固体火箭发动机芯模喷涂设备机构设计与运动仿真分析

发布时间：2017-10-08 10:50

  本文关键词：固体火箭发动机芯模喷涂设备机构设计与运动仿真分析

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【摘要】：固体火箭发动机是航天工程中重要的动力装备,因此,研制火箭发动机安全可靠的生产装备是机械工程领域重要的课题。火箭发动机的壳体结构质量是构成发动机消极质量的最主要部分,因此选择了复合材料缠绕发动机壳体。芯模的成型质量对复合材料的缠绕、固化、脱模等工序影响极大,本文对芯模的成型设备方案进行了分析和设计,提出了一种方便拆卸、成本低廉的方案。针对芯模喷涂装备的功能需求确定了喷涂装备的总体方案,对芯模喷涂装备系统的组成进行分析并对芯模转动系统和石膏喷涂系统做结构设计。确定电机的选型以及芯模中心轴的强度校核计算。应用U G软件完成芯模喷涂装备的虚拟装配和运动仿真。利用UG/motion模块创建芯模喷涂装备系统的运动仿真分析方案并进行机构运动分析的应用,运动仿真结果很容易得出芯模喷涂装备系统的运动特性,并绘制出速度,位移的关系曲线,简化运动分析的过程。利用UG运动仿真模块进行运动分析的方法可以避免进行大量抽象理论的推导便可获取机构的运动特性,因此大大提高了运动分析的效率和准确性。由于芯模的尺寸较大,对于芯模中心轴长度也有一定要求。因此需要对芯模中心轴的强度进行校核以及载荷分析。使用ABAQUS软件的有限元分析功能对芯模中心轴做静力学分析,能够对芯模中心轴在芯模转动过程中的受力情况和变形情况准确得出,从而验证芯模中心轴的变形范围是否在其承受范围之内。
【关键词】：火箭发动机 芯模 机构设计 UG 运动仿真 ABAQUS
【学位授予单位】：北方工业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：V435
【目录】：

• 摘要3-4
• ABSTRACT4-9
• 第一章 绪论9-18
• 1.1 研究的背景、目的及意义9-13
• 1.1.1 火箭发动机9-10
• 1.1.2 火箭发动机壳体材料的选择10-11
• 1.1.3 壳体芯模的选择11-13
• 1.2 国内外研究现状13-18
• 1.2.1 喷涂设备发展现状13-16
• 1.2.2 机械CAD设计发展现状16
• 1.2.3 计算机仿真技术概述16-18
• 第二章 芯模喷涂装备总体方案及其结构设计18-35
• 2.1 总体方案设计18-19
• 2.1.1 任务要求18-19
• 2.1.2 芯模喷涂装备功能需求分析19
• 2.2 芯模喷涂装备系统的组成19-23
• 2.3 喷涂系统移动轴的结构设计23-27
• 2.3.1 喷涂系统的传动类型设计23
• 2.3.2 喷涂系统的导轨结构设计23-24
• 2.3.3 喷涂系统的石膏浆泵的设计计算24-27
• 2.4 芯模转动系统的结构设计27-32
• 2.4.1 电机的选型27-29
• 2.4.2 芯模转动系统芯模中心轴的设计计算29-32
• 2.5 喷枪移动系统的机械动力学分析32-34
• 2.6 本章小结34-35
• 第三章 芯模喷涂设备虚拟装配35-45
• 3.1 虚拟装配技术36-38
• 3.1.1 虚拟装配技术的定义36
• 3.1.2 虚拟装配技术的应用36
• 3.1.3 虚拟装配流程36-37
• 3.1.4 虚拟装配系统体系结构37-38
• 3.2 装配建模38-40
• 3.2.1 装配建模方法38-39
• 3.2.2 UG装配建模的特点39-40
• 3.3 配合与约束40-41
• 3.3.1 配合关系40
• 3.3.2 约束40-41
• 3.4 芯模喷涂装备的虚拟装配实例41-44
• 3.4.1 芯模转动系统装配41-42
• 3.4.2 石膏喷涂系统装配42-44
• 3.5 本章小结44-45
• 第四章 芯模喷涂装备的运动仿真分析45-56
• 4.1 引言45
• 4.2 UG运动仿真模块的简介和一般步骤45-48
• 4.2.1 UG/Motion模块概述45-46
• 4.2.2 UG/Motion运动仿真设置步骤46-48
• 4.3 运动仿真工作界面的介绍48
• 4.4 芯模喷涂设备运动仿真的创建48-55
• 4.4.1 运动仿真的过程49-51
• 4.4.2 运动仿真的结果51-54
• 4.4.3 运动仿真系统的分析功能54-55
• 4.5 本章小结55-56
• 第五章 芯模中心轴的有限元分析56-64
• 5.1 ABAQUS软件介绍56
• 5.2 有限元分析56-59
• 5.2.1 大型构件的有限元分析理论56-57
• 5.2.2 弹性力学基础57-58
• 5.2.3 有限元分析步骤58-59
• 5.3 芯模中心轴有限元模型的建立59-60
• 5.3.1 模型研究对象59
• 5.3.2 芯模中心轴模型网格划分59-60
• 5.3.3 定义模型的材料属性60
• 5.4 有限元仿真分析60-63
• 5.5 本章小结63-64
• 第六章 总结与展望64-66
• 6.1 主要结论64
• 6.2 工作的展望64-66
• 参考文献66-69
• 在学期间的研究成果69-70
• 致谢70

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本文编号：993606