飞机起落架中刹车装置及零部件的设计与加工路线制定

授课日期年月日第2周授课形式讲课授课时数4章节名称第02章关系模型教学目的与要求①理解关系、关系表、属性、元组、超键、候选键、全键、外键的基本概念②理解关系数据库中基本表的性质③理解关系模式概念和表示④理解关系模式的完整性规则⑤掌握关系代数中的基本操作：并、差、笛卡尔积、投影、选择⑥掌握关系代数的其它操作：交、连接、除，以及外连接、外部并。⑦理解SQL语言的概念和特点教学重点关系运算教学难点无教学方法和手段讲授法结合课堂实例分析讨论教学过程与组织导入新课前次课程的学习，我们已经了解了和数据库相关的一些基本概念。数据模型是数据库系统的核心和基础，关系模型是目前应用最广泛的数据模型，是目前应用最广泛的主流数据库──关系数据库的核心和基础。关系模型有两个显著的特点：一是数据结构简单──二维表；二是有扎实的理论基础，它的理论主要关系运算理论和关系模式设计理论。讲授新课第二章关系模型及其运算第01节关系模型的基本概念关系模型创始人：IBM的E.F.Codd，1970年。目前所有厂商推出的DBMS都支持RDB，非关系系统的产品也都加上了关系接口，数据库领域当前的研究工作也都是以关系方法为基础。2.1.1关系模型的结构、操作和完整性约束的基本概念（1）关系模型的数据结构关系模型是建立在严格的数学概念的基础上的。关系模型中数据的逻辑模型是一张二维表，它由行和列组成。在关系模型中，实体以及实体间的联系都是用关系来表示。必须满足一定的规范条件，其中最基本的一条就是，关系的每一个分量必须是一个不可分的数据项，也就是不允许表中还有表。（2）关系模型的存储结构在关系模型中，实体及实体间的联系都用“表”来表示。在数据库的物理组织中，“表”以“文件”形式存储。（3）关系模型的操作关系模型的操作主要包括查找、插入、删除和修改数据。关系模型中的数据操作是集合操作，操作对象和操作结果都是关系，即若干元组的集合。（4）关系模型的完整性约束关系模型的操作必须满足关系的完整性约束条件。关系的完整性约束条件包括3大类：实体完整性、参照完整性和用户定义完整性。2.1.2关系模型的基本术语（1）关系与二维表表2-1是一张学生登记表，这是一张二维表。表2-1学生记表学号姓名性别年龄S0201李兰女17S0202张娜女18S0203张伟男17为简单起见，对表2-1数学化，用字母表示表格的内容，则表2-1可用图2-1的表格表示。二维表的术语关系模型的术语数据库的术语R───列←---------→属性←-----------→字段ABCDa1b1c1d1a2b2c2d2a3b3c3d3←─表头←-----→关系模式←-------→记录类型←─行1←-----→元组1←-------→记录1←─行2文件元组2关系(实例记录2文件←─行3←-----→元组3←-------→记录3列值←-------→属性值←----------→字段值图2-1二维表、关系模型及数据库的对应术语在关系模型中，关系(Relation就是一个二维表。表中的列称为属性(Attribute。属性具有型和值两层含义：属性的型指属性名和属性取值域；属性值指属性具体的取值。同一关系中的属性名(即列名不能相同。属性用于表示实体的特征，一个关系中往往有多个属性。例如表2-1中有4个属性，分别为学号、姓名、性别和年龄。表中的行称为元组(Tuple，组成元组的元素称为分量(Component。数据库中的一个实体或实体间的一个联系均使用一个元组表示。例如表2-1中有3个元组，它们分别描述3个学生的学号、姓名、性别和年龄。(S0201,李兰,女,17是一个元组，它由4个分量构成。元组的集合即为关系(relation，或称为实例(instance。关系中属性个数称为元数(arity，元组个数称为基数(cardinality。图2-1中，关系R的元数为4，基数为3。实际上我们常常直接称呼关系为表，元组为行，属性为列。关系中每1个属性都有一个取值范围，称为属性的值域。域(Domain是一组具有相同数据类型的值的集合。例如,整数、{0,1}、{男,女}、{计算机专业,物理专业,外语专业}等，都可以作为域。属性A的值域用DOM(A表示。每个属性对应一个值域，不同的属性可对应于同一值域。（2）关系的定义可以用集合的观点定义关系：关系是一个元数为K(K>1的元组的集合，是其各属性的值域的笛卡尔积的一个子集。集合中的元素是元组，每个元组的元数相同。（3）键（码）键(码由1个或几个属性构成，在实际使用中，有下列几种键：①超键(SuperKey：在关系中能惟一标识元组的属性集称为关系模式的超键。②候选键(CandidateKey：不含有多余属性的超键称为候选键。也就是在候选键中，若要再删除属性，就不是键了。一般而言，如不加说明，则键是指候选键。③主键(PrimaryKey：用户选作标识元组的一个候选键称为主键，也称为关键字。如果关系中只有一个候选键，这个惟一的候选键就是主键。表2-1中，(学号,姓名是关系模式的超键，但不是候选键，而(学号是候选键。在实际使用中，如果选择(学号作为插人、删除或查找的操作变量，那么就称(学号是主键。④全码(All-Key：若关系的候选键中只包含一个属性，则称它为单属性码；若候选键由多个属性构成，则称它为多属性码。若关系中只有一个候选键，且这个候选键中包括全部属性，则称该候选键为全码。全码是候选键的特例，它说明该关系中不存在属性之间相互决定情况。