火炮高平机稳健优化设计及研究

发布时间：2020-07-09 21:42

【摘要】：本文以火炮高平机为研究背景,基于现代机械设计理论与方法,将螺杆气压式高平机与液体气压式高平机作为研究对象,对其进行性能优化以及关键部件的特性分析。火炮螺杆气压式高平机工作环境的温度存在一个波动范围,无法人为控制,影响到其平衡性能和高平机手轮力。传统的优化设计较少考虑温度等不确定性因素对手轮力的影响。为了提高高平机的稳健性和可靠性,降低高平机手轮力对温度变化的敏感度,基于6σ稳健优化方法,将工作温度作为影响手轮力的不确定因素,对高平机进行稳健优化设计。优化结果表明,在温度变化相同幅度时,手轮力变化值减小,优化结果降低了高平机手轮力对温度变化的敏感度,提高了高平机的稳健性。密封件作为以高压气体为弹性介质或利用液压控制高平机不可缺少的关键部件,在调整高低射角过程中密封紧塞件产生的摩擦力对平衡性能以及手轮力产生不小的影响。本文在确定橡胶材料本构模型的基础上,采用有限元分析方法对密封件进行摩擦力分析,为高平机平衡性能与密封件优化提供计算依据。在对液体气压式高平机特性分析的基础上,建立参数优化模型,以减小调炮过程中最大不平衡力矩为优化目标,采用多岛遗传算法进行参数寻优,将优化结果与原始方案进行对比,达到了改善平衡性能的设计目标,使得不平衡力矩在射界范围内控制在可操作范围。液体气压式高平机在受到冲击载荷时,由于液压油弹性模型较小而产生压缩,因此推导液压油柱刚度公式,并通过建立特殊射角处高平机包含液压油的有限元模型,对其进行刚度计算,验证理论公式的正确性,并为火炮动力学分析提供依据。
【学位授予单位】：南京理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TJ302
【图文】：

螺杆式,高低机,直齿轮,齿弧

式有螺杆式与齿弧式等逡逑低机逡逑结构如图２．１所示，结构简单，可通过设计螺其尺寸限制射界的大小，实现机械动力操作不易法输出常数传动比，故一般仅适用于轻型火炮。逡逑

示意图,高低机,齿弧,射角

火炮高平机稳健优化设计及研究逡逑图２．２齿弧式高低机逡逑齿弧式高低机调整高低射角时，如图２．２，首先转动手轮１做功，通过锥齿轮２、蜗逡逑轮蜗杆３到高低机轴４，随后将功率传递至高低齿弧５，齿弧固定在摇架正下方，如图逡逑２．３所示，从而带动起落部分绕耳轴转动，达到改变高低射角的功能。逡逑图２．３烺弧式高低机调炮示意图逡逑２．２平衡机及其设计逡逑２．２．１平衡机功能与要求逡逑由于现阶段国内外火炮起落部分质屯、无法与回转中屯、完全重合，所Ｗ无论在何射角逡逑状态，起落部分相对于回转中也总是存在重力矩。由于此重力矩的存在，会导致高低机逡逑瞄准操作困难，甚至无法瞄准，此时就需要一个提供平衡力矩的机构，抵消部分重力矩逡逑作用，使得高低机调整高低射角时更轻便、平稳。产生平衡力矩的机构就称之为平衡机。逡逑一般平衡起落部分重力矩有Ｗ下两种方式逡逑９逡逑

示意图,高低机,弧式,平衡机

逦火炮高平机稳健优化设计及研究逡逑图２．２齿弧式高低机逡逑齿弧式高低机调整高低射角时，如图２．２，首先转动手轮１做功，通过锥齿轮２、蜗逡逑轮蜗杆３到高低机轴４，随后将功率传递至高低齿弧５，齿弧固定在摇架正下方，如图逡逑２．３所示，从而带动起落部分绕耳轴转动，达到改变高低射角的功能。逡逑图２．３烺弧式高低机调炮示意图逡逑２．２平衡机及其设计逡逑２．２．１平衡机功能与要求逡逑由于现阶段国内外火炮起落部分质屯、无法与回转中屯、完全重合，所Ｗ无论在何射角逡逑状态，起落部分相对于回转中也总是存在重力矩。由于此重力矩的存在，会导致高低机逡逑瞄准操作困难，甚至无法瞄准，此时就需要一个提供平衡力矩的机构，抵消部分重力矩逡逑作用，使得高低机调整高低射角时更轻便、平稳。产生平衡力矩的机构就称之为平衡机。逡逑一般平衡起

【参考文献】