516-31.5溢流閥2YF-L(B)10H4104031.516-31.5單向閥2D104031.50.045單日流閥M10G(K)1.2105031.5電磁換向閥34B-H10B-T104031.52）濾油器的選擇根據(jù)濾油得承壓能力，過濾精度，流通能力，阻力壓降及過濾容量等方面要求 來選擇濾油器.對不同用

11、途于壓力等級得系統(tǒng)與附件來選取濾油器得過濾精度。不同安裝位置對濾油器及吸油管的要求： 油箱吸入口濾油器把過濾元件直接安排在油箱內(nèi) ，這樣安排結(jié)構(gòu)簡單， 但維護(hù)不便.其過濾精度一般為125um.在吸油管路上一般不裝濾油器，如果液壓 泵要求在吸油管上安裝濾油器，應(yīng)保證濾油器的壓力降不妨礙液壓系統(tǒng)工作，濾 油器內(nèi)應(yīng)裝有安全活門. 液壓泵出口濾油器與回油濾油器.液壓泵出口濾油器應(yīng)有足夠的強度， 在選用濾油器時應(yīng)注意過濾元件的溫度要求 ，其過濾精度一般為10Nm.在滿足 系統(tǒng)反壓的要求下可選用精度較高的回油濾油器 . 高精度附件入口處的濾油器.在通向助力器，舵機及各種精密附件的管 路上均安置保護(hù)濾油器.

12、濾油器中不允許加載安全閥，濾油器的過濾精度應(yīng)按附件要求選取.液壓泵循環(huán)管路濾油器.循環(huán)管路內(nèi)油液往往會帶有磁性的金屬雜質(zhì)在管路上安裝磁性濾油器.安裝在循環(huán)管路上的濾油器具助力不應(yīng)影響液壓泵正 常工作。查O表5.16選擇粗濾油器為 WU -40x180查O表5.20選擇精濾油器為ZU -H40X10S3）蓄能器的選擇蓄能器是把壓力油的壓力能儲存在耐壓容器內(nèi)，需要時再將其釋放出來的一種裝置。它在液壓系統(tǒng)中的用途有：作輔助動力源在間歇工作或?qū)崿F(xiàn)周期性動作循環(huán)的液壓系統(tǒng)中，蓄能器可以把液壓泵輸出 的多余壓力油儲存起來。當(dāng)系統(tǒng)需要時，由蓄能器釋放出來。這樣可以減少液壓 泵的額定流量，從而減小電機功率消耗

13、，降低液壓系統(tǒng)溫升。系統(tǒng)保壓或作緊急動力源對于執(zhí)行元件長時間不動作，而要保持恒定壓力的系統(tǒng)，可用蓄能器來補償 泄漏，從而使壓力恒定。對某些系統(tǒng)要求當(dāng)泵發(fā)生故障或停電時， 執(zhí)行元件應(yīng)繼 續(xù)完成必要的動作時，需要有適當(dāng)容量的蓄能器作緊急動力源。 吸收系統(tǒng)脈動，緩和液壓沖擊；蓄能器能吸收系統(tǒng)壓力突變時的沖擊， 如液壓泵突然啟動或停止，液壓閥突 然關(guān)閉或開啟，液壓缸突然運動或停止；也能吸收液壓泵工作時的流量脈動所引 起的壓力脈動，相當(dāng)于油路中的平滑濾波（在泵的出口處并聯(lián)一個反應(yīng)靈敏而慣 性小的蓄能器）。查表5.2選擇蓄能器NXQA-1.6/31.5-L2.3防墜安全措施在液壓舉升系統(tǒng)中，為防止意外情況

14、發(fā)生時由于負(fù)載自重而超速下落，常設(shè)置一種當(dāng)管路中流量超過一定值時自動切斷油路的安全保護(hù)閥，即限速切斷閥。限速切斷閥1 一牌體2 -堆閥3-彈箕4持黑圖所示為一錐閥式限速切斷閥。圖中錐閥2上有固定節(jié)流孔，其數(shù)量及孔徑 由所需的流量確定。錐閥在彈簧3的作用下由擋圈4限位，錐閥口開至最大。當(dāng) 流量增大，固定節(jié)流孔兩端壓差作用在錐閥上的力超過彈簧預(yù)調(diào)力時， 錐閥開始 往右移動。當(dāng)流量超過一定值時，錐閥會完全關(guān)閉而使液流切斷。 反向作用時無 限流作用。3.起落架收放構(gòu)架設(shè)計c向小；石，3.1確定執(zhí)行機構(gòu)的參數(shù)收放過程過程中受力計算1 7 78Mg = F1 cos放下時：11Mg=F1 = = 18.5