例如，设有以下关系：学生(学号,姓名,性别,出生日期；课程(课程号,课程名,学分；学生选课(学号,课程号。其中，学生关系的主键为学号，是单属性码；课程关系中课程号是主键；学生选课关系中的学号和课程号相互独立，属性间无依赖关系，该关系的主键是全码。⑤主属性(PrimeAttribute与非主属性(Non-KeyAttribute：关系中，候选码中的属性称为主属性，不包含在任何候选码中的属性称为非主属性。⑥外键(ForeignKey和参照关系(ReferencingRelation：设FR是关系R的一个或一组属性，但不是关系R的候选键，如果FR与关系S的主键KS相对应，则称FR是关系R的外键，关系R为参照关系，关系S为被参照关系(ReferencedRelation或目标关系(TargetRelation。需要指出的是，外键并不一定要与相应的主键同名。但在实际应用中，为便于识别，当外键与相应的主键属于不同关系时，往往给它们取相同的名字。例如，在学生库中有学生、课程和成绩3个表，其关系模式如下(其中主键用下划线标识：学生(学号,姓名,性别,专业号,出生日期课程(课程号,课程名,学分选修成绩(学号,课程号,成绩。在学生表中，学号是主键；在课程表中，课程号是主键；在选修成绩表中，学号和课程号一起为主键。单独的学号或课程号仅为选修成绩表的主属性，而不是选修成绩表的主键。学号和课程号为选修成绩表中的外键，选修成绩表是参照关系，学生表、课程表为被参照关系，它们之间要满足参照完整性规则。（4）数据库中基本关系的性质关系数据库中的基本表具有以下6个性质。①同一属性的数据具有同质性：即同一列中的分量是同一类型的数据，它们来自同一个域。②同一关系的属性名具有不能重复性：指同一关系中不同属性的数据可出自同一个域,但不同的属性要给予不同的属性名。③关系中的列位置具有顺序无关性，许多关系数据库产品提供的增加新属性的操作只提供插至最后一列的功能。④关系具有元组无冗余性：指关系中的任意两个元组不能完全相同。⑤关系中的元组位置具有顺序无关性。⑥关系中的分量具有原子性：指关系中每一个分量都必须是不可分的数据项。2.1.2关系模式、关系子模式和存储模式关系模型基本上遵循数据库的三级体系结构。在关系模型中，概念模式是关系模式的集合，外模式是关系子模式的集合，内模式是存储模式的集合。（1）关系模式的概念和表示关系的描述称为关系模式(RelationSchema。关系模式的定义包括模式名、属性名、值域名以及模式的主键。由于不涉及到物理存储方面的描述，因此关系模式仅仅是对数据特性的描述。关系模式可以形式化地表示为：R(U,D,Dom,F其中：R为关系名,是关系的形式化表示；U为组成该关系的属性集合；D为属性组U中属性所来自的域的域名；Dom为属性向域的映像的集合；F为属性间数据的依赖关系集合。关系模式通常可以简单记为：R(U,F或R(U或R(A1,A2,…,An其中：R为关系名；F为数据依赖集合；A1,A2,…,An为属性名。例如：在图2-1中，表格上方的R是关系模式名，该关系模式可描述为：R(A,B,C,D一般而言，关系模式是静态的，关系数据库一旦定义后其结构不能随意改动；而关系的数据是动态的，关系数据库中的数据根据需要而不断增加、修改或删除。（2）关系子模式子模式是用户所用到的那部分数据的描述。除了指出用户的数据外，还应指出模式与子模式之间的对应性。（3）存储模式关系存储时的基本组织方式是文件，元组是文件中的记录。由于关系模式有键，因此存储一个关系可以用散列方法或索引方法实现。如果关系中元组数目较少(100个以内，那么也可以用堆文件方式实现。此外，还可以对任意的属性集建立辅助索引。2.1.3关系模型的3类完整性规则关系模型的完整性规则是对关系的某种约束条件。关系模型中有3类完整性约束：实体完整性(EntityIntegrity、参照完整性和用户定义的完整性。（1）实体完整性约束关系的实体完整性规则为：若属性A是基本关系R的主属性,则属性A的值不能为空值。注意：该规则规定基本表的所有主属性都不能取空值(空值不是空格值，它是无输入的属性值，用“Null”表示，说明“不知道”或“无意义”，而不仅是主键不能取空值。（2）参照完整性约束关系的参照完整性规则为：若属性(或属性组FR是基本关系R的外键,它与基本关系S的主键KS相对应(基本关系R和S不一定是不同的关系,则对于R中每个元组在FR上的值必须等于S中某个KS值或者取空值。这条规则要求“不引用不存在的实体”。在使用时，有3点应注意：①外键FR和相应的主键KS可以不同名，但数据类型和值域要相同；②关系R和关系S也可以是同一个关系模型，表示属性之间的联系；③外键值是否允许为空，应视具体问题而定。例如：学生实体和专业实体用下面的关系表示,其中主键用下划线标识：学生(学号,姓名,性别,专业号,年龄专业(专业号,专业名这两个关系之间存在着属性的引用，学生表中各元组的专业号值必须是专业表中存在的专业号值，或者为空值。（3）域完整性约束域完整性是针对某一具体关系数据库的约束条件，反映某一具体应用所涉及的数据必须满足的语义要求。DBMS应提供定义和检验这类完整性的机制，而不是由应用程序承担这一功能。例如，百分制下，考试成绩必须在0～100之间。（4）用户自定义约束第02节关系代数关系代数是一种抽象的查询语言，是关系数据操纵语言的一种传统表达方式，它是用对关系的运算来表达查询的。