飛機(jī)液壓系統(tǒng)供壓部分設(shè)計及飛剪的機(jī)構(gòu)分析與設(shè)計

目錄1概述………………11.1關(guān)于飛機(jī)液壓系統(tǒng)……………11.2液壓傳動的工作原理和工作特征……………21.3液壓傳動的優(yōu)缺點……………41.3.1液壓系統(tǒng)的優(yōu)點……………51.3.2液壓系統(tǒng)的缺點……………51.4本課題的任務(wù)要求和設(shè)計原始數(shù)據(jù)…………61.4.1任務(wù)要求……………………61.4.2原始數(shù)據(jù)……………………61.5本課題主要研究工作…………72液壓系統(tǒng)設(shè)計……………………82.1制定系統(tǒng)方案和系統(tǒng)原理圖…………………82.1.1制定系統(tǒng)方案及擬訂液壓系統(tǒng)圖…………82.1.2液壓原理圖的分析…………132.2油泵的參數(shù)計算和型號選擇…………………192.2.1液壓泵的主要性能參數(shù)……………………192.2.2液壓泵的轉(zhuǎn)速………………202.2.3液壓泵的排量及流量………202.2.4液壓泵種類的選擇…………202.2.5確定液壓泵的各參數(shù)計算和型號選擇……212.3液壓閥的設(shè)計及選擇…………262.3.1溢流閥的設(shè)計………………262.3.2單向閥的選擇………………282.4選擇液壓輔件…………………292.4.1液壓導(dǎo)管與接頭……………302.4.2油濾…………31PAGEPAGE322.4.3液壓油箱……………………332.4.4密封裝置的選擇……………343飛機(jī)液壓系統(tǒng)中存在的問題及解決……………363.1污染問題 ………………………363.2密封問題 ………………………383.2.1泄漏的原因……………………393.2.2防泄漏方法…………………404總結(jié)………………424.1設(shè)計總結(jié) ………………………424.2工作展望 ………………………42參考文獻(xiàn)………………44致謝…………………461概述1.1關(guān)于飛機(jī)液壓系統(tǒng)飛機(jī)上以油液為工作介質(zhì)，靠油壓驅(qū)動執(zhí)行機(jī)構(gòu)完成特定操縱動作的整套裝置為飛機(jī)液壓系統(tǒng)。為保證液壓系統(tǒng)工作可靠，特別是提高飛行操縱系統(tǒng)的液壓動力源的可靠性，現(xiàn)代飛機(jī)上大多裝有兩套(或多套)相互獨立的液壓系統(tǒng)。它們分別稱為公用液壓系統(tǒng)和助力（操縱）液壓系統(tǒng)。公用液壓系統(tǒng)用于起落架、襟翼和減速板的收放，前輪轉(zhuǎn)彎操縱，驅(qū)動風(fēng)擋雨刷和燃油泵的液壓馬達(dá)等；同時還用于驅(qū)動部分副翼、升降舵（或全動平尾）和方向舵的助力器。助力液壓系統(tǒng)僅用于驅(qū)動上述飛行操縱系統(tǒng)的助力器和阻尼舵機(jī)等，助力液壓系統(tǒng)本身也可包含兩套獨立的液壓系統(tǒng)。為進(jìn)一步提高液壓系統(tǒng)的可靠性，系統(tǒng)中還并聯(lián)有應(yīng)急電動油泵和風(fēng)動泵，當(dāng)飛機(jī)發(fā)動機(jī)發(fā)生故障使液壓系統(tǒng)失去能源時，可由應(yīng)急電動油泵或伸出應(yīng)急風(fēng)動泵使液壓系統(tǒng)繼續(xù)工作。液壓系統(tǒng)具體工作形式如圖1.1中所示。圖1.1三發(fā)動機(jī)的飛機(jī)液壓系統(tǒng)示意圖液壓系統(tǒng)通常由以下部分組成：①供壓部分：包括主油泵、應(yīng)急油泵和蓄能器等。主油泵裝在飛機(jī)發(fā)動機(jī)的傳動機(jī)匣上，由發(fā)動機(jī)帶動。蓄能器用于保持整個系統(tǒng)工作平穩(wěn)。②執(zhí)行部分：包括作動筒、液壓馬達(dá)和助力器等。通過它們將油液的壓力能轉(zhuǎn)換為機(jī)械能。③控制部分：用于控制系統(tǒng)中的油液流量、壓力和執(zhí)行元件的運動方向，包括壓力閥、流量閥、方向閥和伺服閥等。④輔助部分：保證系統(tǒng)正常工作的環(huán)境條件，指示工作狀態(tài)所需的元件，包括油箱、導(dǎo)管、油濾、壓力表和散熱器等。液壓系統(tǒng)具有以下優(yōu)點：單位功率重量小、系統(tǒng)傳輸效率高、安裝簡便靈活、慣性小、動態(tài)響應(yīng)快、控制速度范圍寬、油液本身有潤滑作用、運動機(jī)件不易磨損。它的缺點是油液容易滲漏、不耐燃燒、操縱信號不易綜合。與其他機(jī)械（如機(jī)床、船舶）的液壓系統(tǒng)相比，飛機(jī)液壓系統(tǒng)的特點是動作速度快、工作溫度和工作壓力高。1.2液壓傳動的工作原理和工作特征一部機(jī)器通常由三部分組成，即原動機(jī)——傳動裝置——工作機(jī)。原動機(jī)的作用是把各種形態(tài)的能量轉(zhuǎn)變?yōu)闄C(jī)械能，是機(jī)器的動力源：工作機(jī)是利用機(jī)械能對外做功；傳動裝置設(shè)在原動機(jī)和工作機(jī)之間，起傳遞動力和進(jìn)行控制的作用。傳動的類型有多種，按照傳動所采用的機(jī)件或工作介質(zhì)的不同可以分為：機(jī)械傳動、電力傳動、氣壓傳動和液體傳動。用液體做工作介質(zhì)進(jìn)行能量傳遞和控制的，稱為液體傳動。按其工作原理不同，又可分為液壓傳動和液力傳動。前者主要利用液體的壓力能來傳遞動力；后者主要利用液體的動能傳遞運動。圖1.2液壓千斤頂原理圖液壓傳動是利用液體靜壓傳動原型來實現(xiàn)的。現(xiàn)以圖1.2所示的液壓千斤頂為例來說明液壓傳動的工作原理和特征。圖中缸體3和柱塞4組成提升液壓缸；杠桿5、缸體6、柱塞7和單向閥8、9組成手搖液壓泵；2為控制閥；10、11和1分別為管道和油箱。當(dāng)液壓泵柱塞7向上運動時，油腔4內(nèi)壓力降低，形成局部真空，油箱1小的油液在大氣壓力作用下，頂開單向閥8，經(jīng)吸油管11進(jìn)人A腔。當(dāng)柱塞7向下運動時，A腔油液受擠壓，壓力升高，迫使單向閥8關(guān)閉，頂開單向閥9向B腔輸送壓力油，推動柱塞4上移，使負(fù)載G的位置升高。柱塞7動作快，重物G升高就快。如果杠桿5停止動作，B腔油液壓力迫使單向閥9關(guān)閉，重物G停止在新的位置上。如果打開控制閥2，則B腔中油液經(jīng)閥2流回油箱1，重物G在重力作用下下降。閥2開度大，重物G下降快。由上述簡例可以分析得出液壓傳動的一般工作特征。在圖1.2所示的柱塞和液體之間有力的作用，單位面積上所受的力稱為工作壓力。