飞机起落架液压系统设计

前言任何人造的飞行器都有离地升空的过程，而且除了一次性使用的火箭导弹和不需要回收的航天器之外，绝大部分飞行器都有着陆或回收阶段。对飞机而言，实现这一起飞着陆功能的装置主要就是起落架。起落架就是飞机在地面停放、滑行、起飞着陆滑跑时用于支撑飞机重力，承受相应载荷的装置。简单地说，起落架有一点象汽车的车轮，但比汽车的车轮复杂的多，而且强度也大的多，它能够消耗和吸收飞机在着陆时的撞击能量。概括起来，起落架的主要作用有以下四个1）承受飞机在地面停放、滑行、起飞着陆滑跑时的重力；2）承受、消耗和吸收飞机在着陆与地面运动时的撞击和颠簸能量；3）滑跑与滑行时的制动；4）滑跑与滑行时操纵飞机。在过去，由于飞机的飞行速度低，对飞机气动外形的要求不十分严格，因此飞机的起落架都是固定的，这样对制造来说不需要有很高的技术。当飞机在空中飞行时，起落架仍然暴露在机身之外。随着飞机飞行速度的不断提高，飞机很快就跨越了音速的障碍，由于飞行的阻力随着飞行速度的增加而急剧增加，这时，暴露在外的起落架就严重影响了飞机的气动性能，阻碍了飞行速度的进一步提高。因此，人们便设计出了可收放的起落架，当飞机在空中飞行时就将起落架收到机翼或机身之内，以获得良好的气动性能，飞机着陆时再将起落架放下来。然而，有得必有失，这样做的不足之处是由于起落架增加了复杂的收放系统，使得飞机的总重增加。但总的说来是得大于失，因此现代飞机不论是军用飞机还是民用飞机，它们的起落架绝大部分都是可以收放的，只有一小部分超轻型飞机仍然采用固定形式的起落架。所以说设计设计一种安全可靠性能良好和轻便的飞机起落架液压控制系统是十分必要的。本次设计就一这论题展开设计。1绪论液压技术是一门古老而又兴起的学科,随着技术的不断革新近百年来又长足的进展。它被广泛的应用在各行各业中,诸如,机床液压、矿山机械、石油化工、冶炼技术以及航天航空等方面。可以说液压技术的发展,密切关系着我国计民生的许多方面。正确合理的设计和使用液压系统,对于提高各类液压机械装置的工作品质和技术经济性能更具有重要意义。飞机液压系统设计可以说是极具代表性能的液压系统设计,现在就以飞机起落架液压系统作为本次设计。本次设计飞机起落架液压系统设计主要包括下述内容11液压系统工作原理设计液压传动系统主要由供压部分泵源回路与工作部分工作回路所组成的。设计新的液压系统，首先根据飞机起落架总体对液压系统所提出的操纵要求,性能品质要求,可靠性要求选用合适的泵源回路与各操纵机构的液压工作回路组成整个起落架液压系统。1液压系统方案原理图设计；2液压原理方案说明书；3典型工作剖面液压系统使用功率说明；4液压系统可靠性、温度估算；5方案总体评估说明。12确定液压系统主要参数液压系统参数应满足标准化与规范化要求,为此进行系统参数设计前按总体要求首先确定1液压系统所用液压油；2液压系统的工作压力等级；3液压系统的工作范围；根据机构执行系统工况,负载及性能要求,确定各工作回路所要求的输出功率及泵源回路应提供的功率,从而确定4液压装置的尺寸及性能；5液压系统的额定流量；6各管段的导管直径。13选择液压附件,开展对新研制附件的设计工作根据工作原理图对附件的功能要求与所确定的系统主要参数选择定型的液压附件,对新研制的附件提出指标要求,同时开展对辅助附件的设计工作。14液压系统的安装调试按液压系统的设计要求把整个系统在试验室里组装起来，通过11地面模拟试验，对液压系统进行全面的性能考核，通过模拟试验能在飞机试飞前考核液压系统性能，并对飞机产生过程中系统的重大更改作出鉴定，为进一步改进液压系统设计和提高系统安全性提供重要保证。2液压系统设计指标及要求21使用方面要求一个液压系统往往包括多个工作部分，对它们各自都有不同的使用要求，大致可分为以下几方面211不同的操纵特点工作部分液压部件的操纵特点基本上可以划分为两类型一类是传动系统，它们有得要求完成一位或多位得方向控制，有得要求进行一级或多级的压力控制，有的要求进行一速或多速控制；另一类是伺服系统，它们要求液压部件跟随操纵指令变化而动作，常用的有机液伺服与电液伺服两类系统。212不同的操纵顺序按照整个系统的要求，了解整个使用过程中各液压部件操纵的先后顺序，哪些是单独工作的，哪些复合运动的。对影响安全的液压部件，还应了解在应急情况下有关部件的操纵情况。对不同的飞机还会有一些不同的使用要求。上述要求对液压系统的布局与参数选择有很大的影响。例如对伺服系统要求供压泵源保持恒压，而流量有变化要小。对某些危机及安全的液压部件应采用冗余措施，应备有应急操纵系统和应急泵源。22工作环境要求系统工作环境如最高与最低温度、振动频率与幅值、冲击强度、过载大小、湿度大小、噪音强度、污染和腐蚀情况对系统影响都比较大，所以应注意。23外载荷作用在液压装置上的外载荷基本有下述几种类形1质量力作用在作动部件活动部分的重心上，它包括作动部件的重量和因飞机作加速运动或作动部件本身加速运动时产生的惯性矩。2外力（接触力）作用在作动部件表面上的力，例如飞机操纵面上作用的气动力，压紧机构的压紧力等。除了上述的主要载荷外，对液压作动部件本身有上开锁力，轴承与密封装置产生的摩擦力及粘性阻尼力等。但这些力一般都比较小，在计算时通常按基本载荷的百分之几加以估算。