任何一种运算都是将一定的运算符作用与一定的运算对象上，得到预期的运算结果。所以运算对象、运算符、运算结果是运算的三大要素。关系代数的运算对象是关系，运算结果亦为关系。关系代数用到的运算符包括4类：集合运算符、专门的关系运算符、算术比较符和逻辑运算符。集合运算符：并（∪）、差（-）、交（交）比较运算符：>、≥、<、≤、=、≠专门的关系运算符：广义笛卡尔积（×）、选择（σ）、投影（π）、连接（）、除（÷）逻辑运算符：非（┐）、与（∧）、或（∨）关系代数的运算按运算符的不同可分为传统的集合运算和专门的关系运算两类，其中传统的集合操作包括：并、差、交、笛卡尔积。专门的关系操作包括：对关系进行垂直分割（投影）、水平分割(选择，关系的结合（连接、自然连接），笛卡尔积的逆运算（除法）等。2.2.1关系代数的基本操作这里我们先介绍关系代数中5个基本的操作：并、差、笛卡尔积、投影和选择。它们组成了关系代数完备的操作集。（1）并（Union）设有两个关系R和S具有相同的关系模式，R和S的并是由属于R或属于S的元组构成的集合，记为R∪S。形式定义如下：R∪S≡{t|t∈R∨t∈S｝，t是元组变量，R和S的元数相同。例2-1设R1、R2为学生实体模式下的两个关系R1R2学号姓名性别年龄学号姓名性别年龄S0201李兰女17S0201李兰女17S0202张娜女18S0203张伟男17S0203张伟男17S0230邵华男19则由关系并的定义得：R1∪R2学号姓名性别年龄S0201李兰女17S0202张娜女18S0203张伟男17S0230邵华男18（2）差（defference）R-S≡{t|t∈R∧tS},R和S元数相同。例2-2设R1、R2为上题中学生实体模式下的两个关系，求R1-R2。由关系差运算的定义可得：R1-R2学号姓名性别年龄S0202张娜女18（3）笛卡尔积(cartesianproduct笛卡尔积是关系这类集合所特有的一种运算，其运算符号是“×”，是一个二元运算，两个运算对象可为同类型的关系也可为不同类型的关系，若R1是r1元元组的集合，R2是r2元元组的集合，则R1×R2是r1+r2元元组的集合，R1×R2的元组是由R1的分量和R2的分量组成，记为：R1×R2={t|t=(t1,t2∧t1∈R1∧t2∈R2}笛卡尔积运算的结果，产生了很多没有实际意义的记录。例2-3设关系R1、R2分别为学生实体和学生与课程联系两个关系，求R1×R2R1R2学号姓名性别年龄姓名课程名成绩S0201李兰女17李兰软件基础90S0203张伟男17张娜高等数学87由笛卡尔积的定义可得：R1×R2学号姓名性别年龄姓名课程名成绩S0201李兰女17李兰软件基础90S0201李兰女17张娜高等数学87S0203张伟男17李兰软件基础90S0203张伟男17张娜高等数学87（4）投影(projection关系投影运算是对一个关系进行垂直分割，即从关系中选择若干列组成新的关系，并可重新安排列的顺序。投影运算是一元运算，新关系的元组由从原关系的元组中选出的若干个分量组成，记为：πti1,ti2,…tim(R={t|t=(ti1,ti2,…tim∧(t1,t2,…,tk∈R}(其中K>im“π”是投影运算的运算符，R是投影运算的对象，(t1,t2,…,tk是关系R的元组，(ti1,ti2,…tim是投影运算所得新关系的元组。例如π3,1(R表示关系R中取第1、3列，组成新的关系，新关系中第1列为R的第3列，新关系的第2列为R的第1列。如果R的每列标上属性名，那么操作符π的下标处也可以用属性名表示。例如，关系R(A,B,C，那么πC,A(R与π3,1(R是等价的。（5）选择(selection选择操作是根据某些条件对关系做水平分割，即选取符合条件的元组。条件可用命题公式(条件表达式F表示。F中有两种成分：运算对象：常数(用引号括起来，元组分量(属性名或列的序号。运算符：算术比较运算符(＜，≤，＞，≥，＝，≠，也称为θ符，逻辑运算符(∧，∨，┐。关系R关于公式F的选择操作用σF(R表示，形式定义如下：σF(R(t≡{t|t∈R∧F(t=true}σ为选择运算符，σF(R表示从R中挑选满足公式F为真的元组所构成的关系。例如，σ2＞'3’(R表示从R中挑选第2个分量值大于3的元组所构成的关系。书写时，常量用引号括起来，属性序号或属性名不要用引号括起来。下面给出具体例题进行投影运算和选择运算进行说明。例2-4设有一个学生-课程数据库，包括学生关系Student、课程关系Course和选课关系SC，如下所示。对这3个关系进行运算。StudentCourse学号姓名性别年龄所在系95001李勇男20CS95002刘晨女19IS95003王敏女18MA95004张立男19IS学号课程号成绩9500119295001285950013889500229095002380SC学号课程号成绩9500119295001285950013889500229095002380①在上述3个表中查询学生的姓名和所在系，即求Student关系在学生姓名和所在系两个属性上的投影。查询结果：π姓名,所在系(Student或π2,5(Student姓名所在系李勇CS刘晨IS王敏MA张立IS②在上述3个表中查询学生关系Student中都有哪些系，即查询关系Student在所在系属性上的投影。查询结果如下所示。