設(shè)液體表面單位面積受柱塞7作用的壓力為p，如果柱塞7運動穩(wěn)定，且不計阻力損失，根據(jù)帕斯卡原理．該壓力P將均勻地傳遞到封閉液體內(nèi)所有各點。綜上所述．可以歸納出液壓傳動的基本特征是：以液體為工作介質(zhì)，靠處于密閉容器內(nèi)的液體靜壓力來傳遞力、靜壓力的大小取決于負(fù)載；負(fù)載速度的傳遞是按液體容積變化相等的原則進(jìn)行的，其速度大小取決于流量，如果忽略損失，液壓傳動所傳遞的力與速度無關(guān)。實際的液壓系統(tǒng)功能不一，形式多樣，但其組成主要包括下列五部分。(1)液壓泵它把機(jī)械能轉(zhuǎn)變?yōu)橐簤耗?，是液壓系統(tǒng)的能源裝置。(2)執(zhí)行幾件它把液壓能轉(zhuǎn)變?yōu)闄C(jī)械能，包括作直線運功的液厭缸和作回轉(zhuǎn)運動的液壓馬達(dá)。(3)控制元件包括對系統(tǒng)中液體壓力、流量和方向進(jìn)行控制和調(diào)節(jié)的壓力閥、流量閥及方向閥等。(4)輔助元件為保證系統(tǒng)正常工作所需的上述三類元件以外的裝董，在系統(tǒng)中起到輸送、貯存、加熱、冷卻、過濾及測量等作用。(5)工作介質(zhì)利用它進(jìn)行能量信號傳遞。1.3液壓傳動的優(yōu)缺點每種傳動方式各有其特點、用途和適用范圍。機(jī)械傳動是通過齒輪、齒條、帶、鏈條等機(jī)件傳遞動力和進(jìn)行控制，其優(yōu)點是傳動準(zhǔn)確可靠、制造容易、操作簡單、維護(hù)方便和傳動效率高等。缺點是一般不能進(jìn)行無級調(diào)速，遠(yuǎn)距離傳功較困難、結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜等。電力傳動是利用電力設(shè)備并調(diào)節(jié)電參數(shù)來傳遞動力和進(jìn)行控制。主要優(yōu)點是：能量傳遞方便；信號傳遞迅速標(biāo)準(zhǔn)化程度高；易于實現(xiàn)自動化等。缺點是：運動平穩(wěn)性差，易受外界負(fù)載的影響；慣性大，起動及換向慢；成本較高：受濕度、溫度、振動、腐蝕等環(huán)境影響較大、為了改善其傳動性能，有些場合，往往與機(jī)械、氣壓或液壓傳動結(jié)合使用。氣壓傳動是用壓縮空氣作為工作介質(zhì)進(jìn)行能量傳遞和控制。優(yōu)點是：結(jié)構(gòu)簡單；成本低；易于實現(xiàn)無級調(diào)速；阻力損失??；動作迅速、反應(yīng)快；防火、防爆，對工作環(huán)境適應(yīng)性好。缺點是：空氣易壓縮，負(fù)載對傳動特性的影響較大；工作壓力低(一般小于0.8MPa)，只適用于小功率傳動。1.3.1液壓系統(tǒng)的優(yōu)點與其他傳動方式相比，液壓傳功有其獨特的優(yōu)點，主要是：單位功率的重量輕，即能以較輕的設(shè)備獲得很大的力和轉(zhuǎn)矩。由于體積小、重量輕，因而慣性小，起動、制動迅速。在運動過程中能方便進(jìn)行無級調(diào)速，調(diào)速范圍大，可達(dá)100:1到2000:1。借助結(jié)構(gòu)簡單的液壓缸可以輕易地實現(xiàn)直線往復(fù)運動。易于實現(xiàn)自動化。易于實現(xiàn)過載保護(hù)，工作安全可靠。液壓系統(tǒng)的各種元件可隨著設(shè)備的需要任意安排，可以把液壓馬達(dá)或液壓缸安置在遠(yuǎn)離原動機(jī)的任意位置，不需中間的機(jī)械傳動環(huán)節(jié)。液壓工作介質(zhì)具有彈性和吸振能力，使液壓傳動運轉(zhuǎn)平穩(wěn)、可靠。運轉(zhuǎn)時可自潤滑，且易于散熱，所以使用壽命較長。易于實現(xiàn)標(biāo)準(zhǔn)化、系列化和通用化，便于設(shè)計、制造和推廣使用。1.3.2液壓系統(tǒng)的缺點液壓傳動雖然存在許多突出的優(yōu)點，但也存在以下一些缺點：(1)液壓傳功以液體作為工作介質(zhì)，在液壓元件相對運動摩擦副之間無法避免泄漏，再加上液體壓縮性及管路彈性變形等原因，難以實現(xiàn)嚴(yán)格的傳動比。泄漏使能量損失增加，效率降低。(2)液體粘度和溫度有密切關(guān)系，當(dāng)粘度隨溫度變化時，將直接影響泄漏、壓力損失及通過節(jié)流元件的流量等，從而引起執(zhí)行元件運動特性的變化。加之，液壓油等工作介質(zhì)的性能及使用壽命均受溫度影響很大，所以液壓系統(tǒng)不宜在很高和很低的溫度下工作。(3)傳動效率較低。液壓系統(tǒng)中能量要經(jīng)過兩次轉(zhuǎn)換．在能量轉(zhuǎn)換及傳遞過程中存在機(jī)械摩擦損失、壓力損失及泄漏損失。加之對液壓系統(tǒng)能量利用不盡合理等原因，使液壓傳動的效率偏低。(4)液壓系統(tǒng)的工作可靠性目前還不如電力傳動和機(jī)械傳動：主要原因是工作中液壓元件的摩擦副承受很大的壓力和相對運動速度、容易導(dǎo)致磨損失效。特別是當(dāng)工作介質(zhì)污染嚴(yán)重時，會加劇磨損，可能導(dǎo)致控制流道堵塞，使工作可靠性降低。(5)液壓元件的制造精度要求高，造價較貴。使用、維護(hù)要求有一定的專業(yè)知識和較高的技術(shù)水平。(6)液壓能的獲得與傳送不如電能方使。由于壓力損失等原因，液壓能不宜遠(yuǎn)距離輸送。(7)液壓系統(tǒng)中各種元件、附件及工作介質(zhì)均在封閉的系統(tǒng)內(nèi)工作，故障癥兆難以及時發(fā)觀，故障原因較難確定?？偟恼f來，液壓傳動的優(yōu)點很多，但其缺點也不能忽視。為了提高其競爭能力，液壓技術(shù)一直在不斷發(fā)展，借助現(xiàn)代科技的支持及相關(guān)學(xué)科的科技成果．使其缺點逐步被克服，性能不斷提高，應(yīng)用領(lǐng)域不斷擴(kuò)大。當(dāng)前廣泛應(yīng)用液壓技術(shù)的領(lǐng)域，一般包括工業(yè)、行走機(jī)械、航空及航天、船艦(艇)、海洋開發(fā)工程。1.4本課題的任務(wù)要求和設(shè)計原始數(shù)據(jù)1.4.1任務(wù)要求飛機(jī)液壓系統(tǒng)供壓部分設(shè)計設(shè)計要求：1)依據(jù)飛機(jī)供壓部分的特殊要求，設(shè)計出幾種可供參考的液壓系統(tǒng)；2)經(jīng)過數(shù)據(jù)校核，確定一種液壓供壓系統(tǒng)，完成圖紙繪制；3)繪制供壓系統(tǒng)中的執(zhí)行元件的裝配圖和零件圖。1.4.2原始數(shù)據(jù)飛機(jī)參數(shù)：翼展：28.9米

機(jī)長:33.4米

經(jīng)濟(jì)布局載客:149人

；貨艙容積：30.2立方米最大商載:16噸；最大油箱容量：20105升

