组飞机系统课程设计

1、飞机系统课程设计（20142015学年度第2学期）飞机起落架收放实验台设计报告 专业：飞行器制造工程 班级：120146A 组号：第五组 组员：120146101 蔡东 120146121 邵冠豪 120146122 史佳针 120146123 苏扬 日期：2015年6月29日目录1.设计任务和要求.32.实验台液压回路设计.42.1液压系统原理图设计与参数初步估算.32.2系统主要参数的确定与估算.42.3防坠安全措施.113.起落架收放构架设计.123.1确定执行机构的参数.123.2液压缸设计.143.3确定密封装置的型式和尺寸.173.4锁机构和作动筒.18 4.起落架实验台台架设计.

2、195.实验台控制和指示系统设计.205.1起落架实验台控制系统方案.205.2操作台操作界面设计.225.3实验台操作方法.235.4起落架实验台数据采集系统.246.总结.267.小组分工.268.参考资料.271.设计任务和要求设计任务：设计以B737飞机主起落架为参考物的液压起落架收放实验台，对起落架实现收放，同时对起落架的收放速度进行控制和收放压力监控的作用。设计要求：1.掌握B737飞机主起落架的基本结构参数（含尺寸、重量）2.计算起落架收放系统参数（含力矩、速度、运动学规律等）3.根据起落架的参数确定实验台架的结构参数4.根据参考资料设计液压实验台（含优化设计）5.根据参数对液压

3、实验台元器件进行选件。设计内容：1.参考B737飞机部件修理手册（CMM），掌握起落架的结构尺寸、重量、收放做动筒连接位置；2.设计收放起落架所需力矩、收放的速度、运动轨迹等特征参数；根据起落架的结构参数和收放系统的性能参数，设计收放系统实验台架的结构参数；3.根据起落架收放原理设计液压收放实验台，并对其进行必要的优化，达到项目的要求；4.参考技术文件选择必要的液压元件（含液压泵站、收放做动筒、控制元件、压力表、流量计等）。2.实验台液压回路设计2.1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

4、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。方案原理图如下： 方案原理说明：如图所示为飞机起落架收放回路，液压泵2从油箱1吸油，其排油经过滤油器3、单向阀5供向三位四通电磁换向阀7，一小部分油液为蓄能器6充压。若液压泵2出口压力超过调定值，则安全活门4打开，接通回油路卸压。单向阀5防止蓄能器6的压力油倒流。起落架放下过程如下:当按下起落架放下按钮，换向阀7右端的电磁铁通电，将

5、高压油接通至放下回路。高压有首先进入开锁液压缸的无杆腔，推动活塞向左运动，使起落架的钩锁开锁，开锁后活塞将中间的油路打开，高压油便通过开锁液压缸8进入起落架收放液压缸10的无杆腔，推动活塞放下起落架。同时，开锁液压缸的无杆腔8和起落架液压缸有杆腔的油液，经过换向阀7、回油总管流回到邮箱。单向节流阀11使起落架放下行程时形成较大的回油阻力，以减少起落架放下速度和撞击。由于液压锁的闭锁作用，温度上升时油液无处膨胀，故设热安全阀11，在超压时经它卸压。按下起落架收起按钮时，为起落架收起过程，与收起过程相反。2.2系统主要参数的确定与估算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

6、计选取BMS3-11液压油。2.2.2 选取系统工作压力等级与系统工作温度范围1）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4.5%所以认为系统的最佳压力为32-35MPa.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

7、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20.7MPa作为设计压力。压力选取具体参照下图：图4-1压力曲线图2）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Pg=22MPa；2 主起落架液压缸的输入压力为P1=20.7MPa；3 溢流阀工作压力P=27MPa；4 液压系统的工作温度范围：-55C70C；5 根据数据经验，取回油腔的压力（背压）为P2=0.8Mpa。3）确定液压泵的流量和选取其型号液压泵的两个主要参数为：额定压力和实际流量。液压泵的额定压力就是液压