π所在系(Student所在系CSISMA③查询信息系(IS系全体学生，结果如下：σ所在系='IS'(Student或σ5='IS’(Student学号姓名性别年龄所在系95002刘晨女19IS95004张立男19IS④查询年龄小于20岁的学生，结果如下：σ年龄<20(Student或σ4<20(Student学号姓名性别年龄所在系95002刘晨女19IS95003王敏女18MA95004张立男19IS2.2.2关系代数的组合操作在关系代数中还可以引进其他许多操作，但这些操作不增加语言的表达功能，可从上面5个基本操作推出，在实际使用中却极为有用。这里介绍交，连接、自然连接和除法操作。（1）交(intersection关系R和S的交是由属于R又属于S的元组构成的集合，记为R∩S，这里要求R和S定义在相同的关系模式上。形式定义如下：R∩S={t|t∈R∧t∈S}，R和S的元数相同。例2-5设关系R1、R2分别为学生实体和学生与课程联系两个关系，求R1∩R2R1R2学号姓名性别年龄姓名课程名成绩S0201李兰女17李兰软件基础90S0203张伟男17张娜高等数学87由关系交运算的定义可得：R1∩R学号姓名性别年龄S0201李兰女17S0203张伟男17由于R∩S=R-(R-S或R∩S=S-(S-R，因此交操作不是一个独立的操作。（2）连接(join连接运算是将两个关系连接起来形成一个新的关系，是二元运算。关系的笛卡尔积就是一种连接运算，是两个关系的最大连接，运算结果包含很多无实际意义的记录，而连接运算是将两个关系连接起来，得到用户需要的新关系。关系的连接包括条件连接、自然连接和外连接。①条件连接：条件连接运算先将两个关系进行笛卡尔积运算，再对笛卡尔积做选择运算，是一种复合运算。其选择运算的条件可以是θ条件(θ是一个比较运算符(≤、≥、<、=、>，称为θ连接；也可以是F条件(F为一般的条件表达式，称为F连接。设R(i是关系R的第i个分量,S(j是关系S的第j个分量。R的元数k。θ连接记为RiθjS，形式定义为：Riθj≡{t|t=r,ts>∧tr∈R∧ts∈S∧triθtsj}可以看出：Riθj≡σiθ(k+j(R×S如果θ为等号“=”，该连接称为“等值连接”。F连接记为RFS，形式定义为：RFS={t|t=r,ts>∧tr∈R∧ts∈S∧F(t}其中：F(t=R(iθS(j例2-6设有两个关系R(A,B,C、S(D,E如下所示。求RBS、RB∧A≥ES。RSRBSRB∧A≥ES。ABC147258369DE3612ABCDE114225336366122ABCDE1425363612注：运算符下面的条件表达式中的属性名均可用其在对应关系中的属性列序号表示，例如RBS可以写成R2<1S,但要注意R2<1S=σ2<4(R×S；RB∧A≥ES可以写成R2<1∧1≥2S。②自然连接：运算符是“”，是一种特殊的条件连接，它要求进行连接的两个关系具有相同的属性组，连接的条件是两个相同属性组的分量相等，并且在连接的结果中把重复的属性去掉，因此自然连接可以理解为将两个有相同属性的关系，按对应属性值相等的条件进行连接，再对连接的结果进行投影运算。自然连接运算记为：RS=πm1，m2，…，mn(σR.A1=S.A1∧R.A2=S.A2…∧R.AK=S.Ak(R×S其中σ运算的条件是关系R和关系S相同的属性(A1,A2,…Ak对应相等，上式中表示关系R和关系S有k个相同属性，连接的条件是这k个属性对应相等，投影的属性m1，m2，…，mn是R的所有属性和S属性中除S.A1，S.A2，…，S.Ak之外的所有属性。例2-7设有两个关系：C(课程号，课程名，S(姓名，课程号，成绩求CSCS1.2起落架的类型……………11．3起落架的布置形式………………………21高等数学课程号课程名C01软件基础C02C语言C031.起落架简介………………1C04成绩李兰．1前三点起落架………………………21.3．2后三点起落架………………………90．3自行车式起落架………………………4李兰起落架设计要求…………51.5研究刹车系统的目的和要解决的问题…………………62.起落架受载荷分析…………72．1着陆载荷…………………72．2滑跑冲击载荷……………72．3刹车载荷…………………72．4静态操纵载荷和地面停放载荷…………73．起落架刹车装置……………83．1刹车装置的功用………………………83．2刹车减速原理与最高刹车效率…………83．3刹车装置的分类………………………93.3．1弯块式刹车装置………………………93.3．2软管式刹车装置……………………103.3．3盘式刹车装置………………………103.4自动防抱死系统………………………124．起落架加工工艺研究……………………154．1国内外研究现状………………………154．1．1起落架结构特点………………………154．1．2材料的选用………………………154．1．3机械加工制造技术…………………164．1．4热处理………………164．2几种常见材料及加工工艺………………174．2．1300M钢的应用及其构件的制造技术………………174．2．2钛合金的应用及其构件的制造技术………………184．2．3先进工艺技术的应用………………205．刹车装置零部件加工工艺………………225．1零件的材料及结构分析…………………225．1．1零件的材料…………225．1．2零件的结构分析……………………225．1．3毛胚的选择…………235．2工艺规程设计……………235．