24性能要求飞机总体对各动作部件所提出的性能要求时液压系统设计的主要原始依据，它包括动作部件的行程（或转角），运动速度范围，加速度范围，动作部件的位置误差和同步动作的时间误差等。下面列举飞机液压系统各个动作部件的收放时间的大致要求表21收放时间表TABLE21TAKESINANDPUTSAWAYTHETIMETABLE机型收放起落架时间S收放减速板时间S刹车时间S歼击机782左右15前线轰炸机20远程轰炸机2525可靠性要求可靠性指标是液压系统的一项重要指标,它往往被设计者忽略,液压系统在使用过程中是较容易发生故障的系统之一,如果液压系统的可靠性低,会使系统失去其使用价值。液压系统可靠性指标有1系统基本可靠性系统可靠性用平均无故障工作时间MTBF表示,该指标主要反应对系统使用维护及修理后与后勤保障方面的要求。2工作寿命系统的返修期与报废期,系统经合理维修与更换附件其工作寿命应与整系统同寿。3系统故障容错要求除了提高组成系统附件可靠性外,还应该对系统的结构冗余组成提出故障容错要求。对关键液压系统的泵源部分应满足一次故障工作,二次故障安全的故障容错要求。这样对泵源最少有三套独立系统。对关键工作部分应满足故障安全的容错要求。应有正常与应急两套相互独立系统。26重量要求对飞机上的液压系统重量指标应控制在整机重量的1左右，这个指标是比较严的，在实际中往往要超过这个数字的。按实际系统设计而定。3液压系统原理图设计与参数初步估算根据整个液压系统所提出的要求,选择合适的工作回路与泵源回路组成液压系统。工作部分要满足各动作部件功能、可靠性能等方面的需要泵源部分应满足与工作部分协调一致。液压系统工作部分工作时,系统泵源应能立即提供所要求的功率液压系统停止工作时候应能自动转入卸荷状态。选择好的原理方案，是设计出高质量液压系统的基础。下面原理是经过几个方案比较比较实际实用的一种，本次设计就以本系统展开。31原理图参照以前资料将液压系统设计为下图所示图31液压系统图FIG31HYDRAULICSCHEME32液压系统原理方案说明起落架收放系统的功能应保证再收起位置锁紧起落架与舱门起落架放下后锁紧起落架与舱门再收起落架过程中开锁,起落架及轮舱收放与上锁等动作顺序应协调起落架收放回路主要是由一些基本顺序回路组成。目前起落架收放回路基本上采用两种类型一种用行程开关和电磁阀的顺序回路另一种用顺序液压缸和触动式顺序阀的顺序回路。本次设计即用顺序液压缸和触动式顺序阀的回路,供压部分来的高压油通到电磁阀1。当驾驶员将舱内起落架开关置于放下位置时,电磁阀切换至右位,高压油管先进入开锁液压缸2顺序液压缸的无杆腔内推动活塞向外运动,打开上位锁,同时也打开了中间油路。从中间油路流出的高压油分成两路一路经应急活门3进入机轮护板液压缸的左腔,推动活塞向右运动,打开机轮护板另一路经液压锁4进入主起架液压缸左腔,推右腔出口处安装有一单向节流阀5,起落架放下过程中单向阀处在关闭位置,回油只能经过节流阀流出,减少了起落架放下时的速度,缓和了撞击此外,还可以使起落架放下速度比机轮护板打开速度慢些,起延时作用,以防止起落架撞坏机轮护板。起落架放下后,驾驶员把收放开关放回中立位置,电磁阀断电,阀芯恢复到中立位置。此时,液压缸收起起落架锁在放下位置,起双套保险作用。为防止放下腔内被锁闭的油液因油温升膨胀超压,和单向液压锁一起并联安置了热安全阀6。为了保证放下的可靠,再一般飞机上,应急放起落架都应采用压缩空气作为应急能源。应急放下起落架时,驾驶员首先用手拉开上位锁,然后再打开应急放起落架冷气开关,储存再冷气瓶中的高压气体通过应急活门3进入起落架与机轮护板液压缸放下腔,将机轮护板打开并放下起落架当驾驶员将起落架开关置于收上位置时,电磁阀切换至左位,高压油通到收上管路。一方面高压油进入开锁液压缸,使起落架上位锁锁钩复位另一方面进入起落架液压缸右腔使起落架收起为了保证先收起起落架再关闭机轮护板的工作顺序,采用了处动式顺序回路。当起落架收起后,触动按压式顺序阀7,使高压油进入机轮护板液压缸右腔,将机轮护板收上触动式顺序阀有一个泄露油口与回油相通,防止由于活门不气密机轮护板过早收上。33系统基本可靠性估算可根据附件类型，工作环境条件，从非电子附件可靠性手册中查出附件的失效率，下表给出一般液压附件失效率数据，查出失效率，查出有关附件的失效率，乘上环境因子K后，可按下式估算出系统的平均无故障工作时间。故障时间公式311LITMTBFNK式中为某类的附件数目INL为附件种类数目某附件的失效率IK环境因子取80。表31其他阀选取表TABLE31OTHERVALVESELECTION液压系统原理放案最后通过评比确定，目前常用的评比办法是记分法，把评比的内容按其重要性的主次给以一定分值，总分值最高的方案为当选方案。用这样方法所选定的方案能够比较全面的满足总体提出要求。故障次数106/H附件名称下限平均上限顺序阀2104681电动泵22587274固定节流孔001015211溢流阀0224392725三通电磁阀1874681液压缸000500080124系统主要参数的确定与估算41选择系统所用液压油系统液压油选择一般按飞机的总体要求确定,本次设计选取10号航空专用液压油。