最大起飛總重:62噸；最大載重航程:2993公里最大燃油航程:4175公里動力裝置：兩臺CFM56-3渦扇發(fā)動機(jī)（最大推力：22000磅）液壓系統(tǒng)工作壓力：28MPa1.5本課題主要研究工作本課題主要針對飛機(jī)液壓系統(tǒng)的功能、組成和工作特點，結(jié)合國內(nèi)外飛機(jī)液壓系統(tǒng)的運用現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢，設(shè)計一款能夠適應(yīng)大、中型飛機(jī)使用的飛機(jī)液壓系統(tǒng)供壓部分。在設(shè)計本液壓系統(tǒng)供壓部分時，要明確設(shè)計任務(wù)和設(shè)計要求，不要偏離題目；仔細(xì)研究設(shè)計方案，理清設(shè)計思路，使設(shè)計過程清晰化，這兩點的基礎(chǔ)上。進(jìn)行以下研究工作：1、分析已有的飛機(jī)液壓系統(tǒng)的特點，對液壓元件進(jìn)行選擇。2、對各液壓供壓回路進(jìn)行設(shè)計，對個回路的組成原理和性能進(jìn)行分析。3、根據(jù)本機(jī)液壓系統(tǒng)工作參數(shù)和各機(jī)構(gòu)主要參數(shù)對液壓系統(tǒng)進(jìn)行設(shè)計計算，即對各種類型的主要元件進(jìn)行設(shè)計計算，并且對其進(jìn)行選擇。4、對液壓系統(tǒng)設(shè)計和使用過程中存在的問題進(jìn)行分析，并提出合理的解決辦法。2液壓系統(tǒng)設(shè)計2.1制定系統(tǒng)方案和系統(tǒng)原理圖2.1.1制定系統(tǒng)方案及擬訂液壓系統(tǒng)圖系統(tǒng)方案一定量泵-H型電磁閥組單泵源回路飛機(jī)起落架和襟翼收放系統(tǒng)的供壓回路，如圖2.1所示，圖中：1-定量泵；2、3、4-中位為H型油路的電磁閥；5-應(yīng)急蓄能器；6-安會閥。當(dāng)收放部分工作完成后，通過終點電門使2、3、4電磁閥繼電器回中位，定量卸荷。為保證系統(tǒng)安全可靠，設(shè)有兩個蓄能器5作為應(yīng)急能源。應(yīng)急放起落架時，打開應(yīng)急能源開關(guān)，此時蓄能器所貯薦的液壓油經(jīng)兩用活門7向工作部分供壓，應(yīng)急放下起落架或襟翼。起落架與襟翼作動筒的回油經(jīng)找開的液壓鎖8返回油箱。在正常情況下蓄能器不參與系統(tǒng)工作。此回路省去了卸荷閥，作為應(yīng)急能源的蓄能器能夠在油泵工作異常時確保系統(tǒng)有足夠的能源，供給起落架和襟翼收放使用，從一定程度上保證了系統(tǒng)的正常工作，具有一定的安全可靠性，但各個工作部分不能同時協(xié)同動作，故一般只用于初級教練機(jī)上。系統(tǒng)方案二變流量雙泵-雙腔作動筒組泵源回路圖2.2所示，泵源回路取消了轉(zhuǎn)換活門（安裝轉(zhuǎn)換活門的雙泵雙腔回路間可能發(fā)生串油，即一系統(tǒng)油箱液面上升，另一系統(tǒng)油箱液面下降，從而導(dǎo)致一個系統(tǒng)無法正常工作，而且當(dāng)系統(tǒng)管路破裂后兩個系統(tǒng)中的油液都可能全部損失。），而是采用了雙腔作動筒，當(dāng)助力系統(tǒng)泵源回路出現(xiàn)故障時，作動筒的另一腔仍有收放系統(tǒng)泵源供壓，這種系統(tǒng)做到了兩個泵源之間工作液互不相混，提高了系統(tǒng)工作的可靠性。系統(tǒng)方案三定變量多泵-交輸回路圖2.4所示為定變量多泵-交輸回路，該回路既有變量泵，又有定量泵，是一種多泵獨立交輸泵源回路，用于大型飛機(jī)上。該圖由兩個相互獨立的分回路（變量泵源回路和定量泵源回路）組成。變量泵源回路向內(nèi)外襟翼、前緣襟翼、外擾流板、起落架、機(jī)輪剎車和前輪轉(zhuǎn)彎等部分提供能源，兩變量泵分別由兩臺發(fā)動機(jī)驅(qū)動。定量泵源回路的油泵分別由電動機(jī)帶動，1號定量泵向方向舵、內(nèi)擾流片和貨艙門供壓，當(dāng)打開旋轉(zhuǎn)式二位二通閥時還可向變量泵源回路供油。2號定量泵只向方向舵供壓，當(dāng)打開旋轉(zhuǎn)式二位二通閥時，可向機(jī)輪剎車系統(tǒng)供壓。變量泵源主要擔(dān)負(fù)起飛，著陸時的工作，在飛行中，僅僅對外擾流板提供能源。4)液壓泵的作用

如圖2.14所示，兩個變量泵為起落架、前輪轉(zhuǎn)彎系統(tǒng)、內(nèi)襟翼、前緣縫翼、外襟翼和剎車機(jī)構(gòu)供壓。在變量泵回路中有兩個蓄能器，變量泵工作時，蓄能器吸油，存儲能量，當(dāng)變量泵工作異常，不能供應(yīng)系統(tǒng)所需的液壓油時，蓄能器放出壓力油夜，保證系統(tǒng)工作正常。圖2.14液壓系統(tǒng)中的變量泵如圖2.15所示，定量泵1主要為蓄能器、內(nèi)擾流板、主貨倉門和方向舵提供壓力，當(dāng)打開二位二通閥時，向機(jī)輪剎車系統(tǒng)和機(jī)輪剎車系統(tǒng)的蓄能器供壓。定量泵2主要為方向舵提供壓力，并在打開二位二通閥時向機(jī)輪剎車系統(tǒng)供壓。圖2.15液壓系統(tǒng)中的定量泵2.2油泵的參數(shù)計算和型號選擇液壓泵的種類較多，按主要運動部件的形狀和運動方式可分為：齒輪式、葉片式、螺桿式、軸向柱塞式和徑向柱塞式。按工作容腔周期性變化而吸入和排出的液體容積是否恒定，又可分為定量型和變量型。2.2.1液壓泵的主要性能參數(shù)(1)額定壓力P0在正常工作條件下，根據(jù)試驗結(jié)果推薦的允許連續(xù)運行的最高壓力，它的值與其零部件的工作壽命及泵和馬達(dá)的泄漏量有關(guān)。(2)最高壓力pmax根據(jù)試驗標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定運行超過額定壓力而允許短暫運行的最高壓力，它的值主要取決于零件及其摩擦副的破壞強(qiáng)度極限。(3)工作壓力P液壓泵出口處的實際壓力，它的值取決于泵的液壓負(fù)載和加在馬達(dá)上的機(jī)械負(fù)載轉(zhuǎn)矩。(4)泵的極限吸入壓力為保證在最高轉(zhuǎn)速時泵能正常吸油所需進(jìn)油口的壓力，當(dāng)由于泵的安裝高度太高或吸油阻力太大而使泵進(jìn)油口壓力低于此極限值時，液壓泵將不能充分吸油，甚至?xí)诘蛪何雲(yún)^(qū)產(chǎn)生氣穴或氣蝕，它的值和液壓泵的結(jié)構(gòu)有關(guān)。2.2.2液壓泵的轉(zhuǎn)速(1)額定轉(zhuǎn)速n在額定壓力下，根據(jù)試驗結(jié)果推薦能長時間連續(xù)運行并保持較高運行效率的轉(zhuǎn)速。(2)最高轉(zhuǎn)速nmax在額定壓力下，為保證使用性能和使用壽命所允許的短暫運行的最高轉(zhuǎn)速。