2．1定位基准的选择……………………235．2．2加工经济度与加工方法的选择……………………245．2．3加工路线的选择……………………265．2．4工序顺序的安排……………………265．2．5加工阶段的划分……………………275．2．6工序的确定…………275．2．7机床的选择…………285．2．8夹具的选择…………285．2．9切削用量的选择……………………285．3零件的加工难点………………………305．3．1刀具的选择…………305．3．2300M钢的切削用量选择原则………305．3．3300M钢的车削………………………315．3．4300M钢的钻削………………………315．3．5技术时间定额的组成………………325．3．6单件时间和单件工时定额计算公式………………336．结语………………………34附录…………………………35参考文献……………………49致谢…………………………50外文文献原文译文1绪论1．1起落架简介起落架是供飞机起飞、着陆时在地面(或水上滑跑、滑行以及移动和停放用的，它是飞机的主要部件之一。它的工作性能的好坏以及可取性直接影响飞机的使用和安全。飞机上安装起落架要达到两个目的：一是吸收并耗散飞机着陆时垂直速度所产生的动能，二是保证飞机能够自如而又稳定地完成在地面上的各种动作。然而起落架设计面临着结构设计、空气动力性能、跑道设计以及飞机驾驶员和维修人员对使用维修等方面所提出的一系列矛盾的要求，因此力求起落架设计能找到一个既能最好地协调这些要求，同时又结构轻、成本低的方案。现代飞机的起落架不单纯只是一个结构，而是一种相当复杂的机械装置。它包括减震系统、受力支柱、机轮、刹车装置、收放机构和其他一些系统。在多数情况下，飞机起落架的整个装置的重量约占全机总重的3.7~5％，占结构重量的15％左右。它还必须在飞机升空后能收入到对机体结构和飞机阻力的影响最小的空间中去。现代飞机由于载荷日益增大，运输机比过去要重得多(如波音—747的重量是波音707—320c的两倍多，于是就要求有大的起落架，然而收藏起落架的空间却日益狭窄，因此要使起落架的设计能有效、满意地完成其功能就变得越来越复杂了，因而也就促进了与起落架设计有关的各个方面的科学技术有了很大的发展[1]。1．2起落架的类型起落架的类型除了常见的采用机轮起飞、降落之外，还有用于水上和雪地上的起落装置。水上飞机有船身式和浮筒式两种。船身式水上飞机没有专门的起落装置，飞机的起飞和降落、漂浮和锚泊由作为机身的船身承担。浮筒式水上飞机的起落装置就是连接在机身和机翼下方的浮筒。浮筒采用胶布制作后充气，有双浮简式和单浮筒式两种。这种水上飞机常常采用陆上飞机加装浮筒的方式作为起落装置。要求飞机能在雪地上起飞，着陆时常采用雪橇。为了使飞机也能在无雪的地面上使用，装雪橇的飞机常装有机轮，视需要可将雪橇与机轮之中的某一种装置放下，接地使用。对于某些小型直升机还有用滑模式起落架。滑模应用的一般概念包括有一个小车或滚动装置用于起飞，用滑橇来着陆，起飞的装置是留在地面上的。但也有用与地面接触的滑橇来起飞，此时要使用较高的推力／重量比，具有摩擦力非常低的地表面。滑橇一般没有刹车装置，它常比与其相当的有轮起落架要轻，且只需较少的维护，主要缺点是缺乏在地面上运动的能力。以上所述的采用机轮和浮筒的起落架都属常规起落架，雪橇、滑橇则属于非常规的飞机起落架。还有其他一些非常规起落架，如履带式起落架和气垫起落系统，其目的主要是为了能在松软的表面上使用，同时气垫系统还可大大减轻起落架重量。但是这种起落架还在研发中，并不常见[2]。1．3起落架类型1．3．1前三点式图1.1前三点式起落架前三点式起落架的两组主轮布置在飞机重心的稍后处，另一前轮布置在飞机头部。这种形式在现代喷气式和涡轮螺桨式飞机上被广泛采用，主要原因有以下几点：(1飞机在地面运动的方向稳定性好。两主轮上的摩擦力合力Pf绕飞机重心的力矩将减小偏向，使飞机转回到原来状态。(2飞机着陆时可猛烈刹车而不致使飞机翻倒，从而可采用高效刹车装置以大大缩短着陆滑跑距离，这对高速飞机很有利，着陆操纵也比较简单。(3飞机的纵轴线接近水平位置，因此乘员较舒适，驾驶员的前方视界好，飞机滑跑阻力小，起飞加速快，喷气式发动机的喷流对机场的影响也小。但前三点式起落架也有它的缺点，前起落架比较长，受力较大，重量也较大，因而起飞时抬头难一些。有时布置稍困难(对于战斗机，飞机头部常装有雷达、电气、无线电设备和武器；当飞机头部装有发动机时，则前起落架的布置就更困难些。另外，前轮在高速滑跑中还会出现摆振现象，需加装减摆器，使前起落架结构复杂。现代的大型运输机重量较大。因此起落架一般都采用多轮小车式起落架。对于一些重量很大的飞机，例如C—5A(330t（见图），为了提高稳定性采用了四个多轮小车式主起落架。此时从排列上看，沿机身轴线方向的两组主起落架比较靠近，因此从总体上说，一般仍作为前三点式配置。图1.2C—5A起落架配置1．3．2后三点式