下面是其性能指标表41油指标表TABLE41OILTARGETTABLE42选取系统工作压力等级与系统工作温度范围421系统压力确定液压系统工作压力是系统的最基本参数之一，它对整个系统的性能有很大影响，随着液压系统输出功率增大，系统工作压力等级有日益提高的趋势。现研究主要着眼于寻求最轻液压系统重量的所谓最佳压力最早的结论是28MPA后来又以选择不同的压力等级来设计液压系统,结果表明在现有的材料条件下把现有的21MPA分别提高到28MPA,35MPA和42MPA,系统重量分别比原来轻5,6和45所以认为系统的最佳压力为3235MPA提高工作压力等级对液压系统会带来密封困难,附件加工精度高,附件生产成本高,发热量加大可靠性和寿命降低因此在选取压力等级时不能一味追求高压结合实际情况选取本设计选取28MPA,由于要设计起落架根据材料选取22MPA作为设计压力。压力选取具体参照下图项目质量指标实验方法外观红色通明液体目测运动黏度GB/T25650C不小于1050C不大于1250机械杂质无GB/T511油膜质量（65C1C）合格GB/T264密度（20C）850GB/T1884图41压力曲线图FIG41PRESSUREDIAGRAMOFCURVES422系统主参数给定液压系统主要参数应满足标准化与规范化的要求，在此进行系统参数设计设定。1泵的输出压力PG22MPA；2主起落架液压缸的输入压力为P1198MPA；3溢流阀工作压力P264MPA；4液压系统的工作温度范围55C70C。43确定执行机构的参数现在以起落架主起液压缸和溢流阀为设计实例431液压缸设计1液压缸的设计通常要求满足下述最基本技术要求1承受最大的负载力，即输出力P6125104N；2输出动作时间T7S；3最大工作行程L478。以上数据是由被操作对象的要求提出来的。例如起落架收放液压缸的负载力P是根据作用在起落架上的空气动力负载，起落架本身的重量以及惯性等来确定的。最大速度或动作时间T则是根据飞机的战术技术所规定的收放时间提出来的，最大工作行程L则是根据起落架传动图从收起位置到放下位置之间的运动范围提出的。为了满足所提出的技术要求，设计液压缸最基本的内容在于保证其一定的有效面积，强度和不漏油，并满足性能指标及使用要求。2）设计步骤和方法1液压缸的输入压力P是根据系统的工作压力来确定液压缸的输入压力P是根据系统的工作压力来确定的，通常有三种不同的观点其一，按最小重度观点。经理论计算和实验检验，航空液压系统总重量与系统工作压力有关，目前系统认为的最佳压力应为PG22MPA。所以，液压缸的输入压力P1在考虑进油管路损失时，取P109PG2209198MPA其二，按最佳强度观点，此观点在本质上还是为了减小元件的尺寸和重量，不过是以材料强度为依据罢了，其结果形式为（41）1025P式中为液压缸缸壁材料的许用应力。这就是说，此种方法是按照液压缸材料来确定压力的，其壁厚应满足筒内外径比值0A其三，按液压泵的实际工作压力确定液压缸的最大输入压力。即（42）189GPP这种方法不能满足最佳性能的要求，但却是一种按具体问题采取具体解决的方法。式子种的系数，是考虑到传输管路和控制阀的压力损失。2确定有效面积F内径D和杆径D以双面活塞杆液压缸为例，根据经验数据取回油腔的压力为P2005P1那么输入力公式变为PP1P2FP1005P1F095P1F（43）则有效面积的计算公式为FP/095P122/0951984418103（44）为了确定液压缸内径D和活塞杆直径D，按经验引入一个结构系数即MD/D02507（45）取M056式中M为结构系数，低速小负载下取小反之取大值，由得下式；DMD（46）241FDM将F4418103M056代入得D78D443确定壳体壁厚和外径DW根据（16D/3）计算公式（47123HSPDC）式中为强度系数，（无缝钢管1），C为考虑壁厚公差及侵蚀的附加厚度02CM2780239110602126CM据统计，飞机液压缸一般属于中等壁厚，故推荐用中等壁厚公式。壁厚确定后，按下式确定外径DWDWD27826104（48）4确定密封装置的型式和尺寸液压缸的密封装置广泛地采用圆界面橡胶圈。这种形式结构简单，装卸方便，寿命长，在30MPA压力下具有良好的密封性能。密封装置按不同的工作条件来选择。表42如下表为圆截面橡胶密封圈的各项要求TABLE42FORCIRCULARCROSSSECTIONRUBBERSEALPACKINGCOLLAREACHREQUEST密封形式圆截面橡胶密封圈密封原理基于密封圈和被密封表面间的接触压力和侧压力作用而加强密封性密封材料硅橡胶；氟橡胶四塑料特殊技术要求要正确的计算和选择压缩率，正确选择槽宽度配合精度和光度在超过15MPA的压力下，一般增设保护挡圈，性能更可靠优缺点及应用结构简单装卸方便成本低可用于35MPA以下压力和温度在603000C范围内工作在飞机液压系统中得到广泛应用关于密封装置得原理理论计算在设计中修正了圆截面橡胶密封圈得经验公式图42活塞密封圈示意图FIG42MEASUREMENTOFPISTONSTRUCTURALREPRESENTATION（49）B135D20CM4C082C16S01M式中的S为活塞于内腔的间隙，一般可用二级配合，压力越高，S值越小。