隨著轉(zhuǎn)速的提高，泵流道中的流速增加，因而流體的摩擦損失增加、效率降低。(3)最低轉(zhuǎn)速nmin為保證使用性能所允許的最低轉(zhuǎn)速，當(dāng)泵在低速運行時，其運行效率將下降。過低的運行效率將無法被用戶所接受，某些靠離心力工作的泵（如葉片泵），其最低轉(zhuǎn)速要保證葉片產(chǎn)生足夠的離心力。2.2.3液壓泵的排量及流量(1)排量V液壓泵主軸轉(zhuǎn)一周排出的液體體積，它的值取決于泵的結(jié)構(gòu)及尺寸，和泄漏無關(guān)，因此有時也稱理論排量。(2)額定流量qvn在額定壓力、額定轉(zhuǎn)速下，泵所排出的實際流量。(3)實際流量qv實際運行時，在各種不同壓力下，泵所排出的流量。2.2.4液壓泵種類的選擇齒輪泵是一種常用的液壓泵。它的主要優(yōu)點是：結(jié)構(gòu)簡單，制造方便，造價低，外形尺寸小，重量輕，自吸能力好，對油的污染不敏感，工作可靠。但它流量不均勻和困油現(xiàn)象比較突出，噪聲高，排量不能調(diào)節(jié)。在航天領(lǐng)域并不多用。葉片泵具有流量均勻，運轉(zhuǎn)平穩(wěn)，噪聲小，體積小，重量輕等優(yōu)點。在工程機(jī)械、船舶、壓鑄及冶金設(shè)備中得到廣泛應(yīng)用。但它對油液的污染敏感，對油液的清潔度要求高，甩出力、吸油速度和磨損等因素的影響，泵的轉(zhuǎn)速不宜太大，也不宜太小，其泵的結(jié)構(gòu)也較復(fù)雜。柱塞泵對油液污染敏感，濾油精度要求高，對材質(zhì)和加工精度要求也比較高、使用和維護(hù)的要求比較嚴(yán)格、價格較貴，但它結(jié)構(gòu)緊湊、單位功率體積小、重量輕、工作壓力高、容易實現(xiàn)變量，是一種航空航天領(lǐng)域使用最多的液壓泵。綜上所述，本設(shè)計以柱塞泵作為系統(tǒng)的主要壓力源。2.3.2單向閥的選擇單向閥又稱止回閥，它是一種允許液流沿一個方向通過，而反向液流被截止的方向閥。根據(jù)它在液壓系統(tǒng)中的作用，對單向閥的主要性能要求是：液流正向通過時，壓力損失要小；反向截止時密封性要好；動作靈敏，工作時無撞擊，噪聲小。單向閥包括普通單向閥和液控單向閥兩類。本次設(shè)計主要選用普通半向閥。圖2.18球式單向閥結(jié)構(gòu)簡圖和液壓元件符號以下根據(jù)各回路的壓力和流量的計算結(jié)果對液壓系統(tǒng)各回路的液壓閥的型號進(jìn)行選擇和確定。變量泵回路的工作壓力為28MPa，流量為94.84L/min，系統(tǒng)選用的液壓的額定流量應(yīng)比系統(tǒng)所需流量高一些，這樣能保證系統(tǒng)的正常工作。根據(jù)液壓元件手冊，單向閥選AJ型，這種型號的單向閥通徑20mm，額定流量40-2000L/min，系統(tǒng)所需的94.84L/min在這個范圍內(nèi)，滿足要求，工作壓力為31.5MPa，比系統(tǒng)的工作壓力28MPa大，能滿足系統(tǒng)需要。已知定量泵1回路系統(tǒng)所需流量為16.1L/min，系統(tǒng)工作壓力為28MPa。根據(jù)液壓元件手冊，單向閥先S型，這種型號的單向閥通徑20mm，額定流量10-260L/min，系統(tǒng)所需的16.1L/min在這個范圍內(nèi)，滿足要求，工作壓力為31.5MPa，比系統(tǒng)的工作壓力28MPa大，能滿足系統(tǒng)需要。定量泵2回路系統(tǒng)所需流量2.3L/min，工作壓力28MPa。因此定量泵2回路的單向閥為S形通徑為20mm的單向閥即能滿足系統(tǒng)要求。2.4選擇液壓輔件液壓輔助附件是組成液壓系統(tǒng)必不可少的一個部分，它包括：液壓油箱、油濾、蓄能器、緩沖瓶、密封裝置、液壓導(dǎo)管、管接頭等。雖然從液壓系統(tǒng)的工作原理和各組成部分所起的作用來看，它們是起輔助作用的，但是，它們在系統(tǒng)中數(shù)量最多（如導(dǎo)管與管接頭），分布極廣（如密封裝置幾乎每個液壓附件都有），影響極大（如油濾擔(dān)負(fù)整個液壓系統(tǒng)的清潔工作），如果搞得不好，勢必會嚴(yán)重影響整個液壓系統(tǒng)的性能，甚至破壞液壓系統(tǒng)的工作。因此，我們在學(xué)習(xí)或設(shè)計液壓系統(tǒng)時，必須正確處理主、輔系統(tǒng)，認(rèn)真研究液壓輔助附件的問題。以下就本設(shè)計液壓系統(tǒng)的特點對各液壓輔助附件進(jìn)行確定。2.4.1液壓導(dǎo)管與接頭液壓系統(tǒng)所有的附件是依靠導(dǎo)管和管接頭進(jìn)行連接，將液壓油從油泵輸送到作動裝置去，再從作動裝置引回油箱形成封閉的回路，構(gòu)成一個完整的液壓系統(tǒng)。因此，液壓導(dǎo)管和管接頭是液壓系統(tǒng)必不可少的組成部分。從它的重量來看，導(dǎo)管和接頭要占液壓系統(tǒng)總重量的30%-35%；從它的分布來看，它幾乎分布在飛機(jī)機(jī)體的各個部分；從它的重要性來看，如果系統(tǒng)中任意一根導(dǎo)管或一個接頭損壞，都可能造成液壓系統(tǒng)的重大事故。所以導(dǎo)管和接頭的設(shè)計選擇和安裝連接都是液壓系統(tǒng)設(shè)計中必須認(rèn)真考慮的問題。軟導(dǎo)管中的橡膠軟管目前應(yīng)用最廣，它分為低壓橡膠軟管和高壓橡膠軟管兩種，低壓橡膠軟管由一層或兩層橡膠和幾層棉線紡織物組成，高壓橡膠軟管層內(nèi)還加有金屬絲編織物。高壓橡膠軟管的工作壓力可達(dá)25-35MPa，是飛機(jī)液壓導(dǎo)管的理想選擇。圖2.19金屬絲編織軟管如圖2.19所示，金屬絲編織軟管是由波紋管1、金屬絲網(wǎng)套2、杯形套3和接頭4組成。先將不同類型的接頭插入波紋管內(nèi)，再把杯形套套在金屬絲網(wǎng)套外，焊接成一體。為了保證液壓系統(tǒng)中變量泵回路和定量泵系統(tǒng)聯(lián)接的一致性，使用和維護(hù)方便性，系統(tǒng)中所采用的導(dǎo)管選用統(tǒng)一規(guī)格的金屬絲編織軟管，導(dǎo)管的通徑根據(jù)流量計算，系統(tǒng)中量大流量為變量泵處流量，其值為94.84L/min。下面對導(dǎo)管通徑的進(jìn)行計算。其中——為導(dǎo)管通徑——為系統(tǒng)流量——為系統(tǒng)平均流速根據(jù)液壓元件手冊選擇型號為A19×6S-35的A型鋼絲纏繞液壓橡膠軟管。它的內(nèi)徑為19mm，尺寸公差為±0.5，鋼絲層外徑34mm，尺寸公差±0.8，工作壓力35MPa。鋼絲纏繞液壓橡膠軟管不但重量輕，而且還具有較高的工作壓力，是飛機(jī)液壓系統(tǒng)理想的液壓導(dǎo)管。