图1.3后三点式起落架对于小型低速装有活塞式发动机的飞机，一般采用后三点式起落架，即将起落架的两个主轮布置在飞机重心的稍前处，另一尾轮布置在飞机尾部。这种形式的起落架由于安装处的空间容易保证，尾起落架又短又小，故容易安置，受的外载小，重量较轻。但飞机在地面上运动的方向稳定性较差。当有偏向时，两主轮上产生的摩擦力合力Pf绕飞机重心的力矩将使飞机的偏向增大。另外，在着陆过程中猛烈刹车时Pf会使飞机有“翻倒”的倾向。不能与高效率的刹车装置相配合。因此，随着飞机着陆速度的增长，为保证降落的安全，现代高速飞机广泛采用前三点式。1．3．3自行车式起落架图1.4自行车式起落架这种飞机的前、主起落架均安装并收藏在机身内，放下时像自行车一样在地面滑跑。为防止由于两主轮间距小而导致倾斜，通常在翼尖处还装有辅助轮。这种形式基本上具备前三点的优点，但通常前起落架比前三点式更靠近重心，因此它分担的飞机重量较大(可达总载荷的40％，因而起飞时抬头较困难，有时要安装自动增大起飞迎角的装置。因其转弯困难，一般依靠操纵机轮偏转来使飞机转弯。另外，起落架都收藏在机身内，机身上要开大洞，这将影响机身的结构强度、刚度和装载布置，一般要增重15％(与其他形式比。因而，这种形式仅在个别飞机上使用，英国的垂直—短距起落战斗机“猎兔狗”就采用自行车式起落架。它的一般原理是把两个轮子单独装在两个摇臂上，然后串列地铰接在减震支柱的两端，减震支柱有双重作用，水平安装，并与机身轴线平行。这种形式很适合于上单翼飞机，它通常由一个减震器和与它弹性连接的两个轮子组成(属摇臂支柱式起落架。它结构简单，并能使飞机在凹凸不平的地面上很平稳地滑行，把两个机轮连接在同一个减震器上，就能使飞机在凹凸不平的跑道上滑跑时所产生的振动力在起落架上被平衡掉，而不致传递到机身上。这种形式的另一优点是可使机轮半收缩，致使机身的高度与地面平行地降低。或根据需要向前或向后倾斜，以便于装卸货物。波音—747有四个主起落架，每个有四个机轮。为了将载荷尽可能干均地分配到每个主起落架上，它把每一侧的两个主起落架的油—气式减震器用一条油管互相连通起来。这样，任何不均匀的载荷便可通过这种装置平衡掉，使每一个起落架承受同样的载荷总之，起落架结构形式的选择要考虑结构受力、减震器效率、结构重量等等各项要求，同时还应考虑到机体可能给它的收藏位置和空间情况。因为不同的结构形式，所占空间体积不同，因而形式选择常受到空间的限制。有的飞机为了收起后占空间小些，将起落架做成可伸缩的，在收起时放气使起落架缩短，也有相反的情况，如“三叉戟”在收起时将起落架支柱的长度伸长152mm，以使其有足够的长度把轮子伸入机身内预期的空间内，而不需要把支柱加长[3]。1．4起落架设计要求起落架如同飞机其他结构一样，有一些共同的设计要求：如在保证起落架结构的强度、刚度以及预期的安全寿命的前提下，重量最小，又如应使起落架使用、维护方便，易于更换修理，还有空气动力和工艺性、经济性要求等。必须说明，起落架是由各种系统、结构和机构组成的复杂部件，在使用中，属于起落架系统范畴的问题也比较多，而它对飞机的安全又有很大关系．因此起落架应具有很高的可靠性。除上述结构设计的要求之外，起落架还应满足与本身特定的使用条件有关的下列各项要求：(1起落架应具有有良好的减震作用，能吸收飞机看陆时的正常撞击载荷，以减小着陆及高速滑跑时所产生的撞击过载。此外应能很快耗散撞击能量，使飞机在撞击后的跳跃能很快衰减，平稳下来。在不平的场地上滑跑时，起落架不应使飞机产生太大的颠簸。(2起落架应使飞机在地面运动时有良好的稳定性、操纵性和适应性。飞机起飞、着陆方便，滑行转弯灵活，转弯半径小，滑跑中不易偏向、滚翻或侧翻，不产生不稳定的前轮摆振。这些与起落架在飞机上的总体配置形式、配置参数及起落架的某些装置有关。(3起落架应有良好的刹车性能以减小着陆滑跑距离，缩短所需跑道的长度，便于使用。同时也要适当考虑在起飞滑跑前加大推力时能先刹住飞机。刹车装置必须有效，最大允许刹车力与跑道表面粗糙度有关，故两者要相匹配。在侧风着陆和高速滑行时，飞机不应有倾斜或“在地上打转”等不稳定的倾向。对于舰载飞机来说，由于在甲板跑道上着舰时有拦截网或拦阻钩强制飞机停止，所以起落架上无须装强有力的刹车装置。(4漂浮性要求，轮胎的充气压力和起落架的构形应当根据飞机预定使用的机场跑道面的承载能力进行选择，例如机场是很干的混凝土，还是松软的泥地等，以使飞机能在预定的机场上顺利通行。(5起落架应便于在飞行时收藏于机体内，以减小飞行阻力，提高飞机的性能。因而应有较小的体积和可靠的收放机构、锁定装置、信号装置以及起落架操纵、定向和纠错等装置。(6防护要求：这包括两个方面，一是对起落架本身的防护，因起落架常常在某些特定环境中使用，如温度、湿度、振动、尘土、烟雾等等。起落架要注意防止污泥进入减震器、轮轴的内腔，要特别注意密封。还要防止轮胎抛起的外来物损坏外挂的机构、设备、电缆、液压管道等，要注意这些附件的布置。另一方面也要注意当起落架结构失效时，不使破损物穿入乘员区、驾驶舱或造成燃油大量泄漏[4]。1．5研究刹车系统的目的和要解决的问题目的现代飞机重量、以及起飞和着陆速度的不断增加，促使了航空机轮结构的复杂化。而其中刹车装置由于其重要性，也被越来越多的受到关注。因此我们现在开设课题对刹车装置进行研究是很有必要的。我们通过研究不同的刹车装置的特点，可以更好的完善它们，并且有可能对它们作出改进。这对于我们以后的学习和工作都有很大帮助。要解决的问题(1研究三种刹车方式及机械装置。（2）研究防止自动抱死的机构。（3）掌握三种刹车装置的传动原理、结构和主要机件加工方法。论文内容说明本文第一章简介飞机起落架的结构、形式；第二章对起落架所受载荷进行了分析；第三章讲解了起落架刹车装置的原理及分类；第四章主要就起落架加工工艺进行了阐述；第五章选择具体零件进行加工并对加工难点进行分析并最终解决了问题。2起落架受载荷分析2．