5确定液压缸长度缸未伸出长度为L；活塞宽度行程长；导向长度；结构长度；导向套长度2L3L4L1L5L（410）25K式中K为隔离套长度。将式中的已知量带入得（见图）图43缸结构尺寸示意图FIG43CYLINDERSTRUCTURESIZESCHEMATICDRAWING；（434785920LM11）（42647LD12）；（4258047635LM13）（414）284L6验算活塞杆纵向弯曲强度和稳定性在一般情况下当杆与杆径之比小于15时候，可不用验算活塞杆纵向弯曲强度和稳定性比值大时候，可按下式公式进行验算（42AJIDIEJPPL15）式中的为缸筒的惯性矩AJ44463102785AAAJDDJM为杆的惯性矩B45016BBM因为7809574LL杆杆径径则K所以需要验算142530501832JIJIPNP6125104N故满足条件。7缸体与缸盖的焊缝强度计算其焊缝应力公式为（416）2W4PD式子53907147BMPA带入可得（417）4422261506150358784NNMPAM故符合要求。432确定液压泵参数液压泵的两个主要参数为所承受的最大压力于应提供的最大流量液压泵所承受的最大压力有所选定的系统工作压力确定液压泵应提供的流量可按下述步骤确定1计算液压缸所需提供的流量已知液压缸尺寸及其收放或收方速度要求,可按照下式计算液压缸所需要的流量（418）IIIILVQFUT式中液压缸有效工作面积IF液压缸要求的收放速度IU液压缸工作行程IL收方时间。IT2确定所有工作部分所需用的流量（419）IIVQT主起落架收放液压缸与工作容积为ZCM32784781560ZV前起落架收放液压缸与工作容积为QEVCM3260354QE根据总体要求,起落架收起时间为7S,这起落架收放系统所需用的流量QQ20524312MINZQEQVLQST3确定液压泵供油量液压泵供油量根据上面算出的式子有以下公式可得1液压系统存在内部泄漏；CQ2带动液压泵的发动机转速下降时,液压泵的流量下降；ZHQ3长期使用液压泵使供油量下降；SH4系统中有些控制阀直接流回油箱。FQ因此,液压泵的供油量应为（420）BQ31256MINL故液压泵的供油量为故选取泵型号CBFD40362MINL理论排量/MLR14038压力/MPA|额定22压力/MPA|最高25转速/RMIN1|额定2000转速/RMIN1|最高3000转速/RMIN1|最低600容积效率/91总效率/82驱动功率/KW额定工作状况31液压系统的主要参数就是压力和流量，他们是设计液压系统，选择液压元件的主要依据。压力决定与外载荷。流量取决于液压执行元件的运动速度和结构尺寸。433溢流阀设计溢流阀的设计，通常式根据其工作所要求的压力和流量选择阀的基本结构形式，根据最大流量并按经验确定阀的各部分尺寸，根据静态特性要求确定弹簧系数，然后计算静态特性。即按静态性能要求进行设计，之后可对动态特性能如压力超调量，阀的自振频率等进行校验。下面我们对先导溢流阀为例来介绍溢流阀的设计。以下为尺寸示意图图44阀结构尺寸示意图FIG44MEASUREMENTOFVALVESTRUCTURALREPRESENTATION1设计要求一般提出以下设计要求1额定压力MPA264EP2额定流量3MINLQ3调压范围MPA1INAX4背压0P5调成最高调成压力时，导阀的开启压力1MAX21MAX09AP6调成最高调成压力时，主阀的开启压力；此时的溢流量1MAXP11MAX095AP01AEQ7调成最高调成压力时，主阀的闭合压力；此时的溢流量1MAX11MAXABE8卸荷压力MPA04XP2）主要的结构尺寸的初步确定1进油口尺寸确定按照额定流量和允许流速来决定则（44QEDV21）式中V一般取6M/L额定流量，将已知量带入可得EQCM4362791D2主阀芯直径1按经验取CM（4105826DD22）3主阀芯活塞直径CM（401623623DD23）对阀的静态特性影响很大。按上式选取时，对额定流量小的阀选较大的值。0D04主阀芯上段直径2按经验取主阀芯活塞下边面积与上边面积之比为3F434340957F210（DD根据上式子可得2110023344DDDDFFCM（42075312924）活塞下边面积稍小于上边面积，主阀关闭时的压紧力主要靠这个面积差形成液压力作用在主阀芯上。主阀弹簧只是在低压和无压力时使主阀关闭，因此主阀弹簧刚度可以很小。5主阀芯半锥角，主阀座半锥角和扩散角112按经验取146325稍大于，使主阀芯与主阀座近似为线接触（接触线的直径近似于），密封性较好。111D6尾碟（消振尾）直径、长度、过度直径4D4L5D尾碟的作用是消除液动力引起的振动。其尺寸、可参考已定型阀的尺寸选4L取。无尾碟时，作用在主阀芯上的液动力方向向上；有了尾碟时，液动力方向向下。7节流孔直径、长度0D0L按经验取CM（425）08201DCM（42679L）节流孔的尺寸和对溢流阀性能有重要影响。如果节流孔太大或太短，则节流作0DL用不够，将使阀的启闭特性变差，而且工作中会出现较大的压力振摆；反之，如果节流孔太小或太长，则阀的动作会不稳定，压力超调量液会加大。按上式取和时，对额0DL定流量小的阀选较小的值。