15、45KNcos1放下力矩：M 1=F1sin"L = 5442N m收上時:Mg = F2 sin1=M 2 = Mg 金 L_2F2 sin L = 1349.4 N m31,收上力矩：M 3 = Mg L = 577.5N m故起落架液壓缸的設(shè)計要滿足以下要求 承受最大的負(fù)載力，即輸出力F=18.545KN 起落架收起時間Ti =8s,放下時間T2=13s； 最大工作行程L=30 cm。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(fù)載力P是根據(jù)作用在起落架上的空氣動力負(fù)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)參考AMW冊說明，需要保證

16、起落架放下時 間在13s或更少時間以內(nèi)，收起時間在 9秒或更少時間以內(nèi)。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(biāo)及使用要求。3.2液壓缸設(shè)計3.2.1 液壓缸的輸入壓力 P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，通常有三種不同的觀 點' 八、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(rèn)為的最佳壓力應(yīng)為 Pg=20MPa所以，液壓缸的輸入 壓力Pi在考慮進(jìn)油管路損失時，取： R =0.9R

17、 =20.7x0.9 = 18.63MPa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：pi = 0.25卜式中。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，具壁厚應(yīng)滿足筒內(nèi)外徑比值 %=近其三，按液壓泵的實際工作壓力確定液壓缸的最大輸入壓力。即pi -0.80.9pg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。式子種的系數(shù)，是考慮到傳輸管路和控制閥的壓力損失。3.2.2 確定有效面積F內(nèi)徑D和桿徑d起落架推力公式：FlD2(R -P2 計 d2P2、m34(1)液壓

18、缸的輸出力F1=F=18.545KN(2)機械效率的取值可根據(jù)密封形式來確定，通常橡膠密封時取“m=0.95D2(3)去液壓缸的速比為2,即2D 2所以,D -d將以上數(shù)據(jù)代入F1公式中D = V2d可得：d=26.1mmD=36.9mm根據(jù)口表3.50和表3.51液壓缸、氣缸內(nèi)徑及活您卜I " f l系列C GB T2J4S-1993 )(1)液壓缸、氣缸的缸筒內(nèi)在尺寸系列mnis40125(280)1050(140)3201263160“60 J16SO(ISO)40020(90)200(450)25100(220)50032(110)250括號內(nèi)數(shù)值為非優(yōu)先選用(2)液壓缸、氣

19、缸的活塞桿外徑尺寸系列mm4IS4511028052050125A2062?5614036082563160102870ISO1232SO2001436902201640100250d=30mm D=40mm則主起落架液壓缸兩腔的實際有效面積為A = ' D2 = 4.91cm24A2 =-(D2 -d2 )= 7.66cm2®4液壓缸的拉力公式：F2=D2P1_P2 _d2R 】 = 16.884kN故上面所求的D d滿足工作要求。查03.56表，對于主起落架液壓缸，其型號可以選用：HSG.L-80/50.H3.2.3 最大工作行程和最小導(dǎo)向長度、活塞寬度液壓缸的最大工作行

20、程，可根據(jù)工作機械動作所要求的極限位置的距離來確 定，本系統(tǒng)中給定的主起落架液壓缸的行程為300mm按O表3.52規(guī)定的液壓缸工作行程系列，向最大圓整去標(biāo)準(zhǔn)值，故選主起落架液壓缸的最大行程為320mm液壓缸的最小導(dǎo)向長度，是指當(dāng)活塞桿全部外伸時，從活塞支撐面到導(dǎo)向套 滑動面中點距離。如導(dǎo)向套的長度太小，將使液壓缸因間隙引起的初始撓度增大， 從而影響液壓缸的穩(wěn)定性。對于一般液壓缸，其最小導(dǎo)向長度H應(yīng)滿足下式要求202H 一 35mm活塞的寬度B取缸筒內(nèi)徑D的0.6-1.0倍B =0.6D =24mm3.2.4 缸筒壁厚和外徑的計算采取中壁厚缸筒，采用無縫鋼管，則缸筒壁厚計算公式為:PD2.3 P