1着落载荷2．2滑跑冲击载荷飞机在起飞着陆的滑跑过程中，由于道面不平或道面上有杂物等都会引起对起落架的冲击裁荷。在着陆滑跑中还会有由于未被减震装置消耗掉的能量引起的震动(衰减载荷。一般情况下，这些载荷值比着陆撞击的小，但由于滑跑距离长，滑跑冲击载荷反复作用的次数较多，因而对结构的损伤也较大。2．3刹车载荷为了缩短着陆滑跑距离，在滑跑过程中需要刹车。这时机轮上除了受有刹车力矩引起的Y向载荷外，还有较大的X向载荷Pf(轮胎与地面的摩擦力.2．4静态操纵载荷和地面停放载荷飞机在地面牵引、地面进入定位时，常用牵引架对起落架进行各方向的推、拉、扭、摆，造成静态操纵载荷。飞机停放并固定在地面上时，可能受到大风而引起的载荷，这在沿海地区更应加以考虑。起落架还受有其他一些载荷，如收放过程中作用于收放机构上的载荷，多轮式起落架由于载荷不均匀而产生的偏心载荷等等。总之，起落架的载荷是多种多样的。必须注意的是起落架所受的力大多是动载荷。伴随着机轮的旋转和刹车、减震器的伸缩等可能出现各种振动，加之多次起落、重复受载(一般现代运输机可能要完成60000至70000个起落，因此对起落架因疲劳载荷引起的损伤和破坏应着更加以考虑[5]。3起落架刹车装置3．1刹车装置的功用飞机着陆接地时，具有较大的水平速度，但滑跑过程中，气动阻力与机轮滚动阻力对飞机的减速作用却比较小。如果不设法增大飞机的阻力，使之迅速减速，则着陆滑跑距离与滑跑时间势必很长，其起降的跑道也将很长。所以飞机都装有减速装置。目前，机轮刹车装置就是其中最主要的、应用最广泛的一种[6]。3．2刹车减速原理与最高刹车效率驾驶员操纵刹车时，液压油进入固定在轮轴上的刹车作动筒，推动刹车片，使动片和静片压紧。由于摩擦面之间的摩擦作用，增大了阻止机轮滚动的力矩，所以机轮在滚动中受到的地面摩擦力显著增大，飞机的滑跑速度随之减小。驾驶员刹车越重，进入刹车作动筒内的油液压力就越大，刹车片之间也就压的越紧，阻止机轮滚动的力矩就越大，因此作用在机轮上的地面摩擦力也越大。可见，驾驶员可以通过加大刹车压力的办法有效地缩短飞机的着陆滑跑距离。飞机沿水平方向运动的动能，主要是通过刹车装置摩擦面的摩擦作用，转变为热能逐渐消散掉的。但是，地面摩擦力的增大是有限度的。随着刹车压力的增大，地面摩擦力增大到某一极限值时，即使继续加大刹车压力，它也不会再增加。这时机轮与地面之间产生相对滑动，即出现通常所说的“拖胎”现象。机轮刚要出现脱胎时的这个极限摩擦力，称之为机轮与地面之间的结合力。飞机在着陆滑跑过程中，如果因刹车过猛而产生拖胎，不仅不能有效地缩短滑跑距离，而且会使轮胎过度磨损。为了防止拖胎，驾驶员应该适当地控制刹车压力，使地面摩擦力尽量接近结合力。机轮与地面压得不紧，或地面越光滑，结合力就越小。着陆滑跑过程中，飞机的升力要随着滑跑速度的减小而减小，即机轮压紧跑道的程度，要随着滑跑速度的减小而增加。所以，着陆滑跑过程中，正确的刹车方法是：随着飞机滑跑速度的减小而逐渐增大刹车压力。如果跑道上有积水或结了冰，就变得比较光滑，结合力要减小，在这种情况下使用刹车，就应该更缓和地增加刹车压力。着陆滑跑过程中，必须准确控制刹车压力，使刹车力矩在每一时刻都非常接近但又不超过当时的结合力矩。这样的刹车过程，就是获得了最高刹车效率的过程[7]。3．3刹车装置的分类3．3．1弯块式刹车装置弯块式刹车装置是由壳体、两个或几个刹车弯块、刹车作动筒和恢复弹簧组成。弯块一般是T型或工字型剖面，由轻质合金铸造而成。在刹车弯块的外表面安装着刹车片，它的材料要保证当同刹车套接触时产生很大的摩擦系数，经常采用塑胶。弯块的一端固定在与轮轴刚性连接的刹车装置的壳体上，另一端同刹车作动筒相连。开始刹车时，作动筒将弯块压向固接在轮体上的刹车套。当刹车传动装置停止作用后，在恢复弹簧的作用下，刹车弯块离开刹车套回到初始位置。刹车弯块的驱动装置可以是冷气或液压。液压驱动的优点是结构尺寸小，驱动效率高。弯块式刹车的缺点是：不能覆盖360°；必须仔细调节刹车弯块与刹车套之间的间隙；弯块磨损不均匀。但因其结构简单、重量轻，目前仍用与轻型低速飞机上[8]。3．3．2软管式刹车装置软管式刹车装置由刹车盘、环形制动软管和刹车块组成。在与轮轴相连的铸造刹车盘上，通过螺钉固定了两个压制的圆盘，形成刹车装置的环箍，其上是橡胶的环形刹车软管，软管表面上是刹车块。刹车块也是由钢骨架加强的塑胶制造的。当向橡胶管中加液压或压缩空气时，软管鼓起，使其上的刹车块压紧刹车套，相互之间发生摩擦，就实现了刹车。当压力释放，在恢复板簧（板簧的两端连在盘的侧边并穿过刹车块上的槽沟）的作用下从刹车套松开，机轮放开。软管式刹车的优点是结构和制造简单；刹车块与刹车套接触面大（几乎接近360°）；制动平稳；沿刹车套表面压力均匀，因此刹车块的磨损也均匀；结构重量轻。它的缺点是软管可能会因为温度过高而损坏，导致刹车失灵；由于刹车块的磨损会增加刹车的时间。当刹车块有磨损时软管不能调节刹车块与刹车套之间的间隙。间隙的增加导致需要更大的液压，从而增加了刹车块压向刹车套的时间。4起落架加工工艺研究4．1国内外研究现状起落架系统的主要受力构件选用300M钢、高强度铝合金的整体锻件，制造技术向自动化、数控化方向发展；热加工技术向真空化发展，采用材料双真空重熔、真空焊接、真空热处理等，以避免有害气体对零件的不利影响；零件表面采用强化工艺，如无氢脆电镀、金属喷涂、刷镀等，提高零件的疲劳寿命和抗腐蚀能力；新材料逐步应用如钛合金、耐磨材料等。