要求通过节流孔的流量小于或等于额定流量的1时所造成的压降足以使主阀开始打开。因此，要通过静态特性计算对选定的和进行适当的调整。0L8导阀芯的半锥角2按经验取202取得小一些，密封性能较好但太小使阀芯与阀座得接触应力加大，影响使用寿命。29导阀座孔的孔径和2D6按经验取CM（42054D27）CM（46128）取得大则导阀弹簧要硬，使尺寸加大；取得太小又影响阀的稳定性能。2D不能取的太大，否则容易发生尖叫和振动。610主阀芯溢流口的直径和长度3D3L和可根据结构来确定。不要太小，以免产生的压差太大，不利于主阀的开启。3DL11主阀座的孔径1D按经验取（429102156DCM）12阀体沉割直径、沉割宽度31S按经验取（4053DC30）按结构确定，应保证进油口直径的要求。1S本设计中取（4104317SDCM31）13主阀芯与阀盖的间距2应保证主阀芯的位移要求，即2SMAXSX是主阀的最大开度，的大小见静态特性计算。MAXXMAX14导阀弹簧的装配长度5L（432）201LC式中的为弹簧的自由长度。为了使溢流阀能够卸荷，调节手轮全松开时应使导阀2L弹簧恢复其自由长度，留有的间隙的数值要在导阀弹簧设计后才确定。2M5L15主阀弹簧的装配长度1L（433）1LH式中主阀弹簧的自由长度；1L主阀弹簧的预压缩量,的数值要在弹簧设计后才能确定H1L3）静态特性计算1基本方程式先导式溢流阀的静态特性决定于导阀、主阀和节流口结构参数。因此，计算静态特性时要列写流量方程式和力平衡方程式，作为计算静态特性的基础。如图所示主口示意图图45主阀口示意图FIG45MOSTLYVALVEPORTREPRESENTATIONA主阀阀口节流方程式4341112QCFP式中通过主阀的流量；1Q主阀流量系数；C主阀节流面积。1F将式子整理得1111SINSIN2SINXFXDDXB主阀芯受力平衡方程式主阀芯轴线方向所受的作用力包括弹簧力、重力、摩擦力、主阀芯溢流孔压降引3D起的作用力、A腔和B腔压力的作用力、阀口溢流时产生的液动力。如主阀芯等速上升，则可列出受力平衡方程式为43513241121YPFKHXGP式中主阀弹簧刚度；1K主阀弹簧预压缩量；H主阀芯重量；G主阀芯所受的摩擦力；1P主阀芯溢流孔压降引起的作用力；2P3D主阀芯所受的液动力；1Y根据图所示液流情况，可按下式计算1YP43621COSQV式中阀口流速；1V尾碟处液体流出速度的轴向分量。22V因为尾碟附近过流面积远大于阀口截面积，而且尾碟与主阀芯轴线垂直。所以，尾碟附近流速的轴向分量接近于零，即0。阀口流速可按下式计算21V43711VPP在局部阻力系数时，流速系数。因此可得0111111COS2INCOSSYXYPQCDP由式可知，的作用方向于相同。计算出来的稳态液动力略为偏大一些。1YP若尾碟过大，出口通道过小，即尾碟附近截流面积减小，则加大。这样，实际液2动力会比计算出来的小，若主阀开度较大则使得过小过大则稳态液动力可能出现零12V值甚至反向。所以，设计尾碟和选取半锥角时要加以注意。将上式联立可得主阀芯平衡方程式43813241211SIN2PFPKHXGPCDXC节流孔流量方程当截流孔中流动为层流时，流过节流孔的流量与节流孔前后压差（）成正0Q12P比；当节流口中的流动为紊流时，流量与成比例。实际上节流孔中的流动多012P处于从流层到紊流的过渡状态，所以与成比例。可按下述经验公式计算，3120式中的单位必须是米、公斤、秒制。439212033004GDQFPL式中通过节流孔的流量；0Q节流孔截面积；F油的运动粘度；油的重度。D导阀阀口节流方程式由式439得440223QCFP式中通过导阀得流量；2Q导阀流量系数；C导阀节流面积；2F441222SINSINSINYFYDDY式中导阀得开度。Y将看成近似等于零，则3P442222SINQCDYPF导阀芯受力平衡方程导阀芯轴线方向所受得作用力有弹簧力、液动力、导阀前腔C中压力得作用力等。2P受力平衡方程为44322YPFKHP式中导阀座孔径处的截面积2FD导阀弹簧刚度；K导阀弹簧预压缩量；2H导阀芯所受的液动力。2YP液动力的求法与相似，得1YP4442222SINYFKHCD式444中的流量系数、是难以精确确定的。严格的说，在阀的不同工作情况1下，流量系数又不同的数值。通常将流量系数看成常数，带来的误差并不大，却可以大大地减化计算。主阀与导阀的阀口处的流量系数可分别取为12087C静态特性计算的目的，一方面是根据对静态特性设计要求，求出主阀弹簧和导阀弹簧的刚度和预压缩量，作为进行弹簧设计的依据；另一方面是校核上面所确定的主要结构尺寸，看能否满足对静态特性的要求,并进行必要的调整与复算，直到特性满足要求为止。2弹簧刚度和预压缩量计算A主阀弹簧刚度和预压缩量1K1H由式子（438），可得当主阀刚要打开，还未打开时可得4451324112PFKGPH31124124PPF利用上式可求出和，但必须先做以下工作1KHA主阀刚要打开，还未打开，为主阀的开启压力1P取为最高调定压力下的开启压力，即1P1MAXP447121MAX095P，648MP此时候流量为032INAELQB由（439）节流孔流量方程式求2P取节流孔流量，得0AQ4480214ALQPGDF将已知量带入6210MSG62220340341FDM可得533210103214891665002447PMPA449C主阀芯摩擦力1包括主阀芯上段直径处和活塞直径处得摩擦力，可表示为2D045012DPF式中摩擦系数；F处的侧压力；2DP处的侧压力。