管接頭采用快卸自封接頭，這種接頭具有可靠的密封性，而且拆裝方便。2.4.2油濾液壓系統(tǒng)的液壓油是反復(fù)循環(huán)工作的，所以必須連續(xù)保證液壓油的清潔性，如果液壓油中存有污物，就會造成液壓附件的零件磨損、滑閥卡滯、小孔堵塞，以致影響系統(tǒng)的性能和破壞系統(tǒng)的工作。油濾分為表面型、深度型和磁性油濾。表面型油濾把污染物主要阻擋在過濾介質(zhì)的表面上，其特點是過濾介質(zhì)具有均勻的一定尺寸的小孔，能夠絕對地濾去一些長纖維以外的所有大于其小孔尺寸的污染物。深度型油濾把污染物主要阻擋在過濾介質(zhì)的毛細(xì)孔中，其特點是過濾介質(zhì)的毛細(xì)孔只具有一定的深度，而無一定的小孔尺寸，因此對于可通過的污染物就沒有尺寸限制。深度型油濾還具有濾除細(xì)小污染物的能力。磁性油濾的過濾介質(zhì)是由磁性材料組成，它能夠把油液中的鐵微粒吸附出來。磁性油濾一般與表面或深度型油濾組合使用。飛機(jī)對油濾的基本要求有：(1)在保證規(guī)定的過濾精度的條件下，流能力要高。(2)過濾介質(zhì)具有一定的機(jī)械強(qiáng)度，具有良好的抗振性和耐腐蝕性。(3)在規(guī)定的工作溫度范圍內(nèi)，應(yīng)保持工作性能的穩(wěn)定。(4)當(dāng)過濾介質(zhì)被污物堵塞時，應(yīng)有保險裝置，最好有污染指示器。(5)結(jié)構(gòu)簡單，外形尺寸小，便于折裝，易于清洗或更換濾芯。針對飛機(jī)對油濾的以上要求，本設(shè)計選用深度型紙質(zhì)油濾。紙質(zhì)油濾具有質(zhì)量輕過濾精度高的特點，過濾后壓力損失小，結(jié)構(gòu)簡單等優(yōu)點，適合飛機(jī)液壓系統(tǒng)使用。3飛機(jī)液壓系統(tǒng)中存在的問題及解決3.1污染問題液壓系統(tǒng)的污染是指污染物進(jìn)入液壓系統(tǒng)。歸納起來，液壓系統(tǒng)中的污染物主要有固體顆粒（纖維）、空氣、水等幾種。下面分別探討這幾種主要的污染物對液壓系統(tǒng)的危害及解決辦法。固體顆粒的污染固體顆粒污染物將引起液壓元件失靈、堵塞、損壞和造成系統(tǒng)的噪音，這種情況造成的液壓系統(tǒng)故障占總污染故障的70%左右，造成的危害最大。固體顆粒（包括纖維）會堵塞液壓元件的節(jié)流孔或節(jié)流縫隙，改變液壓系統(tǒng)的工作性能，引起動作失調(diào)甚至完全失靈，產(chǎn)生誤動作造成事故。固體顆粒在液壓缸（馬達(dá)）內(nèi)會加速密封件的損壞、缸體內(nèi)表面的拉傷，使泄漏增大，推力不足或者動作不穩(wěn)定、爬行、速度下降，產(chǎn)生異常的聲音與振動。污染物能引起濾網(wǎng)堵塞、造成油泵進(jìn)油困難、系統(tǒng)“回油不暢通”、“氣蝕”、振動和噪聲。濾芯堵塞嚴(yán)重時會因阻力過大將濾芯擊穿，完全喪失過濾作用，造成液壓系統(tǒng)的惡性循環(huán)甚至系統(tǒng)的癱瘓。液壓系統(tǒng)的污染控制主要是解決這個方面的問題。固體顆粒的污染從固體顆粒的來源來看，由系統(tǒng)組裝時的殘留、系統(tǒng)運行過程中生成、外來污染三個方面。系統(tǒng)組裝時的殘留污染與控制系統(tǒng)組裝時，由于在施工初期，外部條件比較惡劣，工期要求非常緊張，迫使系統(tǒng)組成時簡化施工，酸洗、沖洗沒有按照規(guī)范施工，造成殘留的污染物比較多，這是大多數(shù)液壓系統(tǒng)在投用初期不能正常運行的根本原因之一。解決辦法就是在施工過程中嚴(yán)格按照：“系統(tǒng)試水－脫脂－酸洗－中和－除銹－鈍化－吹掃－循環(huán)沖洗（不帶閥）”步驟進(jìn)行。經(jīng)過化驗，達(dá)到設(shè)計要求的清潔度等級后，再注入工作液進(jìn)行（帶閥）二次沖洗，二次沖洗清潔度等級達(dá)標(biāo)后才可以進(jìn)行下一步的調(diào)試工作。在沖洗過程中要對焊縫、彎頭、“變徑”、等容易存雜質(zhì)處敲擊，便于固體顆粒的外排，沖洗裝置要采用大流量“紊流”沖洗裝置。沖洗液的流速越大、壓力越高沖洗效率越高。系統(tǒng)運行過程中生成的污染與控制(1)油箱產(chǎn)生的固體顆粒污染物。油箱內(nèi)部涂層在系統(tǒng)運行一段時間后會逐漸剝落或生銹產(chǎn)生殘留污染物，這種污染物顆粒一般都比較大，極易造成泵入口濾網(wǎng)堵塞，泵“吸油”困難，縮短泵的使用壽命甚至造成泵的損壞。解決辦法：油箱一定要按照規(guī)范制造；對清潔度要求較高的比例、伺服系統(tǒng)，采用不銹鋼油箱；對碳鋼制油箱，內(nèi)部涂層盡可能采用質(zhì)量好、性能穩(wěn)定、與所用的液壓介質(zhì)相容的材料；對油箱上部安裝的空氣濾清器要定期更換，其與油箱的連接部分極易生銹，要做好防腐處理，防止生銹。(2)元件磨損產(chǎn)生的固體顆粒污染物。液壓系統(tǒng)運行過程中，液壓元件在液流沖刷、“氣蝕”的作用下會產(chǎn)生固體顆粒。液壓閥“閥芯”在頻繁移動過程中會產(chǎn)生磨屑，造成閥的淤積失效。解決辦法：嚴(yán)格控制“氣蝕”的發(fā)生，系統(tǒng)運行的溫度控制在40℃－55℃之間；采用粘度指數(shù)高、抗氧化性能高、抗泡沫性能好的不含鋅的液壓油，嚴(yán)格控制液壓油的PH值、粘度指標(biāo)，確保液壓油具備良好的潤滑及防銹功能；采用高過濾精度、高過濾比（β5≥200）、納污能力強(qiáng)的過濾器濾芯，這一點對采用比例、伺服的系統(tǒng)尤為重要。(3)外來污染物造成油液的污染，主要有：油箱周圍的衛(wèi)生狀況不好，油箱上部的元器件損壞而使液壓油與外部直接接觸；更換液壓元件時沒有進(jìn)行必要的清洗保護(hù)等都會造成外來污染物對系統(tǒng)的污染。解決辦法：搞好液壓站的衛(wèi)生和通風(fēng)；更換液壓元器件時，在清潔無塵的環(huán)境對所更換的元器件進(jìn)行檢查和清洗，對系統(tǒng)“開口”處要采取防塵措施；準(zhǔn)備上線的元件要經(jīng)過試驗臺的檢驗合格；嚴(yán)格灌輸新油“不干凈”的思想，對系統(tǒng)加油時要用過濾精度合適的濾油機(jī)加入。有條件的可以先將新油加到備用油箱，利用備用油箱的過濾系統(tǒng)將油液過濾到要求的精度后備用；利用大修時間對油箱進(jìn)行全面的清洗檢查。(3)空氣混入系統(tǒng)后，會造成“氣蝕”、加速油液的氧化變質(zhì)速度、系統(tǒng)的溫度升高、系統(tǒng)噪音的增加。解決辦法：采用容積合適的油箱，考慮到經(jīng)濟(jì)性，油箱的容積應(yīng)該不小于系統(tǒng)流量峰值的3－5倍較好，這樣保證混入液壓油中的空氣得到充分排除，固體顆粒也能夠得到充分沉淀；油箱的形狀最好做成截面成橢圓型，便于液壓油的散熱。