8、系统的工作压力为：22Mpa；液压泵应提供的流量和型号可按以下步骤确定。 a,计算液压泵的实际流量 起落架放下的活塞杆的速度为： 式中L-活塞杆的最大工作行程 t-活塞杆伸出的时间（即起落架放下的时间）根据液压缸有效工作面积及其活塞杆收放速度，可按照下式计算液压缸所需的流量： 式中：-液压缸有效杆腔有效工作面积；-液压缸要求的收放速度 另外，考虑到：1 液压系统存在内部泄露；2 带动液压泵的发动机转速下降时，液压泵的流量下降；3 长期使用液压泵使供油量下降；4 系统中有些控制阀直接回流邮箱。设定以上以上几种泄露量之和为，并根据经验取值为：5.89L/min液压泵实际流量为：在根据工作压力去查相

9、关手册选择型号。4） 选取液压泵的型号 为实现起落架收放速度调节，故选取变量泵。根据以上计算数据，查表2.185得型号为：XM-F900变量斜盘式轴向柱塞泵。基本参数：理论排量：900ml/r 额定压力：20/25Mpa 理论输出转矩：100/125Nm 最高转速：2575r/min 最低转速：3220r/min 额定功率：25kW液压系统中其他元件的选择1）阀的选择系统中各阀均选用标准件，查阅中各表，具体选取如下：名称型号确定通径 mm额定流量 L/min额定压力 Mpa最高压力 Mpa开启压力 Mpa调压范围 Mpa溢流阀1YF-L(B)10H4104031.516-31.5溢流阀2YF-

10、L(B)10H4104031.516-31.5单向阀2D104031.50.045单向节流阀M10G(K)1.2105031.5电磁换向阀34B-H10B-T104031.52）滤油器的选择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。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

11、 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。查表5.16选择粗滤油器为 查表5.20选择精滤油器为3）蓄能器的选择蓄能器是把压力油的压力能储存在耐压容器内，需要时再将其释放出来的一

12、种装置。它在液压系统中的用途有：1 作辅助动力源在间歇工作或实现周期性动作循环的液压系统中，蓄能器可以把液压泵输出的多余压力油储存起来。当系统需要时，由蓄能器释放出来。这样可以减少液压泵的额定流量，从而减小电机功率消耗，降低液压系统温升。2 系统保压或作紧急动力源对于执行元件长时间不动作，而要保持恒定压力的系统，可用蓄能器来补偿泄漏，从而使压力恒定。对某些系统要求当泵发生故障或停电时，执行元件应继续完成必要的动作时，需要有适当容量的蓄能器作紧急动力源。3 吸收系统脉动，缓和液压冲击；蓄能器能吸收系统压力突变时的冲击，如液压泵突然启动或停止，液压阀突然关闭或开启，液压缸突然运动或停止；也能吸收液

13、压泵工作时的流量脉动所引起的压力脉动，相当于油路中的平滑滤波（在泵的出口处并联一个反应灵敏而惯性小的蓄能器）。查表5.2选择蓄能器NXQA-1.6/31.5-L2.3防坠安全措施 在液压举升系统中，为防止意外情况发生时由于负载自重而超速下落，常设置一种当管路中流量超过一定值时自动切断油路的安全保护阀，即限速切断阀。 图所示为一锥阀式限速切断阀。图中锥阀2上有固定节流孔，其数量及孔径由所需的流量确定。锥阀在弹簧3的作用下由挡圈4限位，锥阀口开至最大。当流量增大，固定节流孔两端压差作用在锥阀上的力超过弹簧预调力时，锥阀开始往右移动。当流量超过一定值时，锥阀会完全关闭而使液流切断。反向作用时无限流作

14、用。3.起落架收放构架设计3.1确定执行机构的参数收放过程过程中受力计算放下时： 放下力矩: 收上时： 收上力矩: 故起落架液压缸的设计要满足以下要求1 承受最大的负载力，即输出力F=18.545KN；2 起落架收起时间8s，放下时间=13s；3 最大工作行程L=30。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则是根据参考AMM手册说明，需要保证起落架放下时间在13s或更少时间以内，收起时间在9秒或更少时间以内。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

15、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。3.2液压缸设计3.2.1液压缸的输入压力P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Pg=20MPa。所以，液压缸的输入压力P1在考虑进油管路损失时，取： 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: 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

16、压力的 ，其壁厚应满足筒内外径比值其三，按液压泵的实际工作压力确定液压缸的最大输入压力。即 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。3.2.2 确定有效面积F内径D和杆径d起落架推力公式： (1)液压缸的输出力F1=F=18.545KN（2）机械效率的取值可根据密封形式来确定，通常橡胶密封时取（3）去液压缸的速比为2，即所以， 将以上数据代入F1公式中可得：d=26.1mmD=36.9mm根据表3.50和表3.51将D,d取整数，得d=30mm D=40mm则主起落架液压缸两腔的实际有效面积为 液压缸的拉力公式：