0侧压力与缝隙两端压力差、缝隙长度、圆柱直径成正比。将其他因数用系数PLD表示，并取摩擦系数，则可表示为K01F1P451123012PKDLKLP将压力看成近似等于零，则3P452120120LPL2262301510850371031702647108N式中为系数，直径小、接触长度短时取大值。K53D求主阀芯溢流孔压降引起的作用力D2P溢流孔压降由沿程阻力和进口、出口处的局部阻力所组成。3D3P可表示为453233FCLVDG式中进口处局部阻力系数；F出口处局部阻力系数；C沿程阻力系数。通过主阀芯溢流孔的流量等于通过导阀的流量，取近似。于是，2Q201EQ主阀芯溢流孔流速为4542323401EQVD雷诺数的表示式为3234EVRD由于很小，很小，主阀芯溢流孔内流动为层流，可以，2QE045，。于是，由压降引起的作用力为0FE3P454223234FELVPDDDG223234310EFEQL2234430302410EQDD22446851501NE求出主阀最大开度MAX在卸荷情况下（通过额定流量）主阀由最大开度，EQ由此可得455MAX112SINEXCDP326610208345SIN4410853261070608345869M式中为卸荷压力。XP然后按经验取4561MAX5369207H将上式子带入主方程可得1324124150807681080419KPFGPHN所以452NMF主阀芯重量G由已知初选结构尺寸计算，活塞面积F3和F4之比按经验取为。在做好以0957上准备工作之后，即可求出主阀弹簧刚度K。而主阀弹簧预压缩量H1已经定出选取H1时，额定流量小的阀选小的值。K1和H1是以乘积的形式出现在静态特性方程中的这给计算带来了苦难。因此上面我们先根据公式来假定H1的值，然后再带入方程求出K1的值。这样的出K1与H1值还需要反复进行比较验算。如果出现矛盾，就要对静态特性方程式中的一些可变因素进行调整。主阀弹簧的结构参数，既要保证弹簧给主阀芯以足够的复位力和密封力，又能保证阀的灵敏性。因此，刚度K1要小，预压缩量H1要大，即弹簧要软而长。这给主弹簧的设计带来难度。但是K1的影响远不如的F3/F4影响来得大，尤其当F4较大时候更是这样。就是说的K1H1取值范围很宽的。这就把相互制约的设计要求给主阀弹簧的设计带来的困难，转化为正确的选取主阀活塞两侧面积比F3/F4的问题这正是这种结构溢流阀的一个优点。由此可见，面积比F3/F4是个影响静态的重要因素。B导阀弹簧刚度和预压缩量22H由公式可知当导阀要打开，还未打开时，45722PFK此时为导阀的开启压力。取为最高调定压力下的开启压力，即2P21MAX209AP因此得221MAX094DKHP262231049810N将由（454）式求出的代入式子并取，即得出导阀弹簧再开启压2P2AEQ力为时的导阀开度。11MAX095AP458201SINEYCDP将已知量带入458中得34662010219007344508YM2019YHM所以有42136036NKM5确定系统其他附件及指标要求51选取其它阀系统其他阀部分选取标准件，具体选取按照下表表51其它阀选取表TABLE51OTHERVALVESELECTIONTABLE名称额定流量MINL额定压力MPA型号确定电磁阀3622234WEH28单向阀3222SV6PB梭阀3222SFZ0O节流阀3222MKG1252油箱的确定与散热面积估算油箱的总容积包括两部分一部分是油液所占空间另一部分是空气所占的空间。估算油箱容积一般是以停机加油状态的油面做为计算时的标准根据飞机飞行的各个阶段绘制油箱油面变化图,最后确定油箱的总容积。本次设计取油箱容积为20L。521系统散热功率计算系统产生的热量主要由油箱散热,由于管道散热于吸热基本平衡,可以忽略不计,油箱散热功率按下式计算51012TTHCA3570式中油箱散热系数取TC系统达到热平衡的温度1V环境温度油箱散热面积2A当油箱的三边比的机构尺寸比例为111123,油面高度是油箱高度的80时,其散热面积A的近似计算公式为52式中的为油箱体积，取M2得V0LV当系统产生得热量全部被散热表面散发系统达到热平衡,这样液压系统达到热平衡这时液压系统得温升为1IIHN3072I86IKW5303861287149ITHCCA式中液压泵的输入功率；IN液压系统总效率，故液压系统应该加冷气源。326AV22305419M52选择滤油器根据滤油得承压能力,过滤精度,流通能力,阻力压降及过滤容量等方面要求来选择滤油器对不同用途于压力等级得系统与附件来选取滤油器得过滤精度。