(4)水對液壓系統(tǒng)的污染水是造成液壓系統(tǒng)污染的一個主要原因。水在礦物油中既以游離狀態(tài)又以溶解狀態(tài)出現(xiàn)。游離水能夠引起油箱及液壓元件表面腐蝕、加速油液氧化和增加酸值，系統(tǒng)在冬季低溫運行時，游離水會結(jié)成冰晶，堵塞節(jié)流孔引起元件失靈造成大的事故。以溶解狀態(tài)出現(xiàn)的水會造成油液的乳化，降低元器件的潤滑性能，使系統(tǒng)泄漏增加，元件壽命降低。解決辦法：查找進(jìn)水點，更換損壞的部件，進(jìn)水點一般是冷卻器的損壞、在“水淋”環(huán)境下的液壓元件的損壞；利用油箱下部的放水點將游離水放出；利用離心式油水分離機(jī)將“溶解水”分離，油液指標(biāo)達(dá)標(biāo)后才可以使用；采用新型密封材料與技術(shù)，對易進(jìn)水的設(shè)備進(jìn)行改造，從源頭上解決水的污染。油液的污染控制是液壓系統(tǒng)能否正常運行的關(guān)鍵，液壓系統(tǒng)的污染控制要從源頭抓起，貫穿在系統(tǒng)安裝調(diào)試、系統(tǒng)維護(hù)的全過程。要求操作者每一步都要考慮到保潔措施，最大限度降低系統(tǒng)污染，確保液壓系統(tǒng)能夠安全、穩(wěn)定、可靠地運行。3.2密封問題泄漏是目前液壓機(jī)械普遍存在的故障現(xiàn)象，尤其是在飛機(jī)液壓系統(tǒng)中更為嚴(yán)重，主要是由于液體在液壓元件和管路中流動時產(chǎn)生壓力差及各元件存在間隙等引起泄漏。另外，惡劣工況條件也會對飛機(jī)的密封產(chǎn)生一定的影響。液壓系統(tǒng)一旦發(fā)生泄漏，將會引起系統(tǒng)壓力建立不起來，液壓油泄漏還會造成環(huán)境污染，影響生產(chǎn)甚至產(chǎn)生無法估計的嚴(yán)重后果。下面針對一些影響飛機(jī)液壓系統(tǒng)泄漏的因素來簡單的談一下其泄漏原因及對策。4總結(jié)4.1設(shè)計總結(jié)本文針對飛機(jī)液壓系統(tǒng)供壓部分進(jìn)行設(shè)計，并重點對供壓部分系統(tǒng)參數(shù)進(jìn)行了計算和對液壓元件進(jìn)行了選擇和設(shè)計。作為一名本科學(xué)生，畢業(yè)設(shè)計是對所學(xué)知識運用的一次很好的考驗，在設(shè)計的過程中本人充分運用本科四年所學(xué)的知識。翻譯外文用到英語知識；在設(shè)計主要回路時用到《液壓與氣壓傳動》的知識；在設(shè)計液壓閥部分時用到《機(jī)械設(shè)計學(xué)》、《液壓系統(tǒng)設(shè)計》《機(jī)械系統(tǒng)設(shè)計》、等；在計算選擇元件時用到了一些物理知識和機(jī)械學(xué)基礎(chǔ)知識，還用到了一些專業(yè)技巧。由這次畢業(yè)設(shè)計本人學(xué)會了怎樣對一項從沒見過的課題進(jìn)行設(shè)計。從分析課題，搜集相關(guān)材料，閱讀并綜述相關(guān)資料以及設(shè)計計算等過程有了清晰的思路。這次設(shè)計培養(yǎng)了本人的設(shè)計能力，為將來工作奠定了一定的基礎(chǔ)。4.2工作展望未來的飛機(jī)存在五大發(fā)展趨勢：第一，大小往兩極發(fā)展，質(zhì)量向輕里發(fā)展。大的像安225飛機(jī)，550噸起飛重量，商載250噸！第二，從高度來看，從低空到高空，甚至是航天器接軌，模糊了航空航天的界限。從速度來看，從低速每秒鐘二十米、十米的飛行速度，一直到高超音速Ma15，甚至是大于音速的二十倍。第三，飛行器本身的各個組成部分都智能化、自動化、集成化，這是將來發(fā)展的一個趨勢。第四，飛行器的無人化、飛機(jī)設(shè)計的數(shù)據(jù)化、一體化，這是將來的大方向。第五，飛行器的制造全部數(shù)字化、精益化，精益化的效率非常高，像美國精益化的設(shè)計部件零件可以減少百分之二三十，它的成本降低50％。本次對飛機(jī)液壓系統(tǒng)供壓部分進(jìn)行設(shè)計計算只是一些表面設(shè)計工作，如果要進(jìn)一步細(xì)致研究的話內(nèi)容還很多。主要有以下幾方面：(1)總體布局技術(shù)研究(2)先進(jìn)氣動力設(shè)計技術(shù)研究(3)長壽命結(jié)構(gòu)設(shè)計技術(shù)研究(4)系統(tǒng)綜合技術(shù)研究(5)新材料選用(6)起落架系統(tǒng)研究(7)非常規(guī)布局大型飛機(jī)總體技術(shù)(8)減小飛機(jī)飛行噪聲方面面的研究本團(tuán)隊全部是在讀機(jī)械類研究生，熟練掌握專業(yè)知識，精通各類機(jī)械設(shè)計，服務(wù)質(zhì)量優(yōu)秀?？扇梯o導(dǎo)畢業(yè)設(shè)計，知識可貴，帶給你的不只是一份設(shè)計，更是一種能力。聯(lián)系方式：QQ712070844，請看QQ資料。

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指導(dǎo)書二，對剪機(jī)運動的要求：1.曲柄轉(zhuǎn)一圈對鋼材剪切一次；2.剪切時，上、下剪刃速度相對誤差小于其許用值：?V刀=2|VEt-VFt|/(VEt+VFt)=0.05.3.剪切時，上下剪刃應(yīng)與鋼材運動同步。一般希望剪刃速度略大于鋼材運動速度，即拉鋼系數(shù)>1：V刀=(VEt+VFt)/2；=V刀/Vt==1.01~1.05.ADBCADBCEFxy（t）fen1L圖2abcL△b△hVt243三，設(shè)定參數(shù)1.工藝參數(shù)剪切力F=10T=98kN支座A距輥道面高約為h250mm刀刃重合量Δh5mm鋼板厚度Δb=1mm2.機(jī)構(gòu)設(shè)計參數(shù)按定尺L=1m給出機(jī)構(gòu)的行程速比系數(shù)k、遠(yuǎn)極位傳動角2、搖桿擺角如表1所示。四.機(jī)構(gòu)的型綜合首先對工藝要求進(jìn)行分析，把工藝要求變換為對機(jī)構(gòu)運動的要求，然后根據(jù)對機(jī)構(gòu)的動作要求進(jìn)行型綜合。1.工藝對機(jī)構(gòu)的動作要求：（1）為完成剪切，上下剪刃應(yīng)完成相對分合運動；（2）為剪切運動中的鋼材，上下剪刃在完成相對分合運動的同時還應(yīng)有沿鋼材方向的運動；（3）根據(jù)以上要求可知，上下剪刃運動軌跡之一應(yīng)為封閉曲線（如圖3a）、b)、c)所示）。圖3d)上下刀刃均為非封閉曲線，使得飛剪在空行程中沿鋼材運動方向逆向剪切，這是不允許的。圖3a)圖3a)b)c)d)（1）固定一個構(gòu)件為機(jī)架，可得到一個全鉸鏈機(jī)構(gòu)。