17、 故上面所求的D、d满足工作要求。查3.56表，对于主起落架液压缸，其型号可以选用：HSG.L-80/50.H最大工作行程和最小导向长度、活塞宽度液压缸的最大工作行程，可根据工作机械动作所要求的极限位置的距离来确定，本系统中给定的主起落架液压缸的行程为300mm，按表3.52规定的液压缸工作行程系列，向最大圆整去标准值，故选主起落架液压缸的最大行程为320mm。液压缸的最小导向长度，是指当活塞杆全部外伸时，从活塞支撑面到导向套滑动面中点距离。如导向套的长度太小，将使液压缸因间隙引起的初始挠度增大，从而影响液压缸的稳定性。对于一般液压缸，其最小导向长度H应满足下式要求 活塞的宽度B取缸筒内径D的

18、0.6-1.0倍故 3.2.4缸筒壁厚和外径的计算采取中壁厚缸筒，采用无缝钢管，则缸筒壁厚计算公式为： 式中P-液压缸的最大工作压力，P=22Mpa D-缸筒内径 -缸筒材料的许用应力，取80Mpa将上面数据代入公式得 取整得 缸筒壁厚确定后，由下式确定缸筒外径： 3.3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。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，

19、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:活塞密封圈示意图 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。3.4锁机构和作动筒上位锁液压缸和下位锁液压缸的作用力很小，故其规格也很小，所需要的工作液体也少，它们对确定液压泵的参数作用不大，其型号可以选HSG.L-40/25.H，在此不做过多讨论。 4.实验台台架设计 根据所设计的起落架收放机构，设计起

20、落架收放实验台台架如图所示，实验台台架所用材料为10号低碳钢。5.实验台控制和指示系统设计5.1起落架实验台控制系统方案P:压力传感器 T:温度传感器Q:流量传感器 V:速度传感器操作台立体图4.2操作台操作界面设计A:最大流量显示屏 D:最小流量显示屏B:最大压力显示屏 E:最大压力显示屏C:液压油温度显示屏 F:当前速度显示屏G:压力计量表 H:流量计量表1：操作台总开关（开） 2:操作台总开关(关)3：泵站启动按钮 4：泵站停止按钮5：流量增大按钮 6：流量减小按钮7：手动溢流开始按钮 8：手动溢流停止按钮9：数据清零按钮 10：起落架收起按钮 11：起落架放下按钮 12:紧急关断按钮5

21、.3实验台操作方法1、开机1) 按下左边的实验台总开关。2) 按下“泵站启动”按钮启动液压泵站。3) 开机完成，可以进行实验台的其他操作。2、关机1) 按下“泵站停止”按钮停止液压泵站。2) 按下实验台总开关。3、实验台清零 开始新的起落架收放实验时，按下 “数据清零”按钮，将左边屏幕上的数据清零，并重新测试液压回路中的初始压力大小。4、实验操作1) 进行实验前的准备，首先检查飞机起落架是否吊装至正确的工作位置，接头处是否连接牢固，将初始数据清零。2) 按下“泵站启动”按钮，并记录实验初始数据。 3) 准备工作就绪，按下“起落架收起”按钮进行起落架收起实验。4) 收起实验结束后，记录相关数据。

22、5) 按下“起落架放下”按钮进行起落架放下实验，并记录相关数据。6) 记录完毕，按下“手动溢流停止”按钮，泵站停止给实验台提供压力。7) 实验完毕后，进行关机操作。5、紧急断开实验中遇到异常情况时，按下“紧急关断”按钮，断开电源。5.4起落架实验台数据采集系统5.4.1系统简介 该起落架试验系统包括：信号采集系统和控制系统。信号采集系统主要由传感器组成，包括：1个压力传感器和1个流量传感器。控制系统主要由实验台控制按钮和可调节伺服阀组成。5.4.2传感器的选择压力仪表：根据系统要求，选用PT214/214B压力传感器，相关技术参数如下：量程系列：总精度：重复性：非线性，滞后：年稳定性：输入输出电阻：供桥电压：零点不平衡输出：绝缘电阻： 过载能力