表52滤油器选取表TABLE52OILFILTERSELECTIONTABLE系统UM附件UM低压系统1001507MPA50速度控制1015伺服控制102135MPA10电液伺服系统5高精度伺服系统25滑阀1/3最小间隙节流孔1/7孔径橡胶动密封25安全阀2530溢流阀2530流量控制阀1520不同安装位置对滤油器及吸油管的要求1油箱吸入口滤油器把过滤元件直接安排在油箱内,这样安排结构简单,但维护不便其过滤精度一般为125UM在吸油管路上一般不装滤油器,如果液压泵要求在吸油管上安装滤油器,应保证滤油器的压力降不妨碍液压系统工作,滤油器内应装有安全活门2液压泵出口滤油器与回油滤油器液压泵出口滤油器应有足够的强度,在选用滤油器时应注意过滤元件的温度要求,其过滤精度一般为在满足系统反压的要求下可10M选用精度较高的回油滤油器3高精度附件入口处的滤油器在通向助力器,舵机及各种精密附件的管路上均安置保护滤油器滤油器中不允许加载安全阀,滤油器的过滤精度应按附件要求选取4液压泵循环管路滤油器循环管路内油液往往会带有磁性的金属杂质,在管路上安装磁性滤油器安装在循环管路上的滤油器其助力不应影响液压泵正常工作。6结论飞机起落架的的正常工作保障了对整个飞机的安全性，设计可靠安全的液压系统是力在毕行。在安全性能保证的情况下提高效率和减少重量和空间也是十分必要的。再设计中却遇到了安全性能和实用性能的冲突。本次设计最后以保证其安全性能的前提下，最大限度的设计良好的实用性能。达到一定的预期效果。本次设计液压系统基本能实现控制起落架动作的正常完成，基本上达到其安全和使用性能要求。设计的零部件也基本上达到其应有的性能和结构要求。本次设计已经达到预期效果，但由于设计时间和本人能力及知识有限，所以有诸多不完善和不正确的地方还请老师多教导。致谢论文的完成得意于王慧老师及其他老师的悉心的指导、关怀和帮助,从论文的选题、方案设计、方案选取、参数给定、零件设计到最后的定稿无不浸透导师的心血。这让我很感谢。尤其在这期间导师的渊博、导师的平易近人、导师的严谨治学的态度、忘我工作作风无时无刻不感染着我,使我深受教益。我深信我四年的学习必将对我以后的学习、生活、工作产生重要深远的影响。导师的教诲我永记于心。寥寥数语我无法表达自己的感激之情。只能在次衷心的祝愿导师和帮助过的老师同学们。最后,向评审本论文的论文的各位老师表示由衷的感谢。参考文献1陈嘉上主编2006版实用液压气动技术手册北京中国知识出版社2006；2成大先主编机械设计手册北京化学工业出版社，2002；3周世昌主编，液压系统设计图集，北京机械工业出版社,2004；4张伟主编，液压设备设计生产技术改进与故障诊断监测及国内外标准规范实用手册，北京北方工业出版社，2006；5章宏甲，液压与气压传动，北京机械工业出版社，2006；6周涌明等，液压传动设计指导书，武汉华中工学院出版社，1987；7朱龙根主编，简单机械零件设计手册，北京机械工业出版社，2003；8PATTOMWJMECHANICALPOWERTRANSMISSIONNEWJERSEYPRINRICEHALL,19809MECHANICALDRIVEREFERENCEISSUEMACHINEDESIGN,198010KUEHNELMRTOROIDALDRIVECINMINESCONCEPTSPRODUCTENGINEERINGAUG1979；11胡邦喜主编，设备润滑基础，北京，冶金工业出版社，2002；12隗金文王慧主编，液压传动，东北大学出版社，2001；13吴根茂，邱敏秀，王庆丰，魏建华等编著新编实用电液比例技术杭州浙江大学出版社，2006；14李壮云主编液压元件与系统北京机械工业出版社，2005；15那成烈著轴向柱塞泵可压缩流体配流原理兵器工业出版社，2003；16路甬祥主编液压气动技术手册北京机械工业出版社，2002；17路甬祥，胡大纮编著电液比例控制技术北京机械工业出版社，1988；18吴根茂，邱敏秀，王庆丰等编著实用电液比例技术杭州浙江大学出版社，1993；19上海立新液压有限公司样本；20登胜编著，液压样本；21李玉琳编著，液压元件与系统设计；22李培滋、王占林主编，飞机液压传动与伺服控制，国防工业出版社，1989；附录A高分子材料的加工工艺性能1高分子材料概述材料是科学与工业技术发展的基础。一种新材料的出现，能为社会文明带来巨大的变化，给新技术的发展带来划时代的突破。材料已当之无愧的成为当代科学技术的三大支柱之一。高分子材料科学已经和金属材料、无机非金属材料并驾齐驱，在国际上被列为一级学科。高分子材料科学是材料科学中的一个重要的分支学科。现代材料科学的范围定义为研究材料性质、结构和组成、合成和加工、材料的性能这四个要素以及它们之间的相互关系。高分子材料科学的基本任务是研究高分子材料的合成、结构和组成与材料的性质、性能之间的相互关系；探索加工工艺和各种环境因素对材料性能的影响；为改进工艺，提高高分子材料的质量，合理使用高分子材料，开发新材料、新工艺和新的应用领域提供理论依据和基础数据。高分子材料科学是一门年轻而新兴的学科，它的发展要求科学和工程技术最为密切的配合，它的进步需要跨部门、多学科的最佳协调和共同参与。目前各种合成高分子的应用已遍及国民经济的各部门，特别是军事及尖端技术对具有各种不同性能的聚合物材料的迫切需要，促使了高分子合成和加工的技术有了更快的发展，高分子成型和加工已经成为一种独立的专门工程技术了。由于加工技术理论的研究、加工设备设计和加工过程自动控制等方面都取得了很大的进展，产品质量和生产效率大大提高，产品适应范围扩大，原材料和产品成本降低，聚合物加工工业进入了一个高速发展时期。