（2）可用移動副直接代替轉(zhuǎn)動副而得到帶有移動副的機(jī)構(gòu)。（3）具有兩個轉(zhuǎn)動副的一個構(gòu)件可變換成一個高副。（4）最簡單機(jī)構(gòu)原則。首先采用最簡單的運動鏈進(jìn)行機(jī)構(gòu)綜合，不滿足要求時才采用較復(fù)雜的運動鏈。（5）最低級別機(jī)構(gòu)原則。一般采用多元連桿為機(jī)架不易得到高級別機(jī)構(gòu)。（6）不出現(xiàn)無功能結(jié)構(gòu)原則。（7）最低成本原則。加工易難及加工成本按如下順序遞增：轉(zhuǎn)動副、移動副、高副。（8）最符合工藝要求原則。表2、3和圖4、5給出F=1、F=2各類運動鏈及其結(jié)構(gòu)圖，作為進(jìn)行機(jī)構(gòu)變換的依據(jù)。圖4F=1的運動鏈結(jié)構(gòu)圖圖4F=1的運動鏈結(jié)構(gòu)圖表2單自由度運動鏈組合序號特性N3(1)N3(2)N3(3)N3(4)N4(1)N4(2)備注ⅠN=4,L=1,N2=4,N3=0,N3=0均為四桿運動鏈ⅡN=6,L=2,N2=5,N3=0,N4=1ⅢⅢ-1N=6,L=2,N2=4,N3=2,N4=0022022Ⅲ-2112112ⅣⅣ-1N=8,L=3,N2=6,N3=0,N4=202220222Ⅳ-211221122ⅤⅤ-1N=8,L=3,N2=5,N3=2,N4=10120120022Ⅴ-20120020122Ⅴ-30121110112Ⅴ-41111111111Ⅴ-50120111122ⅥⅥ-1N=8,L=3,N2=4,N3=4,N4=0002002002002Ⅵ-2011011002002Ⅵ-3000011012012Ⅵ-4001011011111Ⅵ-5011011011011Ⅵ-6001001012012Ⅵ-7002001011012表3兩自由度運動鏈組合序號特性N3(1)N3(2)N3(3)N3(4)N4(1)N4(2)AAN=5,L=1,N2=5,N3=0,N4=0BBN=7,L=2,N2=6,N3=0,N4=13333CC-1N=7,L=2,N2=5,N3=2,N4=0023023C-2113113C-3122122DD-1N=9,L=3,N2=7,N3=0,N4=202230223D-211231123D-312221222EE-1N=9,L=3,N2=6,N3=2,N4=10020130123E-20020220222D-30030120123E-40120121122E-50110131113E-60110221122E-70120130023E-80121120122E-90131110113E-100220220022E-110221120112E-121111121112E-131121121111FF-1N=9,L=3,N2=5,N3=4,N4=0000011013013F-2000012012022F-3001001013013F-4001002012022F-5001003011013F-6001011012112F-7001012012111F-8002011011112F-9002002003003F-10002002012012F-11002011012111F-12011011003003F-13011011111111F-14011011012012圖5圖5F=2的運動鏈結(jié)構(gòu)圖[機(jī)構(gòu)變換例]：選用圖4中最簡單的F=1的四桿運動鏈進(jìn)行機(jī)構(gòu)變換。如圖6a)所示以AD為機(jī)架；CD為滑塊、D為移動副（圖6b）；上、下刀刃分別裝在曲柄、滑塊上（圖6c）。方案分析：方案滿足上、下剪刃運動軌跡之一應(yīng)為封閉曲線的運動要求。其最大的優(yōu)點是結(jié)構(gòu)簡單。但存在如下突出缺點：①橫向尺寸大。偏距大、連桿長度短將使機(jī)構(gòu)壓力角增大。為減小壓力角，必需增大連桿長度BC；②調(diào)節(jié)鋼材定尺困難。定尺調(diào)短時曲柄轉(zhuǎn)速增高，為使刀刃速度與鋼材速度Vt同步，必需減小曲柄半徑AB和刀刃E的轉(zhuǎn)動半徑AE（圖6.d中的AB、AE）。由于剪切點由點K上移到K，因此必需將鋼材抬起方能進(jìn)行剪切，這是不允許的。此為一個壞方案?？梢娚系度胁荒苎b在曲柄上。AABCDABCDABCDEAEBKKKVtVta)b)c)d)圖6曲柄滑塊機(jī)構(gòu)的飛剪e五.機(jī)構(gòu)尺度設(shè)計分兩步進(jìn)行：1.四桿機(jī)構(gòu)的相對尺寸設(shè)計;2.計算四桿機(jī)構(gòu)的絕對尺寸。1.四桿機(jī)構(gòu)的相對尺寸設(shè)計(見“機(jī)械原理”P126)已知參數(shù)：k,2,.計算機(jī)構(gòu)的相對尺寸a0,b0,c0,d0=1.AAB1B2C2C1Dd0=1a0b0c0021圖72.計算四桿機(jī)構(gòu)的絕對尺寸（1）曲柄半徑a剪切鋼板一次所需的時間t：t=L/Vt（s)曲柄的轉(zhuǎn)速n1和角速度1:若曲柄銷的速度為VB，則曲柄半徑a為：a=VB/1.設(shè)：k1=vB/v刀(k1為曲柄銷B點的速度與刀刃平均速度之比)VB=k1V刀=k1[]Vt.由此得到：a=k1[]Vt/1,或a=k1[]L/(2)(2)初步設(shè)計時k1可任選。（*機(jī)構(gòu)初步設(shè)計完成后再重新確定k1）2四桿機(jī)構(gòu)的絕對尺寸相對尺寸為：a0,b0,c0,d0。絕對尺寸為：a,b,c,d:求比例尺L=a/a0。得絕對尺寸：a=La0,b=Lb0,c=Lc0,d=L。3.刀刃位置確定ABCDhhFEefcba423Y（t）xp34(p24ABCDhhFEefcba423Y（t）xp34(p24)))圖82134dAD?(6)若計算出f、3、e、2，即確定了刀刃F、E的位置。(6)f=dcos4-h(3)e={(f-Δh)2+(d-a)2-2(f-Δh)(d-a)cos4}0.5.(4)初步計算3、2：3=4+Δ。Δ由ΔBCD按余弦定理求出。3求出后可由ΔBDE和ΔBDF求出LCE、LCF。然后由ΔBCE按余弦定理求出2。注意到點E、F應(yīng)滿足重和，即LCE=LCF。故令LCEF=(LCE+LCF)/2(5)按長度LCEF及尺寸b,e,c,f重新計算2*、*34.剪切角1（0）的確定：剪切角1（0）即剪切時所對應(yīng)的曲柄轉(zhuǎn)角。由圖9知：1（0）=4DAB.DAB由ΔADB按余弦定理求解。長度LBD由ΔBE（F）D求得，ΔBED的角=BEC+DEC。BEC、DEC分別由ΔBEC、ΔDEC按余弦定理求解。ABCABCDFEefcba4*2*3y（t）x圖9234dAD1（0）E2當(dāng)曲柄轉(zhuǎn)角1=1（0）時飛剪對鋼材進(jìn)行剪切。