同时要加强对工艺过程的控制和检测，不断更新检测设备和检测方法。4．1．1起落架结构特点国外起落架的结构特点：（1）多主起、多轮这一特点对分散起落架结构承载和安全性有着重要的价值。（2）广泛使用撑杆锁结构，这样受力合理、安全系数高。（3）装有缓冲阻尼自控系统它能根据着陆条件和相应载荷的变化自动调节缓冲阻尼，从而提高飞机着陆和滑跑的稳定性和舒适性。（4）主要受力构件采用整体件。国内起落架的结构特点：（1）广泛采用多轮、撑杆锁结构。（2）主要承力构件有焊接结构，也有整体结构。4．1．2材料的选用国外概况（1）合金钢国外飞机起落架常用4130、4340、300M钢和HY-TUF钢。对于以最小成本获得较大的刚度的构件，可用4130钢。对于强度与重量比较大的构件，可选用4340、300M钢和HY-TUF钢。300M超高强度钢整体结构已被广泛用于起落架承力构件，它不但具有超强特性，而且抗应力腐蚀、抗疲劳性能也相当好。（2）铝合金常用的铝合金为2000系列和7000系列。这两种合金因强度较高和在T30状态下不受应力腐蚀影响而被广泛应用于起落架上。（3）钛合金钛合金因重量小、强度大而被广泛用于起落架主要承力构件上（如防扭臂、轮叉、支撑结构），另外，对失稳或刚度要求高的管子也经常选用钛合金。国内情况（1）合金钢30CrMnSiA、30CrMnSiNi2A钢广泛应用在起落架主要承力构件上。我国已研制出300M钢，正在推广应用。（2）铝合金LY12、LD5、LC9等材料在国内各种飞机起落架中均被广泛应用。4．1．3机械加工制造技术国外概况（1）起落架主要承力构件均采用超高强度钢整体模锻件。（2）专业化生产。起落架的零、部件的生产以及起落架的装配、试验都由专业化生产厂家完成，生产效率很高。（3）高效的数控加工技术。起落架零、部件的加工采用专用数控机床，操作工人通常只需要按照工艺文件进行简单操作，生产效率很高。国内情况（1）国产飞机起落架主要受力构件也逐步采用超高强度钢整体锻件。（2）专业化程度不高，数控加工技术水平不高，加工效率较低。但对300M钢的材料规范，已经基本掌握工艺方法[10]。4．1．4热处理国外情况在热处理标准的涵盖上，以及在设备选用、炉温均匀性测定、工艺辅助用料的使用上，国内国外基本相同，只是在工艺规范及过程控制上国外要求更加全面、严格。特别是对表面污染度控制，严格控制热处理后表面的增脱碳、晶间氧化等，并具体规定了指标及检测方法。同时对工艺过程、辅助材料、操作技术等都有严格的控制和要求，以确保产品的质量。国内情况（1）常规热处理主要用于一般结构钢的淬火、回火，使其获得优良的综合机械性能，常用加热介质为空气、盐浴或可控气体。（2）真空热处理主要用于超高强度钢的热处理，如300M钢、30CrMnSiNi2A钢等、工艺过程中要求控制零件的增脱碳、晶间氧化。（3）化学热处理主要用于阀类零件的渗碳，渗氮或者渗硫，提高零件表面硬度，降低摩擦系数。（4）固溶处理主要用于铝合金、钛合金的热处理，随后进行人工时效或自然时效。目前，国内起落架制造水平与国外相比还有一定差距，特别是在新材料、新工艺、新技术的应用以及设备能力、专业化程度等方面与国外的差距较大。在中、小型起落架制造方面国内的能力、技术水平都能满足要求，接近国外水平，在大型起落架制造方面国内的能力较国外还相差甚远，需要提高技术水平，补充大量关键设备。飞机起落架制造工艺发展很快，越来越多的先进工艺被起落架制造厂家采用，极大地促进了飞机起落架制造水平的提高。近年来，我国起落架专业化制造厂已成功地将引进的新技术和新工艺用于新机起落架研制生产、空客飞机起落架零件的转包生产以及波音飞机起落架的修理任务中。目前，经过大规模的技术改造，其制造工艺、加工、检测手段逐步完善，已基本具备了研制和生产现代飞机起落架的能力。5刹车装置零部件加工工艺5．1零件的材料及结构分析5．1．1零件的材料我在本次课题中选取研究的零件是取自刹车装置中的刹车自动间隙调节器，此装置的核心零件是摩擦销。由于刹车装置在其工作中一直要承受高温，高应力，所以在对其进行选材时要综合考虑。通过在第4节中对几种飞行器起落架主要应用材料的性能比较分析，我决定选用300M钢为加工摩擦销的材料。综合国内外许多参考资料，300M钢现在已成为制造飞行器起落架装置的主要材料。但由于其本身具有很高的强度、刚性，因此在其加工过程中必须采用一些新的先进设备才能保证零件加工质量。5．1．2零件的结构分析摩擦销在自动间隙调节装置中的位置见下图：摩擦销的零件图见下图该零件表面粗糙度Ra0.8μm要求很高，但整体加工并不困难。由于摩擦销与摩擦套必须保证过盈配合，因此在加工摩擦销的加工过程中精度的保证将是关键。这就需改进加工工艺和革新刀具，以保证加工精度和提高加工效率。5．1．3毛坯的选择由于摩擦销是一圆柱型零件，因此选用300M钢成品棒料来做为毛坯。国产300M钢通常以整体模锻件作为毛坯，钢料的加热温度为（1160±10）℃，锻造的温度为（850~1160）℃，锻后于（925±15）℃正火、空冷，再于680℃回火、空冷，此状态为毛坯供应状态。300M钢锻件是在大气环境下锻造成形的，毛坯表面脱碳现象严重，为提高构件的寿命，必须去除表面脱碳氧化层，以保证最终脱碳层厚度不大于0.076mm的要求，因此毛坯的所有表面要进行不低于7mm(一般为7-9mm的扒皮加工。由于300M钢构件是起落架上的重要受力构件，零件外形