加工过程中高分子表现出形状、结构、和性质等方面的变化。形状转变往往是为满足使用的最起码要求而进行的；材料的结构转变包括高分子的组成、组成方式、材料宏观与微观结构的变化等；高分子结晶和取向也引起材料聚集态变化，这种转变主要是为了满足对成品内在质量的要求而进行的，一般通过配方设计、材料的混合、采用不同加工方法和成型条件来实现。加工过程中材料结构的转变有些是材料本身固有的，亦或是有意进行的；有些则是不正常的加工方法或加工条件引起的。大多数情况下，高分子的加工通常包括两个过程首先使原材料产生变形或流动，并取得所需要的形状，然后设法保持取得的形状。高分子加工与成型通常有以下形式高分子熔体的加工、类橡胶状聚合物的加工、高分子液体的加工、低分子聚合物或预聚物的加工、高分子悬浮体的加工以及高分子的机械加工。除机械加工以外的大多数加工技术中，流动硬化是这些加工的基本程序。根据加工方法的特点或高分子在加工过程中变化的特征，可用不同的方式对这些加工技术进行分类。通常根据高分子在加工过程有否物理或化学变化，而将这些加工技术分为3类第一类是加工过程主要发生物理变化的；第二类是加工过程只发生化学变化的；第三类则是加工过程同时兼有物理和化学变化的。这些加工技术大致包括一下四个过程1混合、熔融和均化作用；2输送和挤压；3拉伸或吹塑4冷却和固化（包括热固性高分子的交联和橡胶的硫化）。2高分子材料加工原理1高分子材料的加工性质高分子具有一些特有的加工性质，如良好的可塑性，可挤压性，可纺性和可延性。正是这些加工性质为高分子材料提供了适于多种多样加工技术的可能性，也是高分子能得到广泛应用的重要原因。高分子通常可以分为线型高分子和体型高分子，但体型高分子也是由线型高分子或某些低分子物质与分子量较低的高分子通过化学反应而得到的。线型高分子的分子具有长链结构，在其聚集体中它们总是彼此贯穿、重迭和缠结在一起。在高分子中，由于长链分子内和分子间强大吸引力的作用，使高分子表现出各种力学性质。高分子在加工过程所表现的许多性质和行为都与高分子的长链结构和缠结以及聚集态所处的力学状态有关。根据高分子所表现的力学性质和分子热运动特征，可将其划分为玻璃态、高弹态和粘流态，通常称这些状态为聚集态。高分子的分子结构、高分子体系的组成、所受应力和环境温度等是影响聚集态转变的主要因素，在高分子及其组成一定时，聚集态的转变主要与温度有关。不同聚集态的高分子，由于主价健与次价健共同作用构成的内聚能不同而表现出一系列独特的性质，这些性能在很大程度上决定了高分子材料对加工技术的适应性，并使高分子在加工过程表现出不同的行为。高分子在加工过程中都要经历聚集态转变，了解这些转变的本质和规律就能选择适当的加工方法和确定合理的加工工艺，在保持高分子原有性能的条件下，能以最少的能量消耗，高效率地制备良好的产品。玻璃态高分子不宜进行引起大变形的加工，表现为坚硬的固体，但可通过车、铣、削、刨等进行加工。在玻璃化温度TG以下的某一温度，材料受力容易发生断裂破坏，这一温度称为脆化温度，它是材料使用的下限温度。在TG以上的高弹态，高分子的模量减少很多，形变能力显著加大。在TGTF温度区靠近TF，由于高分子的粘性很大，可进行某些材料的真空成型、压力成型、压延和弯曲成型等。把制品温度迅速冷却到TG以下温度是这类加工过程的关键。TG是选择合理应用材料的重要参数，同时也是大多数高分子加工的最低温度。在TF以上，高分子化合物转变为粘流态，通常又将这种液体状态的高分子称为熔体。材料在TF以上不高的温度范围表现出类橡胶流动行为。这一转变区域通常用来进行压延成型、某些挤出成型和吹塑成型等。比TF更高的温度使分子热运动大大激化，材料模量降到最低值，这时高分子熔体形变的特点是不大的外力就能引起宏观流动，这时形变中主要是不可逆的粘性变形，冷却高分子就能将形变永久保持下来，这一温度范围常用来进行熔融纺丝、注射、挤出、吹塑和贴合等加工。过高的温度将使高分子的粘度大大降低，不适当的增大流动性容易引起溢料、形状扭曲、毛丝断裂等现象。温度高到分解温度TD附近还会引起高分子化合物的分解，以致降低产品物理机械性能或引起外观不良。高分子在加工过程中常受到挤压作用，可挤压性是指高分子化合物通过挤压作用变形时获得形状和保持形状的能力。在挤压过程中，高分子熔体主要受到剪切作用，故可挤压性主要取决于熔体的剪切粘度和拉伸粘度。大多数高分子化合物熔体的粘度随剪切力或剪切速率增大而降低。如果挤压过程材料的粘度很低，虽然材料有良好的流动性，但保持形状的能力较差；相反，熔体的剪切粘度很高时则会造成流动和成型的困难。材料的挤压性质还与加工设备的结构有关。挤压过程高分子熔体的流动速率随压力增大而增加，通过流动速率的测量可决定加工时所需要的压力和设备的几何尺寸。材料的挤压性质与高分子的流变性，熔融指数和流变速率密切有关。高分子的可模塑性是指材料在温度和压力作用下形变和在模具中模制成型的能力。具有可模塑性的材料可通过注射、模压和挤出等成型方法制成各种形状的模塑制品。可模塑性主要取决于材料的流变性，热性质和其他物理力学性质等，在热固性高分子的情况下还和高分子的化学反应性有关。过高的温度，虽然熔体的流动性大，易于