此時若上、下刀刃E、F沿鋼材方向的速度誤差太大，則出現(xiàn)傾斜的鋼材切口，甚至不能切斷鋼材。因此必需調(diào)整某參數(shù)以控制上、下刀刃的速度誤差。上、下刀刃的速度可寫成如下矢量方程：VE=VC+VECVF=VC+VFC若VEC、VFC垂直于鋼材運動方向（即CE（F）線與鋼材運動方向平行），則其在鋼材運動方向的分量為零，VE、VF沿鋼材的分量即VC沿鋼材的分速度而相等。故計算CE（F）的位置角E，再使整個機(jī)構(gòu)沿順時針轉(zhuǎn)動以使CE（F）線與鋼材運動方向平行。即調(diào)整機(jī)架傾角a4使上、下刀刃的速度誤差為零。先對機(jī)構(gòu)進(jìn)行運動分析求出2角（參考《機(jī)械原理》p29p30），再由矢量多邊形方程BE=BC+CE由下式求E角：(17)tan=[esin()-bsin]/[ecos()-bcos](6)(17)E=E-90(7)E即整個機(jī)構(gòu)沿順時針轉(zhuǎn)動的角度。按下式計算機(jī)構(gòu)轉(zhuǎn)動后的機(jī)架傾角和各構(gòu)件的位置角：4=4-E（0）1=（0）1-E2=2-E3=3-E6,調(diào)整刀刃與鋼材運動速度同步先進(jìn)行運動分析求出2、3，再由矢量方程AE=AB+BE求上、下刀刃沿鋼材方向的速度分量VEt=yE、VFt=yF(機(jī)構(gòu)的運動分析參考《機(jī)械原理》p29p30)。求出上、下刀刃沿鋼材方向的平均速度V刀及拉鋼系數(shù)：V刀=（VEt+VFt）/2(8)=V刀/Vt(9)一般，即上、下刀的速度不滿足拉鋼系數(shù)的要求。由于曲柄轉(zhuǎn)速不能調(diào)整故應(yīng)調(diào)整曲柄半徑。初定曲柄半徑a時公式中的k1（為曲柄銷B點的速度與刀刃平均速度之比）是任意選定的，故應(yīng)按下式計算出實際的k1*值后重新計算曲柄半徑a*：k1*=a1/V刀，(10)a*=k1*[]Vt/1,或a*=k1*[]L/(2)(11)為保證原始給定參數(shù)2、k、不變，各長度尺寸應(yīng)作如下調(diào)整：b=,c=d=e=f=由此得到滿足給定設(shè)計要求的機(jī)構(gòu)尺寸為帶*的參數(shù)，其剪切角為（0）1。7,求曲柄的平衡力矩Mb如圖8所示，按瞬時功率法求曲柄的平衡力矩MbMb1-FcVEx+FcVFx=0Mb=Fc(VEx-VFx)/1(12)六.機(jī)構(gòu)設(shè)計性能校驗(用帶*號尺寸計算)1，檢驗剪切（（0）1）時，上下刀刃對刀誤差：2，檢驗剪切時上下刀刃是否與鋼材運動速度同步（；3，檢驗剪切時上下刀刃速度的相對誤差v刀0.054,檢驗機(jī)構(gòu)是否達(dá)到給定設(shè)計要求（k、2、）5，從結(jié)構(gòu)尺寸、傳力性能等方面與方案5比較其優(yōu)劣。（作方案5的與方案1比較）AABCFefc*b*a**3yx（0）*1E圖9D-FCFC1d**2Mb七.設(shè)計的內(nèi)容及要求(一）設(shè)計說明書內(nèi)容（僅供參考）1，設(shè)計任務(wù)（題目；具體設(shè)計內(nèi)容）；2，飛剪的工作原理及工藝要求；3，原始數(shù)據(jù)（工藝參數(shù)；設(shè)計參數(shù)）；4，機(jī)構(gòu)型綜合（型綜合原理；工藝對機(jī)構(gòu)動作的要求；三種方案的比較：本計算方案、自己的方案、小組內(nèi)自選一方案）；5，機(jī)構(gòu)的尺寸設(shè)計（四桿機(jī)構(gòu)相對尺寸計算；刀刃位置尺寸及剪切角的確定方法；機(jī)構(gòu)絕對尺寸計算及調(diào)整的原理與方法；最終設(shè)計結(jié)果）；6，機(jī)構(gòu)的平衡力矩計算；7，主要結(jié)論（與方案5（1）比較列出機(jī)器的尺寸參數(shù)及性能；從機(jī)器的尺寸大小、機(jī)重、傳力等方面比較本方案的優(yōu)缺點）；8，結(jié)束語（設(shè)計心得與體會）9，參考文獻(xiàn)（作者.文獻(xiàn)名.出版社.出版年月.卷期號[或頁號]）（二）設(shè)計的具體要求1，按自己的設(shè)計繪制機(jī)構(gòu)型綜合3圖一張。要求：1）如何從運動鏈變換得到；2）按合理的比例繪制機(jī)構(gòu)簡圖；3）按比例畫出上下刀刃的軌跡并判斷方案的合理性；分析優(yōu)缺點。4）圖面填充率不小于75%，文字用仿宋體書寫。2，按機(jī)構(gòu)設(shè)計的最終尺寸，按比例繪制機(jī)構(gòu)圖（2圖）及上下刀刃的軌跡。要求：1）標(biāo)出尺寸、運動副、位置參數(shù)等的代號，列表標(biāo)出其數(shù)值；2）以X為起始位置將曲柄圓周等分為12等分，圖解求點E、F的軌跡（加剪切點共13個點位）；3）列表標(biāo)出點E、F坐標(biāo)的圖解值與理論值及其相對誤差（%）。4）圖面填充率不小于75%，文字用仿宋體書寫。3，設(shè)計說明書用鋼筆書寫、文字清晰端正、內(nèi)容完整精煉流暢。不少于15頁；4，闡明原理，方法時應(yīng)配有示意圖（用鉛筆儀器繪制）；5，將設(shè)計說明書及兩張圖紙裝訂后粘貼封面。飛剪機(jī)構(gòu)分析與設(shè)計機(jī)械原理課程設(shè)計飛剪機(jī)構(gòu)分析與設(shè)計機(jī)械原理課程設(shè)計武漢科技大學(xué)機(jī)械自動化學(xué)院班級設(shè)計順序號方案號圖號審查50101010附錄:機(jī)構(gòu)設(shè)計的優(yōu)化方法]機(jī)構(gòu)設(shè)計的優(yōu)化方法是一種適應(yīng)性很強(qiáng)的設(shè)計方法。對于飛剪機(jī)構(gòu)也可使用優(yōu)化設(shè)計，盡管其結(jié)果不如上述理論求解精確但如果需要還可增加更多的設(shè)計條件。有興趣的學(xué)生可以試試。與理論求解相同，為保證給定的參數(shù)k、2、，應(yīng)先計算出四桿機(jī)構(gòu)的相對尺寸a0、b0、c0、d0。只要確定一個絕對尺寸（如曲柄半徑a）就可求出比例尺后再計算其它各絕對尺寸。ABABCDFEefcba423y（t）x圖10234dAD1（0）E23參數(shù)a、4、e、2、f、3、10均可作設(shè)計變量。注意到剪時要求點E、F重合，上、下刀刃的位置尺寸e、2和f、3之一為非獨立參數(shù),可根據(jù)E、F共點求出。故以下參數(shù)為設(shè)計變量：X=[x1x2x3x4x5]T=[a4e210]T.如圖10所示f、3根據(jù)E、F共點按下式求出：3=3-arctan[csin3+LCEFsinE]/[ccos3+LCEFcosE](13)f={[csin3+LCEFsinE]2+[ccos3+LCEFcosE]2}0.5.