21、式中P-液壓缸的最大工作壓力，P=22MpaD-缸筒內(nèi)徑kL-缸筒材料的許用應(yīng)力，取 80Mpa將上面數(shù)據(jù)代入公式得5 = 5.43mm取整得二=6mm缸筒壁厚確定后，由下式確定缸筒外徑：D2 = D+26=52mm03.3 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30MPaffi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。密封形式圓截面橡膠密封圈密封原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 要求

22、15mpm勺壓力下，一般增設(shè)保護(hù)擋圈，性能更可靠優(yōu)缺點及結(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 應(yīng)用范圍內(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：活塞密封圈示意圖 Bb = (1.3 1.5)d= 1.2 d = 30mmc=0.8d=30mm s = (0.1 0.001)mm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。3.4 鎖機構(gòu)和作動筒上位鎖液壓缸和下位鎖液壓缸的作用力很小， 故其規(guī)格也很小，所需要的工 作液體也少，它們對確定液壓泵的參數(shù)作用不大，其型號可以選HSG.L-4

23、0/25.H , 在此不做過多討論。4.實驗臺臺架設(shè)計根據(jù)所設(shè)計的起落架收放機構(gòu)，設(shè)計起落架收放實驗臺臺架如圖所示，實驗 臺臺架所用材料為10號低碳鋼。J50010005.實驗臺控制和指示系統(tǒng)設(shè)計5.1 起落架實驗臺控制系統(tǒng)方案T:V:溫度傳感器速度傳感器操作臺立體圖4.2操作臺操作界面設(shè)計A:最大流量顯示屏D:最小流量顯示屏B:最大壓力顯示屏E:最大壓力顯示屏C:液壓油溫度顯示屏F：當(dāng)前速度顯示屏G:壓力計量表H:流量計量表1:操作臺總開關(guān)（開）2:操作臺總開關(guān)（關(guān)）3:泵站啟動按鈕4:泵站停止按鈕5:流量增大按鈕6:流量減小按鈕7:手動溢流力始按鈕8:手動溢流停止按鈕9:數(shù)據(jù)清零按鈕10:

24、起落架收起按鈕11:起落架放下按鈕12:緊急關(guān)斷按鈕5.3 實驗臺操作方法1、開機1) 按下左邊的實驗臺總開關(guān)。2) 按下“泵站啟動”按鈕啟動液壓泵站。3) 開機完成，可以進(jìn)行實驗臺的其他操作。2、關(guān)機1) 按下“泵站停止”按鈕停止液壓泵站。2) 按下實驗臺總開關(guān)。3、實驗臺清零開始新的起落架收放實驗時，按下 “數(shù)據(jù)清零”按鈕，將左邊屏幕上的數(shù)據(jù)清零，并重新測試液壓回路中的初始壓力大小。4、實驗操作1) 進(jìn)行實驗前的準(zhǔn)備，首先檢查飛機起落架是否吊裝至正確的工作位置，接頭處是否連接牢固，將初始數(shù)據(jù)清零。2) 按下“泵站啟動”按鈕，并記錄實驗初始數(shù)據(jù)。3) 準(zhǔn)備工作就緒，按下“起落架收起”按鈕進(jìn)行

25、起落架收起實驗。4) 收起實驗結(jié)束后，記錄相關(guān)數(shù)據(jù)。5) 按下“起落架放下”按鈕進(jìn)行起落架放下實驗，并記錄相關(guān)數(shù)據(jù)。6) 記錄完畢，按下“手動溢流停止”按鈕，泵站停止給實驗臺提供壓力。7) 實驗完畢后，進(jìn)行關(guān)機操作。5、緊急斷開實驗中遇到異常情況時，按下“緊急關(guān)斷”按鈕，斷開電源。5.4起落架實驗臺數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)5.4.1 系統(tǒng)簡介該起落架試驗系統(tǒng)包括：信號采集系統(tǒng)和控制系統(tǒng)。信號采集系統(tǒng)主要由傳 感器組成，包括：1個壓力傳感器和1個流量傳感器。控制系統(tǒng)主要由實驗臺控 制按鈕和可調(diào)節(jié)伺服閥組成。壓力流星信號調(diào)理A/D轉(zhuǎn)換 實驗臺液壓裝動伺服閥輸出驅(qū)動電路5.4.2 傳感器的選擇壓力儀表：根據(jù)系統(tǒng)要求，選用PT214/214B壓力傳感器，相關(guān)技術(shù)參數(shù)如下:量程系列:0 0.2 250Mpa總精度：0.1,0.2,0.